მასალა ელექტრული დენის, ელექტრული მუხტის, მაგნიტური ველის, მაგნიტური ძალის შესახებ
1819 წელს დანიელმა მეცნიერმა ჰანს კრისტიან ორსტედმა (1777–1851) აღმოაჩინა კავშირი მაგნეტიზმსა და ელექტრულ დენს , ანუ მოძრავ მუხტებს შორის . მან აღმოაჩინა, რომ როდესაც კომპასის ისარი ელექტრული დენის გამტარ მავთულთან ახლოს იყო, ის გადახრილიყო. როდესაც ელექტრული დენი არ იყო, კომპასის ისარი ჩრდილოეთისკენ მიუთითებდა.
კომპასის ისარი მაგნიტია, ამიტომ მაგნიტურ ძალას შეუძლია მისი მოძრაობა . საიდან მოდის მაგნიტური ძალა (F)? კომპასის ისრის მახლობლად არის ელექტრული დენის გამტარებელი მავთული, ამიტომ ელექტრულმა დენმა უნდა წარმოქმნას მაგნიტური ძალა.
შეხედეთ მარჯვენა მხარეს მოცემულ სურათს. გამოიყენეთ მარჯვენა ხელის წესი ელექტრული დენის და მაგნიტური ველის მიმართულების დასადგენად. თუ ელექტრული დენი (I) ზემოთ მოძრაობს, მაგნიტური ველის (B) მიმართულება ისეთივე იქნება, როგორც მარცხენა მხარეს მოცემულ სურათზეა ნაჩვენები. პირიქით, თუ ელექტრული დენი ქვემოთ მოძრაობს, მაგნიტური ველის მიმართულება ისეთივე იქნება, როგორც მარჯვენა მხარეს მოცემულ სურათზეა ნაჩვენები.
მაგნიტური ველი ძალას ახდენს დენის გამტარ მავთულზე
ელექტრულ დენს შეუძლია ძალა მოახდინოს მაგნიტურ კომპასის ისარზე. შეუძლია თუ არა მაგნიტსაც ძალის მოახდინოს ელექტრულ დენზე?
დავუშვათ, მაგნიტის ჩრდილოეთ და სამხრეთ პოლუსებს შორის ელექტრული დენი გადის მავთულზე. ჩრდილოეთ პოლუსიდან სამხრეთ პოლუსამდე მიმართული ისარი მაგნიტური ველის მიმართულებას აღნიშნავს. წითელი ისარი ელექტრული დენის მიმართულებას (I) აღნიშნავს, ხოლო ლურჯი ისარი მაგნიტური ძალის მიმართულებას (F).
მაგნიტური ძალის F მიმართულება პერპენდიკულარულია ელექტრული დენის მიმართულებაზე I და პერპენდიკულარულია მაგნიტური ველის მიმართულებაზე B. გამოიყენეთ მარჯვენა ხელის წესი ელექტრული დენის მიმართულების, მაგნიტური ველის მიმართულების და მაგნიტური ძალის მიმართულების საპოვნელად.
შემდეგი განტოლება ასახავს მაგნიტურ ძალას, ელექტრულ დენსა და მაგნიტურ ველს შორის დამოკიდებულებას.
F = BI l sin θ
F არის მაგნიტური ძალის სიმბოლო, B არის მაგნიტური ველის სიმბოლო, I არის ელექტრული დენის სიმბოლო, l არის მაგნიტურ ველში მავთულის სიგრძის სიმბოლო.
θ არის კუთხე ელექტრული დენის მიმართულებასა და მაგნიტური ველის მიმართულებას შორის. თუ ელექტრული დენი პერპენდიკულარულია მაგნიტური ველის მიმართ (90 ° ), მაშინ sin 90 = 1 მნიშვნელობაა, ამიტომ ფორმულა იცვლება F = BI l- ით , პირიქით, თუ ელექტრული დენი პარალელურია მაგნიტური ველის მიმართ (0 ° ), მაშინ sin 0 = 0 მნიშვნელობაა, ამიტომ მაგნიტური ძალა 0-ის ტოლია.
მაგნიტური ველის გამოსათვლელად, ზემოთ მოცემული ფორმულა იცვლება შემდეგნაირად: B = F / I l.
მაგნიტური ძალის საერთაშორისო ერთეულია ნიუტონი (შემოკლებით N), მაგნიტური ველის საერთაშორისო ერთეული კი ტესლა (შემოკლებით T). ტესლა მომდინარეობს სერბ-ამერიკელი გამომგონებლისა და ფიზიკოსის, ნიკოლა ტესლას (1856-1943) სახელიდან. ზემოთ მოცემული მაგნიტური ველის ფორმულის საფუძველზე, მაგნიტური ველი ასევე შეიძლება გამოისახოს ნიუტონის ერთეულებში ამპერმეტრზე (N/A m). ტესლას გარდა, მაგნიტური ველი ასევე გამოისახება გაუსის (G) ერთეულებში. გაუსი მომდინარეობს გერმანელი მათემატიკოსის, ასტრონომისა და ფიზიკოსის, იოჰან კარლ ფრიდრიხ გაუსის (1777-1855) სახელიდან. 1 G = 10 -4 T.
მაგნიტური ძალა ელექტრულ მუხტზე, რომელიც მაგნიტურ ველში მოძრაობს
მაგნიტურ ველს შეუძლია მაგნიტური ძალის გამოყენება დენის გამტარ მავთულზე. ელექტრული დენი მოძრავი ელექტრული მუხტია, ამიტომ მაგნიტურ ველს შეუძლია მაგნიტური ძალის გამოყენება თავისუფლად მოძრავ ელექტრულ მუხტებზეც და არა მხოლოდ გამტარ მავთულზე.
მაგნიტურ ველში მოძრავ ელექტრულ მუხტზე მაგნიტური ძალის გამოსათვლელი ფორმულა მიღებულია წინა მაგნიტური ძალის ფორმულიდან F = BI l sin θ . რადგან I = q/t და l = vt, მაგნიტური ძალის ფორმულა იცვლება შემდეგნაირად:
ფორმულის აღწერა: F = მაგნიტური ძალა, B = მაგნიტური ველი, q = ელექტრული მუხტი, v = ტვირთის გადაადგილების სიჩქარე, θ = კუთხე შორის v დენ B
ჯიკა v პერპენდიკულარული B მაკა θ = 90o , სადაც sin 90o = 1. მეორეს მხრივ, თუ v პარალელური B მაკა θ = 0o, სადაც sin 0o = 0. ამგვარად, მაგნიტურ ძალას მაქსიმალური მნიშვნელობა აქვს, როდესაც v პერპენდიკულარული B და მაგნიტური ძალა ნულის ტოლია, როდესაც v პარალელური B.
მაგნიტური ძალის F მიმართულება პერპენდიკულარულია მაგნიტური ველის B და პერპენდიკულარულია ელექტრული მუხტის სიჩქარის v.
