Materijal o električnoj struji, električnom naboju, magnetskom polju, magnetskoj sili
Godine 1819. danski znanstvenik Hans Christian Oersted (1777. – 1851.) otkrio je vezu između magnetizma i električne struje , odnosno naboja u pokretu . Otkrio je da se igla kompasa otkloni kada se nalazi blizu žice kojom teče električna struja. Kada nema električne struje, igla kompasa pokazuje prema sjeveru.
Igla kompasa je magnet, pa je magnetska sila može pomicati . Odakle dolazi magnetska sila (F)? U blizini igle kompasa nalazi se žica kojom teče električna struja, pa električna struja mora proizvoditi magnetsku silu.
Pogledajte sliku desno. Pomoću pravila desne ruke odredite smjer električne struje i smjer magnetskog polja. Ako se električna struja (I) kreće prema gore, smjer magnetskog polja (B) bit će kao što je prikazano na slici lijevo. Obrnuto, ako se električna struja kreće prema dolje, smjer magnetskog polja bit će kao što je prikazano na slici desno.
Magnetsko polje djeluje silom na žicu kojom teče struja
Električna struja može djelovati silom na iglu magnetskog kompasa. Može li i magnet djelovati silom na električnu struju?
Pretpostavimo da postoji žica kojom teče električna struja između sjevernog i južnog pola magneta. Strelica od sjevernog prema južnom polu označava smjer magnetskog polja. Crvena strelica označava smjer električne struje (I), a plava strelica označava smjer magnetske sile (F).
Smjer magnetske sile F okomit je na smjer električne struje I i okomit na smjer magnetskog polja B. Pomoću pravila desne ruke odredite smjer električne struje, smjer magnetskog polja i smjer magnetske sile.
Sljedeća jednadžba opisuje odnos između magnetske sile, električne struje i magnetskog polja.
F = BI l sin θ
F je simbol za magnetsku silu, B je simbol za magnetsko polje, I je simbol za električnu struju, a l je simbol za duljinu žice u magnetskom polju.
θ je kut između smjera električne struje i smjera magnetskog polja. Ako je električna struja okomita na magnetsko polje (90 ° ) tada je vrijednost sin 90 = 1 tako da se formula mijenja u F = BI l , obrnuto, ako je električna struja paralelna s magnetskim poljem (0 ° ) tada je vrijednost sin 0 = 0 tako da je magnetska sila 0.
Za izračun magnetskog polja, gornja formula se mijenja u: B = F / I l.
Međunarodna jedinica za magnetsku silu je Newton (skraćeno N), a međunarodna jedinica za magnetsko polje je Tesla (skraćeno T). Tesla dolazi od imena srpsko-američkog izumitelja i fizičara Nikole Tesle (1856.-1943.). Na temelju gornje formule za magnetsko polje, magnetsko polje može se izraziti i u jedinicama Newton po ampermetru (N/A m). Osim Tesle, magnetsko polje se izražava i u jedinicama Gauss (G). Gauss dolazi od imena njemačkog matematičara, astronoma i fizičara Johanna Carla Friedricha Gaussa (1777.-1855.). 1 G = 10⁻⁴ T.
Magnetska sila na električni naboj koji se giba u magnetskom polju
Magnetsko polje može djelovati magnetskom silom na žicu kojom teče struja. Električna struja je električni naboj u pokretu, pa magnetsko polje može djelovati magnetskom silom i na slobodno pokretne električne naboje, ne samo na vodljivu žicu.
Formula za izračunavanje magnetske sile na električni naboj koji se giba u magnetskom polju izvedena je iz prethodne formule magnetske sile F = BI l sin θ . Budući da je I = q/t i l = vt, formula magnetske sile mijenja se u
Opis formule: F = magnetska sila, B = magnetsko polje, q = električni naboj, v = brzina kretanja tereta, θ = kut između v Dan B
Ako v okomito na B Maka θ = 90o , gdje je sin 90o = 1. S druge strane, ako v paralelno s B Maka θ = 0o, gdje je sin 0o = 0. Dakle, magnetska sila ima maksimalnu vrijednost kada v okomito na B a magnetska sila je nula kada v paralelno s B.
Smjer magnetske sile F je okomit na magnetsko polje B i okomit na brzinu električnog naboja v.
