Material sobre corrent elèctric, càrrega elèctrica, camp magnètic, força magnètica
El 1819, un científic danès anomenat Hans Christian Oersted (1777–1851) va descobrir la relació entre el magnetisme i el corrent elèctric , o càrregues en moviment . Va descobrir que quan l'agulla d'una brúixola era a prop d'un cable que transportava un corrent elèctric, es desviava. Quan no hi havia corrent elèctric, l'agulla de la brúixola apuntava cap al nord.
Una agulla de brúixola és un imant, per tant, la força magnètica la pot moure . D'on prové la força magnètica (F)? A prop de l'agulla de la brúixola hi ha un cable que transporta un corrent elèctric, per tant, el corrent elèctric ha de produir una força magnètica.
Mireu la imatge de la dreta. Utilitzeu la regla de la mà dreta per determinar la direcció del corrent elèctric i la direcció del camp magnètic. Si el corrent elèctric (I) es mou cap amunt, la direcció del camp magnètic (B) serà com es mostra a la imatge de l'esquerra. Per contra, si el corrent elèctric es mou cap avall, la direcció del camp magnètic serà com es mostra a la imatge de la dreta.
Un camp magnètic exerceix una força sobre un cable que transporta corrent
Un corrent elèctric pot exercir una força sobre l'agulla d'una brúixola magnètica. Pot un imant també exercir una força sobre un corrent elèctric?
Suposem que hi ha un cable que transporta un corrent elèctric entre els pols nord i sud d'un imant. La fletxa del pol nord al pol sud indica la direcció del camp magnètic. La fletxa vermella indica la direcció del corrent elèctric (I) i la fletxa blava indica la direcció de la força magnètica (F).
La direcció de la força magnètica F és perpendicular a la direcció del corrent elèctric I i perpendicular a la direcció del camp magnètic B. Utilitzeu la regla de la mà dreta per trobar la direcció del corrent elèctric, la direcció del camp magnètic i la direcció de la força magnètica.
La següent equació estableix la relació entre la força magnètica, el corrent elèctric i el camp magnètic.
F = BI l sin θ
F és el símbol de la força magnètica, B és el símbol del camp magnètic, I és el símbol del corrent elèctric i l és el símbol de la longitud del cable en un camp magnètic.
θ és l'angle entre la direcció del corrent elèctric i la direcció del camp magnètic. Si el corrent elèctric és perpendicular al camp magnètic (90 ° ), el valor de sin 90 = 1, de manera que la fórmula canvia a F = B1/l . A l'inrevés, si el corrent elèctric és paral·lel al camp magnètic (0 ° ), el valor de sin 0 = 0, de manera que la força magnètica és 0.
Per calcular el camp magnètic, la fórmula anterior canvia a: B = F / I l.
La unitat internacional de força magnètica és el Newton (abreujat N), la unitat internacional de camp magnètic és el Tesla (abreujat T). Tesla prové del nom de l'inventor i físic serbo-americà Nikola Tesla (1856-1943). Basant-se en la fórmula del camp magnètic anterior, el camp magnètic també es pot expressar en unitats de Newton per ampere metre (N/A m). A més del Tesla, el camp magnètic també s'expressa en unitats de Gauss (G). Gauss prové del nom del matemàtic, astrònom i físic alemany Johann Carl Friedrich Gauss (1777-1855). 1 G = 10-4 T.
Força magnètica sobre una càrrega elèctrica que es mou en un camp magnètic
Un camp magnètic pot exercir una força magnètica sobre un cable que transporta corrent. El corrent elèctric és una càrrega elèctrica en moviment, per la qual cosa un camp magnètic també pot exercir una força magnètica sobre càrregues elèctriques en moviment lliure, no només sobre un cable conductor.
La fórmula per calcular la força magnètica sobre una càrrega elèctrica que es mou en un camp magnètic es deriva de la fórmula anterior de la força magnètica F = BI l sin θ . Com que I = q/t i l = vt, la fórmula de la força magnètica canvia a
Descripció de la fórmula: F = força magnètica, B = camp magnètic, q = càrrega elèctrica, v = velocitat de moviment de la càrrega, θ = angle entre v Dan B
Si v perpendicular a B llavors θ = 90o , on sin 90o = 1. D'altra banda, si v paral·lel a B llavors θ = 0o, on sin 0o = 0. Per tant, la força magnètica té un valor màxim quan v perpendicular a B i la força magnètica és zero quan v paral·lel a B.
La direcció de la força magnètica F és perpendicular al camp magnètic B i perpendicular a la velocitat de la càrrega elèctrica v.
