Articles 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 els corrents elèctrics o càrregues en moviment. Va descobrir que quan l'agulla d'una brúixola és a prop d'un cable amb corrent, l'agulla de la brúixola es desvia. Quan no hi ha corrent, l'agulla de la brúixola apunta cap al nord.
Una agulla de brúixola és un imant, per tant, es pot moure per una força magnètica. D'on prové la força magnètica (F)? A prop de l'agulla de la brúixola, hi ha un cable que transporta un corrent elèctric, de manera que la força magnètica ha de ser exercida pel corrent elèctric.
Mireu la imatge del costat. La direcció del corrent elèctric i la direcció del camp magnètic es poden trobar utilitzant la regla de la mà dreta. Si el corrent elèctric (I) es mou cap amunt, la direcció del camp magnètic (B) és com es mostra a l'esquerra. Si la direcció del corrent elèctric és cap avall, la direcció del camp magnètic és com es mostra a la dreta.
El camp magnètic exerceix una força sobre el cable que transporta el corrent
Anteriorment, s'ha explicat que 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 situat entre els pols nord i sud d'un imant. La direcció del camp magnètic s'indica amb una fletxa des del pol nord fins al pol sud. Si la direcció del corrent elèctric (I) s'indica amb una fletxa vermella, apareix una força magnètica (F) la direcció de la qual es representa amb una fletxa blava.
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.
La direcció del corrent elèctric, la direcció del camp magnètic i la direcció de la força magnètica es poden determinar mitjançant la regla de la mà dreta.
La relació entre la força magnètica, el corrent elèctric i el camp magnètic s'expressa mitjançant la següent equació.
F = BI l sin θ
F és un símbol de força magnètica, B és un símbol d'un camp magnètic, I és un símbol d'un corrent elèctric, l és un símbol de la longitud d'un cable que es troba 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. 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 es canvia a: B = F / I l.
La unitat internacional per a la força magnètica és el Newton (abreujat N), la unitat internacional per al camp magnètic és el Tesla (abreujat T). Tesla rep el 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 Newtons per Ampere metre (N/A m). A més de 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). 1G = 10-4T
La força magnètica sobre les càrregues elèctriques que es mouen en un camp magnètic
Un camp magnètic pot exercir una força magnètica sobre un cable que transporta corrent. Els corrents elèctrics són càrregues elèctriques en moviment, de manera que un camp magnètic també pot exercir una força magnètica sobre càrregues elèctriques en moviment lliure, no només sobre cables conductors.
La fórmula per calcular la força magnètica sobre les càrregues elèctriques que es mouen en un camp magnètic es deriva de la fórmula anterior de 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 i B
Si v és perpendicular a B, aleshores θ = 90 ° , on sin 90 ° = 1. Per contra, si v és paral·lel a B, aleshores θ = 0 ° , on sin 0 ° = 0. Per tant, la força magnètica és màxima quan v és perpendicular a B i la força magnètica és zero quan v és 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.
