Feachd Magnetic air Uèir a Ghiùlaineas Sruth
Tha cur feachd magnetach an sàs ann an uèir a bhios a’ giùlan sruth na bhun-bheachd ann an electromagnetism, meur de fiosaigs. Chaidh an iongantas seo a lorg an toiseach le Hans Christian Ørsted ann an 1820 nuair a mhothaich e gun robh sruth dealain a’ sruthadh tro uèir a’ toirt buaidh air snàthad compas faisg air làimh. Sheall an lorg seo an dàimh dlùth eadar dealan agus magnetism, a bhiodh air a leasachadh nas fhaide air adhart le luchd-saidheans leithid André-Marie Ampère agus Michael Faraday.
San artaigil seo, bruidhnidh sinn air prionnsabalan bunaiteach feachd magnetach air uèir a bhios a’ giùlan sruth, mar a tha an fheachd seo ag obair, laghan bunaiteach fiosaig, agus cuid de thagraidhean practaigeach a sheallas cho buadhach sa tha a’ bhun-bheachd seo ann am beatha làitheil.
Prionnsabalan Bunasach Feachd Magnetach
Nuair a bhios sruth dealain a’ sruthadh tro uèir, bidh raon magnetach air a chruthachadh timcheall air an uèir. Faodar seo a mhìneachadh le bhith a’ cleachdadh lagh Biot-Savart a tha ag ràdh gum faodar an raon magnetach \(\mathbf{B}\) aig puing san fhànais air adhbhrachadh le eileamaid srutha \(I\) anns an uèir obrachadh a-mach leis a’ cho-aontar a leanas:
\[ d\mathbf{B} = \frac{\mu_0 I}{4\pi} \frac{d\mathbf{s} \times \mathbf{\hat{r}}}{r^2} \]
Càite:
– Is e \(\mu_0\) an treòiteachd falamh,
– ’S e \(d\mathbf{s}\) eileamaid faid na uèire,
– ’S e vectar aonad a th’ ann an \(\mathbf{\hat{r}}\) a tha a’ comharrachadh bhon eileamaid làithreach chun na h-ìre far a bheil an raon air a thomhas,
– Is e \(r\) an t-astar eadar an eileamaid làithreach agus a’ phuing.
Tha an co-aontar seo a’ sealltainn gu bheil an raon magnetach a bhios uèir a’ giùlan sruth a’ gineadh an urra chan ann a-mhàin air an t-sruth ach cuideachd air an astar agus an treòrachadh a thaobh an eileamaid a bhios a’ giùlan sruth. Tha an raon magnetach a thig às a sin na chearcall co-mheadhanach a tha a’ cuairteachadh na uèire, agus faodar a threòrachadh a dhearbhadh le bhith a’ cleachdadh riaghailt na làimhe deise.
Feachd Magnetic air Uèir a Ghiùlaineas Sruth
Faodar an fheachd magnetach a tha ag obair air uèir a tha a’ giùlan sruth ann an raon magnetach taobh a-muigh a mhìneachadh le lagh Ampère a tha ag ràdh gu bheil an fheachd \(\mathbf{F}\) air eileamaid uèir de dh'fhaid \(dl\) a tha a’ giùlan sruth \(I\) ann an raon magnetach \(\mathbf{B}\) air a thoirt seachad le:
\[ d\mathbf{F} = I (d\mathbf{l} \times \mathbf{B}) \]
Tha an lagh seo a’ sealltainn gu bheil an fheachd air uèir an urra chan ann a-mhàin air an t-sruth agus fad eileamaid na uèire, ach cuideachd air treòrachadh eileamaid na uèire an coimeas ris an raon magnetach. Ma tha an raon magnetach agus treòrachadh sruth na uèire a’ cruthachadh ceàrn sònraichte, bidh an fheachd a thig às a sin ann an treòrachadh ceart-cheàrnach ris an dà vectar.
Le bhith ag amalachadh an fheachd seo air feadh fad na uèire gheibhear an fheachd iomlan a tha ag obair air an uèir ann an raon magnetach. Am measg cuid de na tagraidhean a tha a’ mìneachadh a’ bhun-bheachd seo tha motaran dealain, gineadairean, agus solenoids.
Lagh Ampère agus Feachd Lorentz
Leasaich Ampère an lagh gu h-àrd gu bhith na lagh nas coitcheann ris an canar Lagh Ampère ann an cruth iomlan a tha ag ràdh gu bheil an t-iomlan loidhneach den raon magnetach \(\mathbf{B}\) air slighe dùinte \(\mathbf{C}\) co-rèireach ris an t-sruth iomlan a tha a’ sruthadh tron uachdar sin:
\[ \oint_{ \mathbf{C}} \mathbf{B} \cdot d\mathbf{l} = \mu_0 I_{\text{enc}} \]
Cha mhòr aig an aon àm ris an fhoirmleachadh seo, chuir Lorentz lagh ri chèile a mhìnicheas an fheachd a tha ag obair air cosgais ghluasadach ann an raon dealain \(\mathbf{E}\) agus raon magnetach \(\mathbf{B}\). Is e feachd Lorentz airson cosgais \(q\) a tha a’ gluasad le astar \(\mathbf{v}\):
\[ \mathbf{F} = q(\mathbf{E} + \mathbf{v} \times \mathbf{B}) \]
A thaobh uèir a ghiùlaineas sruth, tha astar nan cosgaisean san uèir mar thoradh air an t-sruth, agus mar sin tha an fheachd Lorentz seo a’ cur ris an fheachd magnetach a chì sinn ag obair air an uèir.
Cleachdaidhean Practaigeach
Motor motair dealain
Is e motair dealain aon de na cleachdaidhean as aithnichte de fheachd magnetach ann an uèirichean a bhios a’ giùlan sruth. Bidh motaran dealain ag obair air a’ phrionnsabal gu bheil uèir a bhios a’ giùlan sruth ann an raon magnetach a’ faighinn eòlas air feachd a dh’ adhbhraicheas gluasad. Mar eisimpleir, ann am motair DC sìmplidh, thathas a’ cleachdadh co-ghluasadair gus dèanamh cinnteach gu bheil sruth a’ sruthadh tro na h-earrannan uèir a tha suidhichte san raon magnetach, agus mar sin a’ cumail an rotor a’ rothladh.
Gineadair Dealain
Cha mhòr an aghaidh motair dealain, bidh gineadair dealain a’ cleachdadh gluasad meacanaigeach gus sruth dealain a chruthachadh ann an uèir a tha air a cur ann an raon magnetach. Ann am faclan eile, nuair a bhios an uèir a’ tionndadh ann an raon magnetach, bidh an raon magnetach a tha ag atharrachadh troimhe ag adhbhrachadh bholtaids a bhith air a bhrosnachadh anns an uèir a rèir lagh Faraday air inntrigeadh electromagnetic.
Solenoids agus Electromagnets
Is e inneal a th’ ann an solenoid a tha air a dhèanamh suas de choil uèir a bhios a’ gineadh raon magnetach nuair a thèid sruth dealain troimhe. Bithear gu tric a’ cleachdadh solenoidan mar ghnìomhaichean ann an diofar thagraidhean meacanaigeach agus dealanach. Faodar smachd a chumail air an raon magnetach a ghineas solenoid le bhith ag atharrachadh na tha de shruth a’ sruthadh tron uèir.
Penutup
’S e bun-bheachd ann an electromagnetism a th’ anns an fheachd magnetach air uèir a bhios a’ giùlan sruth agus tha iomadh cleachdadh aige ann an teicneòlas an latha an-diugh. Bho mhotairean dealain gu gineadairean agus solenoids, tha mòran de na h-innealan is na h-innealan làitheil againn an urra ris a’ phrionnsabal seo. Chan e a-mhàin gu bheil tuigse nas doimhne air na laghan a tha aig bonn na feachd magnetach seo a’ leudachadh ar tuigse air mar a tha an cruinne-cè ag obair ach cuideachd a’ fosgladh comas airson ùr-ghnàthachadh teicneòlach san àm ri teachd.
Tha an tuigse seo air feachdan magnetach air a thighinn air adhart bho dheuchainnean sìmplidh gu tagraidhean iom-fhillte ann an teicneòlas an latha an-diugh, a’ sealltainn cho cudromach sa tha na fionnachdainnean sin do adhartas saidheans agus innleadaireachd. Mar a chumas sinn oirnn a’ sgrùdadh nas doimhne, faodaidh sinn a bhith an dùil ri dòighean eadhon nas ùr-ghnàthach a lorg gus na feachdan sin a chleachdadh airson leasachadh a’ chinne-daonna.
