Materialo pri elektra kurento, elektra ŝargo, magneta kampo, magneta forto
En 1819, dana sciencisto nomita Hans Christian Oersted (1777–1851) malkovris la rilaton inter magnetismo kaj elektra kurento , aŭ moviĝantaj ŝargoj . Li trovis, ke kiam kompasa nadlo estis proksime al drato portanta elektran kurenton, ĝi deflankiĝis. Kiam ne estis elektra kurento, la kompasa nadlo montris norden.
Kompasa nadlo estas magneto, do magneta forto povas movi ĝin . De kie venas la magneta forto (F)? Proksime al la kompasa nadlo estas drato portanta elektran kurenton, do la elektra kurento devas produkti magnetan forton.
Rigardu la bildon dekstre. Uzu la regulon de la dekstra mano por determini la direkton de la elektra kurento kaj la direkton de la magneta kampo. Se la elektra kurento (I) moviĝas supren, la direkto de la magneta kampo (B) estos kiel montrite en la bildo maldekstre. Male, se la elektra kurento moviĝas malsupren, la direkto de la magneta kampo estos kiel montrite en la bildo dekstre.
Magneta kampo penas forton sur kurent-portantan draton
Elektra kurento povas apliki forton al magneta kompaso. Ĉu magneto ankaŭ povas apliki forton al elektra kurento?
Supozu, ke estas drato, kiu portas elektran kurenton inter la norda kaj suda polusoj de magneto. La sago de la norda poluso al la suda poluso indikas la direkton de la magneta kampo. La ruĝa sago indikas la direkton de la elektra kurento (I) kaj la blua sago indikas la direkton de la magneta forto (F).
La direkto de la magneta forto F estas perpendikulara al la direkto de la elektra kurento I kaj perpendikulara al la direkto de la magneta kampo B. Uzu la regulon de la dekstra mano por trovi la direkton de la elektra kurento, la direkton de la magneta kampo kaj la direkton de la magneta forto.
La jena ekvacio esprimas la rilaton inter magneta forto, elektra kurento kaj magneta kampo.
F = BI l sin θ
F estas la simbolo por magneta forto, B estas la simbolo por magneta kampo, I estas la simbolo por elektra kurento, l estas la simbolo por la longo de drato en magneta kampo.
θ estas la angulo inter la direkto de la elektra kurento kaj la direkto de la magneta kampo. Se la elektra kurento estas perpendikulara al la magneta kampo (90 ° ), tiam la valoro de sin 90 = 1, tiel ke la formulo ŝanĝiĝas al F = B1/l , inverse se la elektra kurento estas paralela al la magneta kampo (0 ° ), tiam la valoro de sin 0 = 0, tiel ke la magneta forto estas 0.
Por kalkuli la magnetan kampon, la supra formulo ŝanĝiĝas al: B = F / I l.
La Internacia Unuo de Magneta Forto estas Neŭtono (mallongigita N), la Internacia Unuo de Magneta Kampo estas Teslo (mallongigita T). Teslo devenas de la nomo de la serb-usona inventinto kaj fizikisto, Nikola Teslo (1856-1943). Surbaze de la supre menciita formulo pri magneta kampo, la magneta kampo ankaŭ povas esti esprimita en unuoj de Neŭtono por Amperometro (N/A m). Krom Teslo, la magneta kampo ankaŭ estas esprimita en unuoj de Gaŭso (G). Gaŭso devenas de la nomo de la germana matematikisto, astronomo kaj fizikisto, Johann Carl Friedrich Gauss (1777-1855). 1 G = 10⁻⁴ T.
Magneta forto sur elektra ŝargo moviĝanta en magneta kampo
Magneta kampo povas peni magnetan forton sur kurent-portantan draton. Elektra kurento estas moviĝanta elektra ŝargo, do magneta kampo ankaŭ povas peni magnetan forton sur libere moviĝantajn elektrajn ŝargojn, ne nur sur kondukantan draton.
La formulo por kalkuli la magnetan forton sur elektra ŝargo moviĝanta en magneta kampo estas derivita de la antaŭa formulo pri magneta forto F = B I ∫ l sin θ . Ĉar I = q/t kaj l = vt, la formulo pri magneta forto ŝanĝiĝas al
Priskribo de la formulo: F = magneta forto, B = magneta kampo, q = elektra ŝargo, v = rapido de movado de la ŝarĝo, θ = angulo inter v dan B
Se v perpendikulara al B Maka θ = 90o , kie sin 90o = 1. Aliflanke, se v paralela al B Maka θ = 0o, kie sin 0o = 0. Do la magneta forto havas maksimuman valoron kiam v perpendikulara al B kaj la magneta forto estas nula kiam v paralela al B.
La direkto de la magneta forto F estas perpendikulara al la magneta kampo B kaj perpendikulara al la rapido de la elektra ŝargo v.
