Садржај
- Наука о магнетним пољима
- Како одредити магнетно поље?
- Врсте магнета
- Магнетна сила
- Магнетна поља и електрична поља
- Вишеструки производ са магнетним пољем
- Магнетно поље у свакодневном животу
Магнетна поља опишите како се магнетна сила распоређује кроз простор око предмета. Генерално, за објекат који је магнетни, линије магнетног поља путују од објеката северног до јужног пола, баш као што то чине и магнетна поља Земље, као што је приказано на горњем дијаграму.
Иста магнетна сила која чини да се предмети лепе на површинама хладњака користе се у Земљином магнетном пољу које штити озонски омотач од штетног соларног ветра. Магнетно поље формира пакете енергије који спречавају да озонски омотач изгуби угљен диоксид.
Ово можете да приметите изливањем гвоздених облога, малих комада гвожђа налик на прах, у присуству магнетног. Ставите магнет испод комада папира или лаког листа крпе. Сипајте гвоздене подлоге и посматрајте облике и формације које узимају. Одредите које би линије поља морале бити да би се слојеви сложили и распоредили овако према физикама магнетних поља.
Што је већа густоћа линија магнетног поља повучених од севера ка југу, то је већа магнитуде магнетног поља. Ови северни и јужни пол такође диктирају да ли су магнетни предмети привлачни (између северног и јужног пола) или одбојни (између идентичних полова). Магнетна поља се мере у јединицама Тесле, Т.
Наука о магнетним пољима
Пошто се магнетна поља формирају кад год су набоји у покрету, магнетна поља се индукују од електричне струје кроз жице. Поље вам даје начин описивања потенцијалне снаге и правца магнетне силе у зависности од струје кроз електричну жицу и удаљености која пролази струја. Линије магнетног поља формирају концентричне кругове око жица. Смјер ових поља може се одредити помоћу "десног правила".
Ово правило вам каже да, ако десни палац поставите у правцу електричне струје кроз жицу, добијена магнетна поља се крећу у смеру како вам се прсти увијају. Са већом струјом индукује се веће магнетно поље.
Како одредити магнетно поље?
Можете користити различите примере правило деснице, опште правило за одређивање правца различитих величина које укључују магнетно поље, магнетну силу и струју. Ово правило је корисно за многе случајеве електричне енергије и магнетизма како диктира математика количина.
••• Сиед Хуссаин АтхерОво правило десне руке се такође може применити у другом смеру за магнетно соленоидили серију електричне струје умотане у жице око магнета. Ако палац десне руке усмерите у правцу магнетног поља, тада ће се прсти десне руке омотати у правцу електричне струје. Соленоиди вам омогућавају да искористите снагу магнетног поља кроз електричне струје.
Када путује електрични набој, магнетно поље настаје као што се електрони који се окрећу и крећу около постају сами магнетни објекти. Елементи који у својим основним стањима имају непарне електроне, попут гвожђа, кобалта и никла, могу се ускладити тако да формирају сталне магнете. Магнетно поље које стварају електрони ових елемената пушта електричну струју кроз те елементе лакше. Сама магнетна поља такође могу да откажу једно друго ако су једнака по јачини у супротним смеровима.
Струја која тече кроз батерију Ја емитује магнетно поље Б у радијусу р према једначини за Закон Ампера: Б = 2πр μ0 Ја где μ0 је магнетна константа пропустљивости вакуума, 1,26 к 10-6 Х / м („Хенри по метру“ у коме је Хенриш јединица индуктивности). Повећавање струје и приближавање жици повећавају магнетно поље које резултира.
Врсте магнета
Да би објект био магнетни, електрони који чине предмет морају бити у могућности да се слободно крећу около и између атома у објекту. Да би материјал био магнетни, атоми са парираним електронима истог спина су идеални кандидати јер се ови атоми могу упарити један са другим како би електрони слободно могли да теку. Испитивање материјала у присуству магнетних поља и испитивање магнетних својстава атома који чине ове материјале могу вам рећи о њиховом магнетизму.
Феромагнети имају ово својство које су трајно магнетно. ПарамагнетиНасупрот томе, навика неће приказати магнетна својства, осим ако у присуству магнетног поља не усмјери спинове електрона тако да се могу слободно кретати. Диамагнети имају атомске композиције тако да на њих магнетна поља уопште не утичу или су на њих само врло мало утицала магнетна поља. Немају пар или пар парираних електрона који би пуштали да наелектрисање протјече.
Парамагнети раде јер су направљени од материјала који увек има магнетни моменти, познат као диполи. Ови моменти су њихова способност да се поравнају са спољним магнетним пољем услед спина неспарених електрона у орбиталима атома који чине ове материјале. У присуству магнетног поља, материјали се поравнавају да би се супротставили сили магнетног поља. Парамагнетни елементи укључују магнезијум, молибден, литијум и тантал.
Унутар феромагнетског материјала, диполи атома су стални, обично као резултат грејања и хлађења парамагнетног материјала. То их чини идеалним кандидатима за електромагнете, моторе, генераторе и трансформаторе за употребу у електричним уређајима. Дијагнетне мреже, насупрот томе, могу произвести силу која омогућава електронима да слободно теку у облику струје која тада ствара магнетно поље супротно било ком магнетном пољу који се на њих примењује. Ово укида магнетно поље и спречава их да постану магнетно.
Магнетна сила
Магнетна поља одређују како се магнетне силе могу распоредити у присуству магнетног материјала. Док електрична поља описују електричну силу у присуству електрона, магнетна поља немају такве аналогне честице које би могле да описују магнетну силу. Научници су теоретизирали да магнетни монопол може постојати, али нису постојали експериментални докази који би показали да те честице постоје. Да постоје, те честице имале би магнетно „наелектрисање“ на исти начин на који наелектрисане честице имају електричне набоје.
Магнетна сила настаје услед електромагнетне силе, силе која описује и електричне и магнетне компоненте честица и предмета. Ово показује колико је својствен магнетизам истим појавама електрицитета као што су струја и електрично поље. Наелектрисање електрона је оно због чега га магнетно поље одбацује магнетном силом на исти начин на који раде и електрично поље и електрична сила.
Магнетна поља и електрична поља
Док само покретне наелектрисане честице емитују магнетна поља, а све наелектрисане честице емитују електрична поља, магнетна и електромагнетна поља део су исте основне силе електромагнетизма. Електромагнетна сила делује између свих набијених честица у свемиру. Електромагнетна сила има облик свакодневних појава у електрицитету и магнетизму, попут статичког електрицитета и електрично набијених веза које држе молекуле заједно.
Ова сила, поред хемијских реакција, такође чини основу за електромоторну силу која омогућава струју да тече кроз струјне кругове. Када се посматра магнетно поље испреплетено са електричним пољем, добијени производ је познат као електромагнетно поље.
Тхе Лоренцова једначина силе Ф = кЕ + кв × Б описује силу на наелектрисану честицу к креће се брзином в у присуству електричног поља Е и магнетно поље Б. У овој једначини Икс између кв и Б представља унакрсни производ. Први термин кЕ је допринос електричног поља сили и други појам кв к Б је допринос магнетног поља.
Лорентзова једначина такође вам говори да је магнетна сила између брзине наелектрисања в и магнетно поље Б је квбсинϕ уз наплату к где ϕ ("пхи") је угао између в и Б, који мора бити мањи од 1_80_ степени. Ако је угао између в и Б је већа, тада бисте требали да користите кут у супротном смеру да то поправите (из дефиниције унакрсног производа). Ако је _ϕ_ 0, као што је брзина и тачка магнетног поља у истом смеру, магнетна сила ће бити 0. Честица ће се наставити кретати без одбацивања магнетног поља.
Вишеструки производ са магнетним пољем
••• Сиед Хуссаин АтхерНа горњем дијаграму, продукт између два вектора а и б је ц. Обратите пажњу на смер и јачину ц. Његова је у правцу окомитом на а и б када је дато десним правом. Право на десној страни значи да је смјер резултирајућег унакрсног производа ц се даје правцем вашег палца када је десни кажипрст у смеру ка б а десни средњи прст је у правцу а.
Попречни производ је векторска операција која резултира вектором окомитим на оба кв и Б дат правом деснице трију вектора и са величином подручја паралелограма које вектори кв и Б распон. Правило са десне стране значи да можете одредити правац између производа кв и Б постављањем десног кажипрста у смеру ка Б, средњи прст у правцу кв, и резултирајући правац вашег палца биће смер унакрсног производа ова два вектора.
На горњем дијаграму, правило на десној страни такође показује однос између магнетног поља, магнетне силе и струје кроз жицу. Ово такође показује да умрежени производ између ове три количине може представљати правило деснице јер је попречни продукт између смера силе и поља једнак правцу струје.
Магнетно поље у свакодневном животу
За МРИ, магнетну резонанцу користе се магнетна поља од око 0,2 до 0,3 тесла. МРИ је метода коју лекари користе за проучавање унутрашњих структура унутар тела пацијента као што су мозак, зглобови и мишићи. То се обично врши постављањем пацијента унутар јаког магнетног поља тако да поље тече дуж осе осе. Ако замислите да је пацијент магнетни магнетни електрицитет, електричне струје би се омотале око његовог тела и магнетно поље би се усмерило у вертикалном смеру у односу на тело, како то диктира правило деснице.
Научници и лекари затим проучавају начине на које протони одступају од свог уобичајеног поравнања да би проучавали структуре унутар тела пацијента. Кроз ово, лекари могу да постављају сигурне, неинвазивне дијагнозе различитих стања.
Особа не осећа магнетно поље током процеса, али зато што има толико воде у људском телу, језгра водоника (која су протони) поравнавају се захваљујући магнетном пољу.МРИ скенер користи магнетно поље из којег протони апсорбују енергију, а када се магнетно поље искључи, протони се враћају у своје нормалне положаје. Уређај затим прати ову промену у положају да би одредио како су протони поравнати и створио слику унутрашњости пацијентовог тела.