Artikoloj 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 elektraj kurentoj aŭ moviĝantaj ŝargoj. Li trovis, ke kiam kompasa nadlo estas proksime al elektra drato, la kompasa nadlo estas deviigita. Kiam ne estas kurento, la kompasa nadlo montras norden.
Kompasa nadlo estas magneto, do ĝi povas esti movita per magneta forto. De kie venas la magneta forto (F)? Proksime al la kompasa nadlo estas drato, kiu portas elektran kurenton, do la magneta forto devas esti aplikata per la elektra kurento.
Rigardu la bildon flanke. La direkto de la elektra kurento kaj la direkto de la magneta kampo troveblas per la regulo de la dekstra mano. Se la elektra kurento (I) moviĝas supren, la direkto de la magneta kampo (B) estas kiel montrite maldekstre. Se la direkto de la elektra kurento estas malsupren, la direkto de la magneta kampo estas kiel montrite dekstre.
La magneta kampo penas forton sur la kurentportantan draton
Antaŭe, oni klarigis, ke elektra kurento povas apliki forton al magneta kompaso. Ĉu magneto ankaŭ povas apliki forton al elektra kurento?
Supozu, ke estas drato portanta elektran kurenton metita inter la norda kaj suda polusoj de magneto. La direkto de la magneta kampo estas indikita per sago de la norda poluso al la suda poluso. Se la direkto de la elektra kurento (I) estas indikita per ruĝa sago, tiam aperas magneta forto (F), kies direkto estas reprezentita per blua sago.
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.
La direkto de la elektra kurento, la direkto de la magneta kampo kaj la direkto de la magneta forto povas esti determinitaj per la dekstramana regulo.
La rilato inter magneta forto, elektra kurento kaj magneta kampo estas esprimita per la jena ekvacio.
F = BI l sin θ
F estas simbolo de magneta forto, B estas simbolo de magneta kampo, I estas simbolo de elektra kurento, l estas simbolo de la longo de drato kiu estas 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. 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 estas ŝanĝita al: B = F / I l.
La internacia unuo por magneta forto estas la Neŭtono (mallongigita N), la internacia unuo por magneta kampo estas la Teslo (mallongigita T). Teslo estas nomita laŭ la serb-usona inventinto kaj fizikisto Nikola Tesla (1856-1943). Surbaze de la supre menciita formulo pri magneta kampo, la magneta kampo ankaŭ povas esti esprimita en unuoj de Neŭtonoj 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). 1G = 10⁻⁴T
La magneta forto sur elektraj ŝargoj moviĝantaj en magneta kampo
Magneta kampo povas apliki magnetan forton sur kurent-portantan draton. Elektraj kurentoj estas elektraj ŝargoj en moviĝo, do magneta kampo ankaŭ povas apliki magnetan forton sur libere moviĝantajn elektrajn ŝargojn, ne nur sur konduktajn dratojn.
La formulo por kalkuli la magnetan forton sur elektraj ŝargoj moviĝantaj en magneta kampo estas derivita de la antaŭa formulo por magneta forto F = BI l sin θ. Ĉar I = q/t kaj l = vt, la formulo por magneta forto ŝanĝiĝas al,
Priskribo de la formulo: F = magneta forto, B = magneta kampo, q = elektra ŝargo, v = rapido de moviĝo de la ŝargo, θ = angulo inter v kaj B
Se v estas perpendikulara al B, tiam θ = 90 ° , kie sin 90 ° = 1. Male, se v estas paralela al B, tiam θ = 0 ° , kie sin 0 ° = 0. Do, la magneta forto estas maksimuma kiam v estas perpendikulara al B kaj la magneta forto estas nulo kiam v estas 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.
