Mágneses téranyag: képletek, példaproblémák és magyarázatok

A mágneses mező egy illusztráció, amelynek célja annak leírása és vizualizálása, hogy a mágneses erő hogyan oszlik el egy mágneses tárgy között, vagy maga a mágneses tárgy körül.

Mint már tudjuk, hogy a mágneseknek két oszlopuk van, amelyeket északi és déli pólusnak neveznek.

Ha egy mágnest közelítünk egy másik mágneshez, amelynek pólusai azonos típusúak, a két mágnes taszítást fog tapasztalni.

Más, ha a két mágnest egy másik típusú pólushoz közelítjük, az eredmények kölcsönös vonzódást fognak tapasztalni.

Mágneses mező vizualizáció

A mágneses mező kétféle módon jeleníthető meg, nevezetesen:

• Matematikailag vektorként írják le. A nyíl alakú pontok mindegyik vektorának van iránya és nagysága az adott pont mágneses erejének nagyságától függően.

• Vonalakkal illusztrálja. Mindegyik vektort folytonos vonal köti össze, és a vonalak száma a lehető legtöbbre tehető. Ezt a módszert leggyakrabban mágneses mező leírására használják.

A mágneses mező vonalak jellemzői

A mágneses mező vonalai olyan elemekkel rendelkeznek, amelyek hasznosak:

• Minden vonal soha nem keresztezi egymást

• A vonalak egyre szorosabbak lesznek azon a területen, ahol a mágneses tér egyre nagyobb lesz. Ez azt jelzi, hogy minél közelebb vannak a mágneses mező vonalai, annál nagyobb a mágneses erő a régióban.

• Ezek a vonalak nem indulnak vagy állnak le sehonnan, de zárt kört alkotnak, és összekapcsolódva maradnak a mágneses anyagban.

• A mágneses tér irányát nyilak jelzik a vonalakon. Néha a nyilakat nem rajzolják a mágneses tér vonalaira, de a mágneses mezőnek mindig iránya lesz az északi (északi) és a déli (déli) pólus felé.

• Ezeket a sorokat valós formában lehet megjeleníteni. A legegyszerűbb módszer a vasszemcsés port elosztani a mágnes körül, és ugyanazokat a tulajdonságokat fogja produkálni, mint a mágneses mező vonalait.

Mérési és mágneses mező képletek

mágneses mező egy vektormennyiség, ezért a mágneses tér mérésének két szempontja van, nevezetesen annak nagysága és iránya.

Az irány méréséhez használhatunk mágneses iránytűt. Ha egy mágneses iránytűt helyeznek el a mágneses tér körül, az iránytű tű abban a pontban is követni fogja a mágneses tér irányát.

Olvassa el még: Homonimák, homofonok és homográfok meghatározása és különbsége

A mágneses mező képletében a mágneses tér nagyságát B szimbólummal írják. A nemzetközi rendszernek megfelelően az összeg tesla (T) egységben van, amelyet Nikola Tesla névből veszünk.

A Tesla meghatározása szerint a mágneses tér mekkora erővel bír. Például egy kis hűtőszekrény 0,001 T mágneses teret produkál.

A mágneses mező létrehozásának egyetlen módja van mágnes használata nélkül, nevezetesen elektromos áram vezetésével.

Amikor elektromos kábelt vezetünk át egy kábelen (például egy akkumulátorhoz csatlakoztatva), akkor két jelenségünk lesz. Minél nagyobb az áram a kábelben, annál nagyobb a mágneses mező. Hasonlóképpen az ellenkezője is.

Ampere törvényének megfelelően a mágneses mezőket sokféleképpen alkalmazzák, így egyes egyenletek a következők:

A mágneses tér nagyságának képlete

B = μ I / 2 π r

Információ:

• B = a mágneses tér nagysága (T)
• μ = permeabilitási állandó (4π 10-7 Tm / A)
• I = elektromos áram (A)
• r = kábel távolsága (m)

Az elektromos áram mennyiségének képlete

I = B 2πr / μ

Információ:

• B = a mágneses tér nagysága (T)
• μ = permeabilitási állandó (4π 10-7 Tm / A)
• I = elektromos áram (A)
• r = kábel távolsága (m)

A mágneses pólus meghatározása jobb kézzel

Az irány megismeréséhez használhatjuk a jobb kéz elvét. A hüvelykujj az áram áramlásának iránya, a többi ujj pedig a vezeték körül a mágneses mező irányát mutatja.

A felfelé mutató hüvelykujj iránya az i szimbólummal jelzi az elektromos áramlás irányát. Míg a másik négy sugár iránya a megnetmező irányát jelöli a B szimbólummal. A fenti kép vízszintes és függőleges helyzetben van.

Példák a mágneses tér problémáira és azok magyarázata

1. feladat

I = 4 A villamosított huzal az alábbiak szerint!

Adja meg:

• Mágneses térerősség az A pontban
• Mágneses térerősség a B pontban
• A mágneses tér iránya az A pontban.
• A mágneses tér iránya a B pontban

Vita:

Ismert

• I = 4 A.
• r_A = 2m
• r_B = 1m

A település

• B = μ I / 2 π r_A
• = 4 π 10 - 7 4/2 π 2
• = 4 10-7 T

Tehát az A pont mágneses tere 4 10-7 T

• B = μ I / 2 π r_B
• B = 4 π 10 - 7 4/2 π 1
• B = 8 10-7 T

Tehát a B pont mágneses tere 8 10-7 T

Irányt kérő probléma esetén használhatjuk a jobb kéz szabályt, ahol a hüvelykujjat feltételezzük áramnak, a másik négy ujját pedig mágneses tér alkotja, miközben az A pontban megfogja a vezetéket.

Olvassa el a következőt is: 24+ nyelvstílus (fajok májakák), valamint a teljes megértés és példák

Úgy, hogy a mágneses mező iránya az A pontban kifelé vagy az olvasó felé nézzen.

Irányt kérő probléma esetén használhatjuk a jobb kéz szabályt, ahol feltételezzük, hogy a hüvelykujj áram, a másik négy ujj pedig mágneses mező, miközben megfogja a vezetéket a B pontban.

Úgy, hogy a mágneses tér iránya a B pontban az olvasóban vagy attól távol legyen

2. feladat

Nézd meg a következő képet!

Határozza meg a mágneses tér nagyságát és irányát a P pontban!

Vita

Az A áram mágneses teret állít elő a P pontban a mezőbe való belépés irányával, míg a B áram mágneses teret állít elő a mezőn kívülre.

Irány B szerint_a azaz adja meg a mezőt.

3. feladat

Nézze meg a fenti képet, egy elektromos áramú vezetéket helyeznek el a mágneses iránytű közelében. Mennyi elektromos áramra (és irányra) van szükség a föld mágneses mezőjének eltörléséhez az iránytűvel szemben, hogy az iránytű meghibásodjon?

A föld mágneses mezőjét feltételezzük

Vita

A mágneses mező képletének felhasználásával:

Megtalálhatja az elektromos áram mennyiségét, nevezetesen:

Tudja, hogy az iránytű és a kábel közötti r távolság 0,05 m. majd megszerezték:

A jobbkezes szabály használatával a hüvelykujjunkat lefelé kell helyezni, hogy a többi ujj az iránytű mágneses mezőjével ellentétes irányban álljon. Tehát az áram irányának be kell hatolnia a papír / képernyő felé, tőlünk távol.

4. feladat

Az A és B huzal egymástól 1 m távolságra van, és 1 A, illetve 2 A feszültség alatt vannak az alábbi ábrán látható irányban.

Határozza meg a C pont helyét, ahol a mágneses térerősség nulla!

Vita

Annak érdekében, hogy a térerősség nulla legyen, az A huzal és a B huzal által előállított térerőnek ellentétesnek és egyenlőnek kell lennie. A lehetséges pozíciók az A huzaltól balra vagy a B huzaltól jobbra vannak. Melyiket vegyük, vegyük azt a pontot, amely közelebb van a kisebb áram erősségéhez. Annak érdekében, hogy a helyzet az A huzaltól balra legyen, csak nevezze meg a távolságot x-nek.

Ez a mágneses tér anyagának magyarázata és a probléma példája. Hasznos lehet.

Referencia:

• Mágneses mező anyag
• A mágneses mező megértése
• Mágneses mező - képlet, meghatározás, teljes anyag, példafeladat
• Mágneses mező: Definíció, típusok, képletek, példa feladatok