Egzanp Kesyon ki pale sou Fòs Mayetik
Fòs mayetik se youn nan kat fòs fondamantal nan fizik epi li jwe yon wòl enpòtan nan divès fenomèn natirèl ak teknoloji modèn. Pou konprann konsèp sa a, ou bezwen yon konpreyansyon pwofon sou mayetis, chan mayetik, lwa elektwomayetis, ak aplikasyon pratik li yo nan lavi chak jou. Atik sa a pral diskite plizyè pwoblèm egzanp ki gen rapò ak fòs mayetik, ansanm ak diskisyon detaye pou ede lektè yo pi byen konprann konsèp la.
Konprann Fòs Mayetik la
Anvan nou diskite pwoblèm nan, li enpòtan pou nou konprann prensip debaz fòs mayetik la. Fòs mayetik se yon fòs ki pwodui pa yon chan mayetik epi ki aji sou patikil oswa objè mayetik ki chaje elektrikman k ap deplase. Yon chan mayetik li menm se yon zòn kote yo ka santi fòs mayetik. Yon moun ka santi fòs mayetik lè de leman pwoche youn ak lòt oswa lè yo mete yon objè ki chaje elektrikman nan yon chan mayetik.
Yon chan mayetik endike pa liy chan mayetik ki soti nan pòl nò a epi ki antre nan pòl sid la. Anplis de sa, pòl mayetik ki adjasan a pòl opoze yo pral atire youn lòt, alòske pòl ki sanble yo pral repouse youn lòt.
Egzanp Kesyon ak Diskisyon
Kesyon 1: Chan mayetik otou yon fil dwat
Yon fil elektrik long ak dwat ap sikile nan yon kouran 5 A. Detèmine mayitid chan mayetik la a yon distans 0,2 m de fil la.
Diskisyon:
Pou nou jwenn mayitid chan mayetik la otou yon fil dwat k ap pote yon kouran elektrik, nou ka itilize lwa Biot-Savart la, men nan ka sa a li pi fasil pou nou itilize lwa Ampère a:
Yo ka kalkile chan mayetik \(B \) ki antoure yon fil long ak dwat avèk fòmil sa a:
B = \frac{\mu_0 I}{2\pi r}
Ki kote:
– \( \mu_0 \) se pèmeyabilite vid la (\( 4\pi \times 10^{-7} \, T \cdot m/A \))
– \(I \) se fòs aktyèl la (A)
– \(r\) se distans fil la (m)
Avèk valè yo bay yo:
– \( Mwen = 5 \, A \)
– \(r = 0,2 \, m \)
Ranplase valè sa yo nan fòmil la:
\[
B = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 5}{2\pi \times 0,2}
\]
Senplifye:
\[
B = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 5}{2\pi \times 0,2} \rightarrow
B = \frac{4 \times 5 \times 10^{-7}}{2 \times 0,2} \rightarrow
B = \frac{20 \times 10^{-7}}{0,4} = 5 \times 10^{-6} \, T \] oubyen \(5 \, \mu T\) (mikrotesla).
Kesyon 2: Fòs Lorentz sou Patikil Chaje
Yon patikil chaje pozitivman \(q = 1 \, \mu C\) (mikroCoulomb) k ap deplase ak yon vitès \(v = 2 \times 10^4 \, m/s\) antre nan yon chan mayetik omojèn ak yon endiksyon mayetik \(B = 0,5 \, T\) pèpandikilè ak direksyon vitès patikil la. Kalkile fòs mayetik patikil la sibi a.
Diskisyon:
Yo ka kalkile fòs mayetik (fòs Lorentz) yon patikil chaje sibi lè l sèvi avèk fòmil sa a:
F = q ∫v ∫B ∫sin(θ)
Ki kote:
– \(q \) se chaj elektrik la (C)
– \(v \) se vitès patikil la (m/s)
– \( B \) se chan mayetik la (T)
– \( \theta \) se ang ki genyen ant vitès ak direksyon chan mayetik la
Nan ka sa a, chan mayetik la pèpandikilè ak vitès patikil la, kidonk
\(\theta = 90^\circ\) ak \(\sin(90^\circ) = 1\).
Bay:
– (q = 1, μ C = 1 fwa 10-6, C)
– (v = 2 × 10^4, m/s)
– \(B = 0,5 \, T \)
Ranplase valè sa yo nan fòmil la:
\[
F = 1 \times 10^{-6} \cdot 2 \times 10^4 \cdot 0,5 \cdot 1
Senplifye:
\[
F = 1 ⋅ 10^{-6} ⋅ 10^4 ⋅ 1 = 10^{-6} ⋅ 0,5 = 10^{-6} ⋅ 0,5 = 1 ⋅ 10^{-6} ⋅ N
\]
Kesyon 3: Chan mayetik nan pwen sant yon bouk fil
Yon antèn sikilè (bouk) ki gen yon reyon 10 cm resevwa yon kouran 3 A. Ki mayitid chan mayetik la nan sant sèk la?
Diskisyon:
Yo ka kalkile chan mayetik ki nan sant yon bouk fil k ap pote kouran an lè l sèvi avèk fòmil sa a:
\[
B = \frac{\mu_0 I}{2r}
\]
Ki kote:
– \( \mu_0 \) se pèmeyabilite vid la (\( 4\pi \times 10^{-7} \, T \cdot m/A \))
– \(I \) se fòs kouran an (3 A)
– \(r \) se reyon an (10 cm = 0,1 m)
Ranplase valè sa yo nan fòmil la:
\[
B = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 3}{2 \times 0,1}
\]
Senplifye:
\[
B = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 3}{0,2} = \frac{12\pi \times 10^{-7}}{0,2} = 60 \times 10^{-7} \, T \]
\[ B = 6 \times 10^{-6} \, T \] oubyen \(6 \, \mu T\) (mikrotesla).
Konklizyon
Konprann fòs mayetik yo enpòtan anpil pou fizik ak aplikasyon yo nan divès teknoloji modèn. Atravè egzanp ki diskite pi wo yo, nou ka wè kijan konsèp fondamantal tankou chan mayetik, lwa Ampère a, ak fòs Lorentz la aplike nan sitiyasyon reyèl. Pratik konstan pou rezoud pwoblèm tankou sa yo ap ede anpil pou apwofondi konpreyansyon ou epi amelyore konpetans ou nan fizik mayetik.
Atik sa a espere bay yon imaj klè sou kijan fòs mayetik yo fonksyone epi kijan nou ka analize pwoblèm ki gen konsèp sa a an pwofondè ak an detay.
