Magnetiese krag tussen twee parallelle drade – probleme en oplossings
1. Twee parallelle geleiers wat strome I dra1 en ek2, soos in die figuur hieronder getoon. Wat is die grootte en rigting van die magnetiese krag wat deur beide geleiers ervaar word? (μo = 4π.10-7 Wb.A-1.m-1)
Bekend:
Die elektriese stroom 1 (Ek1) = 3 Ampère
Die elektriese stroom 2 (I2) = 5 Ampère
Die deurlaatbaarheid van vrye ruimte (µo) = 4π x 10-7 wb A-1 m-1
Afstand tussen beide geleiers (L) = 5 cm = 5 x 10-2 meter
Gesoek: Die grootte en rigting van die magnetiese krag
oplossing:
Die rigting van die elektriese stroom op geleier 1 is teenoorgesteld aan die rigting van die elektriese stroom op geleier 2. Antiparallelle strome (in teenoorgestelde rigtings) oefen 'n afstotende krag op mekaar uit.
Die grootte van die magnetiese krag:
V/l = 6 x 10-5 Newton
2. Twee parallelle drade wat strome I dra1 en ek2 is 20 cm uitmekaar. Wat is die grootte van die magnetiese krag wat deur elke draad ervaar word (μo = 4π.10-7 Wb.A-1.m-1)
Bekend:
Die elektriese stroom 1 (I1) = 5 Ampère
Die elektriese stroom 2 (I2) = 4 Ampère
Die deurlaatbaarheid van vrye ruimte (µo) = 4π x 10-7 wb A-1 m-1
Afstand tussen beide drade (L) = 20 cm = 20 x 10-2 meter
Gesoek: Die grootte van die magnetiese krag
oplossing:
Die rigting van die elektriese stroom op geleier 1 is teenoorgesteld aan die rigting van die elektriese stroom op geleier 2. Antiparallelle strome (in teenoorgestelde rigtings) oefen 'n afstotende krag op mekaar uit.
Die grootte van die magnetiese krag:
V/l = 2 x 10-5 Newton
20 konseptuele vrae en antwoorde met betrekking tot die magnetiese krag tussen twee parallelle drade:
1. Vraag: Wat is die primêre oorsaak van die magnetiese krag tussen twee parallelle stroomdraende drade?
Antwoord: Die magnetiese krag tussen twee parallelle drade ontstaan as gevolg van die magnetiese velde wat geproduseer word deur die strome in elke draad wat op die ander draad inwerk.
2. Vraag: Hoe beïnvloed die rigting van die stroom in die twee drade die krag tussen hulle?
Antwoord: As die strome in dieselfde rigting vloei, trek die drade mekaar aan. As die strome in teenoorgestelde rigtings vloei, stoot die drade mekaar af.
3. Vraag: Wat is die verband tussen die afstand tussen die drade en die magnetiese krag?
Antwoord: Die magnetiese krag is omgekeerd eweredig aan die afstand tussen die drade. Soos die afstand toeneem, neem die krag af.
4. Vraag: Hoe beïnvloed die grootte van die stroom in die drade die krag?
Antwoord: Die krag is direk eweredig aan die produk van die strome in die twee drade.
5. Vraag: Wat gebeur met die krag as een van die drade geen stroom het nie?
Antwoord: Die krag sal nul wees omdat 'n draad sonder stroom nie 'n magnetiese veld produseer wat die ander draad beïnvloed nie.
6. Vraag: Waarom word die magnetiese krag tussen twee parallelle drade as 'n kontaklose krag beskou?
Antwoord: Die krag is te wyte aan die interaksie van hul magnetiese velde, nie direkte fisiese kontak nie.
7. Vraag: Hoe wissel die magneetveld wat deur een draad geproduseer word met afstand?
Antwoord: Die magneetveldsterkte neem af met toenemende afstand vanaf die draad.
8. Vraag: Kan die magnetiese krag tussen twee parallelle drade afgeskerm of geblokkeer word?
Antwoord: Alhoewel dit moeilik is om magnetiese velde heeltemal af te skerm, kan die gebruik van materiale met hoë magnetiese deurlaatbaarheid die effek van die velde op mekaar herlei en verminder.
9. Vraag: As die twee drade loodreg op mekaar is, hoe verander die magnetiese krag tussen hulle?
Antwoord: As die drade loodreg is en hul strome mekaar kruis, sal hulle nie 'n eenvoudige aantrekkings- of afstotende krag op mekaar uitoefen soos parallelle drade nie.
10. Vraag: Hoe word die rigting van die magnetiese krag op 'n stroomdraende draad bepaal?
Antwoord: Die rigting kan bepaal word deur die regterhandreël te gebruik: wys die duim in die rigting van die stroom, en die gekrulde vingers sal die rigting van die magneetveld aandui.
11. Vraag: Is die magnetiese krag tussen twee parallelle drade 'n sentrale krag?
Antwoord: Nee, dit is nie 'n sentrale krag nie, want die rigting en grootte van die krag hang af van beide die relatiewe oriëntasie en skeiding van die drade.
12. Vraag: Kan die drade 'n krag voel selfs al word hulle in 'n vakuum geplaas?
Antwoord: Ja, die magnetiese krag tussen die drade is nie afhanklik van 'n medium nie; dit kan in 'n vakuum bestaan.
13. Vraag: Hoe hou die eenheid van stroom, die Ampère, verband met die krag tussen twee drade?
Antwoord: Een Ampère word gedefinieer as die stroom wat, wanneer dit deur twee parallelle geleiers van oneindige lengte vloei en een meter uitmekaar in 'n vakuum geplaas word, 'n krag van 2 x 10^(-7) Newton per meter lengte tussen die drade tot gevolg het.
14. Vraag: Beïnvloed die materiaal van die drade die magnetiese krag tussen hulle?
Antwoord: Die materiaal van die drade beïnvloed nie die krag direk nie. Die krag hang af van die stroom en die afstand tussen die drade.
15. Vraag: Wat is die rol van die deurlaatbaarheid van vrye ruimte (μ₀) in die krag tussen twee parallelle drade?
Antwoord: Die deurlaatbaarheid van vrye ruimte is 'n konstante wat die magneetveldsterkte verbind met die stroom wat dit veroorsaak en verskyn in die formule vir die krag tussen twee stroomdraende drade.
16. Vraag: Kan magnetiese kragte werk op die drade verrig?
Antwoord: Terwyl magnetiese kragte 'n krag op 'n stroomdraende draad kan uitoefen, werk hulle nie aangesien hulle loodreg op die bewegingsrigting optree nie.
17. Vraag: Hoe beïnvloed die lengtes van die drade die magnetiese krag tussen hulle?
Antwoord: Die krag is eweredig aan die lengtes van die drade wat parallel en naby mekaar is.
18. Vraag: Is daar enige werklike toepassings of gevolge van die magnetiese krag tussen parallelle drade?
Antwoord: Ja, in elektriese stroombane, veral dié met hoë strome, kan die magnetiese interaksie tussen drade veroorsaak dat hulle beweeg, wat in die ontwerp in ag geneem moet word.
19. Vraag: As een draad in 'n lus gedraai word, hoe beïnvloed dit die magnetiese krag?
Antwoord: 'n Gespoelde draad, of solenoïde, produseer 'n sterker magnetiese veld as 'n reguit draad, wat die krag tussen dit en 'n ander draad verander.
20. Vraag: Kan die magnetiese kragte tussen parallelle drade gebruik word om stroom te meet?
Antwoord: Ja, toestelle soos stroombalanseerders gebruik die magnetiese krag tussen drade om stroom te meet deur dit gelyk te stel aan 'n bekende meganiese krag.
Om die magnetiese krag tussen parallelle drade te verstaan, is fundamenteel in elektromagnetisme en het implikasies in stroombaanontwerp, elektronika en elektriese ingenieurswese.
