Ajụjụ Ihe Nlereanya Na-ekwu Maka Ubi Magnetik Gbasara Waya Kwụ ọtọ
Pengantar
Ebe ndọta magnetik abụrụla isiokwu na-adọrọ mmasị na fiziki, ọkachasị n'okwu gbasara otu esi emepụta ha na otu ha si ejikọta na ọkụ eletrik. Otu akụkụ dị mkpa nke ebe ndọta magnetik bụ ebe ndọta magnetik gbara waya na-ebu ọkụ eletrik kwụ ọtọ. N'isiokwu a, anyị ga-atụle echiche bụ isi nke ebe ndọta magnetik gbara waya kwụ ọtọ ma nye ọtụtụ ihe atụ nke nsogbu na ngwọta iji mee ka nghọta anyị dịkwuo omimi.
Ozizi Isi nke Ubi Magnetik Gbasara Waya Kwụ ọtọ
Tupu anyị abanye n'okwu ihe atụ ahụ, ọ dị mkpa ka anyị buru ụzọ ghọta ozizi bụ isi nke ubi magnet gburugburu waya kwụ ọtọ. Dịka iwu Biot-Savart na iwu Ampère si dị, enwere ike ịkọwa ubi magnet gburugburu waya kwụ ọtọ nke nwere ọkụ eletrik site na nha nhata:
\[ B = \frac{\mu_0 I}{2 \pi r} \]
Ebee,
– \( B \) bụ ebe ndọta (Tesla),
– \( \mu_0 \) bụ ike ikuku nke na-abanye n'ime oghere ahụ \( (4\pi \ugboro 10^{-7} T \cdot m/A) \),
– \( I \) bụ ọkụ eletrik na-asọfe na waya (Ampere), na
– \( r \) bụ anya site na waya ruo ebe a na-atụ oghere magnet (mita).
Ọdụ magnet a na-akpụ okirikiri gburugburu waya ahụ dịka iwu aka nri si dị. Ọ bụrụ na mkpịsị aka ukwu ahụ na-egosi ntụziaka nke ọkụ eletrik, mgbe ahụ mkpịsị aka ndị na-ejide waya ahụ na-egosi ntụziaka nke ọkụ magnet ahụ.
Ajụjụ na Mkparịta ụka Ihe Nlereanya
Ajụjụ nke Mbụ:
Waya ogologo kwụ ọtọ na-ebu ọkụ eletrik nke 10 A. Gbakọọ nha nke ebe ndọta ahụ n'ebe dị anya nke mita 0,2 site na waya ahụ.
Azịza:
Anyị na-eji usoro nha anya maka ebe ndọta gburugburu waya kwụ ọtọ:
\[ B = \frac{\mu_0 I}{2 \pi r} \]
A maara:
\[ I = 10 \, A \]
\[ r = 0,2 \, m \]
\[ \mu_0 = 4 \pi \ugboro 10^{-7} \, T \cdot m/A \]
Tinye ụkpụrụ ndị a n'ime usoro:
\[ B = \frac{4 \pi \ugboro 10^{-7} \ugboro 10}{2 \pi \ugboro 0,2} \]
\[ B = \frac{4 \pi \ugboro 10^{-6}}{2 \pi \ugboro 0,2} \]
\[ B = \frac{4 \ugboro 10^{-6}}{0,2} \]
\[ B = ugboro iri abụọ 10^{-6} \]
\[ B = ugboro abụọ 10^{-5} \, T \]
\[ B = 20 \, \mu T \]
Ya mere, oke nke ebe ndọta ahụ n'ebe dị anya nke mita 0,2 site na waya ahụ bụ 20 μT (microTesla).
Ajụjụ nke Mbụ:
Waya abụọ dị ogologo kwụ ọtọ nwere otu ọkụ eletrik nke 5 A mana n'akụkụ dị iche iche, anya dị n'etiti ha bụ mita 0,1. Gbakọọ oke nke ubi magnetik n'otu ebe dị n'etiti waya abụọ ahụ.
Azịza:
N'ebe dị n'etiti waya abụọ ahụ, anya dị n'etiti waya ọ bụla bụ \( r = 0,05 \, m \). Anyị na-agbakọ oghere magnetik nke otu waya na-akpata.
Maka waya ọ bụla:
\[ B_1 = \frac{\mu_0 I}{2 \pi r} \]
A maara:
\[ I = 5 \, A \]
\[ r = 0,05 \, m \]
\[ \mu_0 = 4 \pi \ugboro 10^{-7} \, T \cdot m/A \]
Tinye ụkpụrụ ndị a n'ime usoro:
\[ B_1 = \frac{4 \pi \ugboro 10^{-7} \ugboro 5}{2 \pi \ugboro 0,05} \]
\[ B_1 = \frac{4 \pi \ugboro 10^{-7} \ugboro 5}{\pi \ugboro 0,1} \]
\[ B_1 = \frac{20 \pi \ugboro 10^{-7}}{\pi \ugboro 0,1} \]
\[ B_1 = \frac{20 \ugboro 10^{-7}}{0,1} \]
\[ B_1 = 200 \ugboro 10^{-7} \]
\[ B_1 = ugboro abụọ 10^{-5} \, T \]
Ebe ọ bụ na waya abụọ ahụ na-ebu ọkụ n'akụkụ dị iche iche, oghere magnet na-akwụsị ibe ha n'ebe ahụ. Oke oghere magnet n'ebe ahụ bụ efu.
Ajụjụ nke Mbụ:
Waya ogologo kwụ ọtọ A na-ebu ọkụ eletrik nke 12 A ma dị n'akụkụ waya ogologo kwụ ọtọ B nke na-ebu ọkụ eletrik nke 8 A n'otu ụzọ ahụ. Gbakọọ mpaghara magnetik niile dị na ebe dị mita 0,15 site na waya A na mita 0,1 site na waya B.
Azịza:
Gbakọọ ebe magnetik nke waya ọ bụla n'oge ahụ.
Maka waya A:
\[ B_A = \frac{\mu_0 I_A}{2 \pi r_A} \]
A maara:
\[ I_A = 12 \, A \]
\[ r_A = 0,15 \, m \]
Ndochi uru:
\[ B_A = \frac{4 \pi \ugboro 10^{-7} \ugboro 12}{2 \pi \ugboro 0,15} \]
\[ B_A = \frac{48 \pi \ugboro 10^{-7}}{\pi \ugboro 0,3} \]
\[ B_A = \frac{48 \ugboro 10^{-7}}{0,3} \]
\[ B_A = 160 \ugboro 10^{-7} \]
\[ B_A = 1,6 \ugboro 10^{-5} \, T \]
Maka waya B:
\[ B_B = \frac{\mu_0 I_B}{2 \pi r_B} \]
A maara:
\[ I_B = 8 \, A \]
\[ r_B = 0,1 \, m \]
Ndochi uru:
\[ B_B = \frac{4 \pi \ugboro 10^{-7} \ugboro 8}{2 \pi \ugboro 0,1} \]
\[ B_B = \frac{32 \pi \ugboro 10^{-7}}{\pi \ugboro 0,2} \]
\[ B_B = \frac{32 \ugboro 10^{-7}}{0,2} \]
\[ B_B = 160 \ugboro 10^{-7} \]
\[ B_B = 1,6 \ugboro 10^{-5} \, T \]
Ebe ọ bụ na ọkụ eletrik dị na waya abụọ ahụ na-aga n'otu ụzọ, ebe isi ihe dị iche iche dị site na waya ọ bụla, ọkụ eletrik ga-esi na ya pụta ga-adị n'otu ụzọ ahụ. Ya mere, ọkụ eletrik zuru oke bụ mkpokọta ọkụ eletrik abụọ a.
\[ B_{mkpokọta} = B_A + B_B \]
\[ B_{ngụkọta} = 1,6 \ugboro 10^{-5} + 1,6 \ugboro 10^{-5} \]
\[ B_{ngụkọta} = 3,2 \ugboro 10^{-5} \, T \]
Ya mere, mkpokọta ebe ndọta n'oge ahụ bụ 32 μT (microTesla).
Mmechi
Ịghọta echiche nke ubi magnetik gburugburu waya kwụ ọtọ dị oke mkpa maka physics n'ihi na o nwere ọtụtụ ojiji bara uru. Site n'iji ihe atụ na mkparịta ụka dịka nke dị n'elu, anyị nwere ike ime ka echiche bụ isi sikwuo ike ma mee ka nghọta anyị banyere otu ubi magnetik si arụ ọrụ gburugburu waya na-ebu ugbu a dịkwuo omimi. Na-echeta mgbe niile, nhazi nyocha na nghọta nke iwu ndị bụ isi dị oke mkpa maka idozi nsogbu physics dị iche iche.
