მაგნიტური ძალა ორ პარალელურ მავთულს შორის - პრობლემები და გადაწყვეტილებები
1. ორი პარალელური გამტარი, რომლებიც ატარებენ დენებს I1 და I2 , როგორც ეს ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაზე. რა არის ორივე გამტარის მიერ განცდილი მაგნიტური ძალის სიდიდე და მიმართულება ? (μ o = 4π. 10 -7 Wb.A -1.m -1 )
ცნობილი:
ის ელექტრო მიმდინარე 1 (მე1) = 3 ამპერი
ელექტრული დენი 2 (I 2 ) = 5 ამპერი
თავისუფალი სივრცის გამტარიანობა (µ o ) = 4π x 10 -7 wb A -1 მ -1
ორივე გამტარს შორის მანძილი (L) = 5 სმ = 5 x 10 -2 მეტრი
სასურველი: მაგნიტური ძალის სიდიდე და მიმართულება
გამოსავალი:
გამტარ 1-ზე ელექტრული დენის მიმართულება გამტარ 2-ზე ელექტრული დენის მიმართულების საპირისპიროა. ანტიპარალელური დენები (საპირისპირო მიმართულებით) ერთმანეთზე ახდენენ განზიდვის ძალას.
მაგნიტური ძალის სიდიდე:
F/l = 6 x 10 -5 ნიუტონი
2. I1 და I2 დენების მქონე ორი პარალელური მავთული ერთმანეთისგან 20 სმ-ის დაშორებით მდებარეობს. რა არის თითოეული მავთულის მიერ განცდილი მაგნიტური ძალის სიდიდე (μ o = 4π. 10 -7 Wb.A -1.m -1 )?
ცნობილი:
ელექტრული დენი 1 (I1) = 5 ამპერი
ელექტრული დენი 2 (I 2 ) = 4 ამპერი
თავისუფალი სივრცის გამტარიანობა (µ o ) = 4π x 10 -7 wb A -1 მ -1
ორივე მავთულს შორის მანძილი (L) = 20 სმ = 20 x 10 -2 მეტრი
სასურველი: მაგნიტური ძალის სიდიდე
გამოსავალი:
გამტარ 1-ზე ელექტრული დენის მიმართულება გამტარ 2-ზე ელექტრული დენის მიმართულების საპირისპიროა. ანტიპარალელური დენები (საპირისპირო მიმართულებით) ერთმანეთზე ახდენენ განზიდვის ძალას.
მაგნიტური ძალის სიდიდე:
F/l = 2 x 10 -5 ნიუტონი
20 კონცეპტუალური კითხვა და პასუხი ორ პარალელურ მავთულს შორის მაგნიტურ ძალასთან დაკავშირებით:
1. კითხვა: რა არის ორ პარალელურ დენის გამტარ მავთულს შორის მაგნიტური ძალის ძირითადი მიზეზი?
პასუხი: ორ პარალელურ მავთულს შორის მაგნიტური ძალა წარმოიქმნება მაგნიტური ველების გამო, რომლებიც წარმოიქმნება თითოეულ მავთულში დენების მიერ მეორე მავთულზე მოქმედი.
2. კითხვა: როგორ მოქმედებს ორ მავთულში დენის მიმართულება მათ შორის არსებულ ძალაზე?
პასუხი: თუ დენები ერთი მიმართულებით მიედინება, სადენები ერთმანეთს იზიდავს. თუ დენები საპირისპირო მიმართულებით მიედინება, სადენები ერთმანეთს განიზიდავს.
3. კითხვა: რა კავშირია მავთულხლართებს შორის მანძილსა და მაგნიტურ ძალას შორის?
პასუხი: მაგნიტური ძალა მავთულხლართებს შორის მანძილის უკუპროპორციულია. მანძილის ზრდასთან ერთად ძალა მცირდება.
4. კითხვა: როგორ მოქმედებს მავთულხლართებში დენის სიდიდე ძალაზე?
პასუხი: ძალა პირდაპირპროპორციულია ორ მავთულში დენების ნამრავლისა.
5. კითხვა: რა ემართება ძალას, თუ ერთ-ერთ მავთულს დენი არ აქვს?
პასუხი: ძალა ნულის ტოლი იქნება, რადგან დენის გარეშე მავთული არ წარმოქმნის მაგნიტურ ველს, რომელიც გავლენას მოახდენს სხვა მავთულზე.
6. კითხვა: რატომ ითვლება ორ პარალელურ მავთულს შორის მაგნიტური ძალა უკონტაქტო ძალად?
პასუხი: ძალა განპირობებულია მათი მაგნიტური ველების ურთიერთქმედებით და არა პირდაპირი ფიზიკური კონტაქტით.
7. კითხვა: როგორ იცვლება ერთი მავთულის მიერ წარმოქმნილი მაგნიტური ველი მანძილზე?
პასუხი: მაგნიტური ველის სიძლიერე მცირდება მავთულიდან მანძილის მატებასთან ერთად.
8. კითხვა: შესაძლებელია თუ არა ორ პარალელურ მავთულს შორის მაგნიტური ძალის დაცვა ან დაბლოკვა?
პასუხი: მიუხედავად იმისა, რომ მაგნიტური ველების სრული დაცვა რთულია, მაღალი მაგნიტური გამტარობის მქონე მასალების გამოყენებამ შეიძლება გადამისამართოს და შეამციროს ველების ერთმანეთზე გავლენა.
9. კითხვა: თუ ორი მავთული ერთმანეთის პერპენდიკულარულია, როგორ იცვლება მათ შორის მაგნიტური ძალა?
პასუხი: თუ მავთულები პერპენდიკულარულია და მათი დენები ერთმანეთს კვეთს, ისინი ერთმანეთზე არ ავლენენ მარტივ მიზიდულ ან განზიდულ ძალას, როგორც ამას პარალელური მავთულები აკეთებენ.
10. კითხვა: როგორ განისაზღვრება დენის გამტარ მავთულზე მაგნიტური ძალის მიმართულება?
პასუხი: მიმართულების დადგენა შესაძლებელია მარჯვენა ხელის წესის გამოყენებით: მიმართეთ ცერა თითი დენის მიმართულებით და მოხრილი თითები მიუთითებს მაგნიტური ველის მიმართულებას.
11. კითხვა: ორ პარალელურ მავთულს შორის არსებული მაგნიტური ძალა ცენტრალური ძალაა?
პასუხი: არა, ეს არ არის ცენტრალური ძალა, რადგან ძალის მიმართულება და სიდიდე დამოკიდებულია როგორც მავთულხლართების ფარდობით ორიენტაციაზე, ასევე მათ შორის დაშორებაზე.
12. კითხვა: შეუძლიათ თუ არა მავთულებს ძალის შეგრძნება ვაკუუმში მოთავსების შემთხვევაშიც კი?
პასუხი: დიახ, მავთულებს შორის მაგნიტური ძალა არ არის დამოკიდებული გარემოზე; მას შეუძლია არსებობდეს ვაკუუმში.
13. კითხვა: როგორ უკავშირდება დენის ერთეული, ამპერი, ორ მავთულს შორის ძალას?
პასუხი: ერთი ამპერი განისაზღვრება, როგორც დენი, რომელიც ვაკუუმში ერთმანეთისგან ერთი მეტრის დაშორებით განლაგებული უსასრულო სიგრძის ორ პარალელურ გამტარში გავლისას იწვევს 2 x 10^(-7) ნიუტონის ძალას მავთულხლართებს შორის სიგრძის ყოველ მეტრზე.
14. კითხვა: მოქმედებს თუ არა მავთულხლართების მასალა მათ შორის არსებულ მაგნიტურ ძალაზე?
პასუხი: მავთულხლართების მასალა პირდაპირ გავლენას არ ახდენს ძალაზე. ძალა დამოკიდებულია დენზე და მავთულხლართებს შორის მანძილზე.
15. კითხვა: რა როლს ასრულებს თავისუფალი სივრცის გამტარობა (μ₀) ორ პარალელურ მავთულს შორის ძალაში?
პასუხი: თავისუფალი სივრცის გამტარობა არის მუდმივა, რომელიც აკავშირებს მაგნიტური ველის სიძლიერეს მის გამომწვევ დენთან და ჩანს ორ დენის გამტარ მავთულს შორის ძალის ფორმულაში.
16. კითხვა: შეუძლიათ თუ არა მაგნიტურ ძალებს მავთულებზე მუშაობის შესრულება?
პასუხი: მიუხედავად იმისა, რომ მაგნიტურ ძალებს შეუძლიათ ძალის გამოყენება დენის გამტარ მავთულზე, ისინი არ ასრულებენ მუშაობას, რადგან მოქმედებენ მოძრაობის მიმართულების პერპენდიკულარულად.
17. კითხვა: როგორ მოქმედებს მავთულხლართების სიგრძე მათ შორის არსებულ მაგნიტურ ძალაზე?
პასუხი: ძალა პროპორციულია ერთმანეთთან ახლოს მდებარე და პარალელური მავთულხლართების სიგრძისა.
18. კითხვა: არსებობს თუ არა პარალელურ მავთულებს შორის მაგნიტური ძალის რაიმე გამოყენება ან შედეგები რეალურ ცხოვრებაში?
პასუხი: დიახ, ელექტრულ წრედებში, განსაკუთრებით მაღალი დენის მქონე წრედებში, მავთულხლართებს შორის მაგნიტურმა ურთიერთქმედებამ შეიძლება გამოიწვიოს მათი მოძრაობა, რაც გათვალისწინებული უნდა იყოს დიზაინში.
19. კითხვა: თუ ერთი მავთული მარყუჟში იქნება შემოხვეული, როგორ იმოქმედებს ეს მაგნიტურ ძალაზე?
პასუხი: დახვეული მავთული, ანუ სოლენოიდი, სწორ მავთულთან შედარებით უფრო ძლიერ მაგნიტურ ველს წარმოქმნის, რაც ცვლის მასსა და სხვა მავთულს შორის ძალას.
20. კითხვა: შეიძლება თუ არა პარალელურ მავთულებს შორის მაგნიტური ძალების გამოყენება დენის გასაზომად?
პასუხი: დიახ, ისეთი მოწყობილობები, როგორიცაა დენის ბალანსი, იყენებენ მავთულხლართებს შორის მაგნიტურ ძალას დენის გასაზომად, მისი ცნობილ მექანიკურ ძალასთან გათანაბრების გზით.
პარალელურ მავთულებს შორის მაგნიტური ძალის გაგება ელექტრომაგნეტიზმში ფუნდამენტურია და გავლენას ახდენს სქემების დიზაინზე, ელექტრონიკასა და ელექტროინჟინერიაზე.
