ຕົວຢ່າງຂອງຄຳຖາມສົນທະນາກ່ຽວກັບແມ່ເຫຼັກ

ຕົວຢ່າງຂອງຄຳຖາມສົນທະນາກ່ຽວກັບແມ່ເຫຼັກ

ແມ່ເຫຼັກເປັນປະກົດການທຳມະຊາດທີ່ສຳຄັນ ແລະ ໜ້າສົນໃຈຫຼາຍໃນການສຶກສາຟີຊິກ. ປະກົດການນີ້ກ່ຽວຂ້ອງກັບແຮງທີ່ເກີດຂຶ້ນລະຫວ່າງແມ່ເຫຼັກ ແລະ ວັດສະດຸບາງຊະນິດ. ໂດຍທົ່ວໄປ, ແມ່ເຫຼັກສາມາດອະທິບາຍໄດ້ຜ່ານແນວຄວາມຄິດຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກ, ເສັ້ນແຮງແມ່ເຫຼັກ, ແລະ ການພົວພັນລະຫວ່າງແມ່ເຫຼັກ ແລະ ແມ່ເຫຼັກກັບວັດສະດຸ ferromagnetic, paramagnetic, ແລະ diamagnetic. ໃນບົດຄວາມນີ້, ພວກເຮົາຈະປຶກສາຫາລືບັນຫາຕົວຢ່າງຫຼາຍຢ່າງ ແລະ ການສົນທະນາທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຫົວຂໍ້ຂອງແມ່ເຫຼັກ.

ຄຳຖາມທີ 1: ການລະບຸຂົ້ວແມ່ເຫຼັກ

ຄຳຖາມ: ແມ່ເຫຼັກແທ່ງມີສອງຂົ້ວຄື ຂົ້ວເໜືອ ແລະ ຂົ້ວໃຕ້. ຈົ່ງອະທິບາຍວິທີການລະບຸຂົ້ວຂອງແມ່ເຫຼັກແທ່ງໂດຍໃຊ້ເຂັມທິດ.

ເປບບາຮາຊານ:
ເພື່ອລະບຸຂົ້ວຂອງແມ່ເຫຼັກແທ່ງ, ໃຫ້ໃຊ້ເຂັມທິດ. ນີ້ແມ່ນຂັ້ນຕອນຕ່າງໆ:

1. ວາງເຂັມທິດໄວ້ໃກ້ກັບປາຍດ້ານໜຶ່ງຂອງແຖບແມ່ເຫຼັກ.
2. ສັງເກດເຂັມທິດທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນທິດເໜືອ ແລະ ທິດໃຕ້.
3. ຂົ້ວແມ່ເຫຼັກທີ່ດຶງດູດປາຍທິດເໜືອຂອງເຂັມທິດແມ່ນຂົ້ວໃຕ້ຂອງແມ່ເຫຼັກ, ເພາະວ່າຂົ້ວເໜືອຂອງເຂັມທິດ (ເຊິ່ງຕົວຈິງແລ້ວແມ່ນຂົ້ວໃຕ້ຂອງແມ່ເຫຼັກເຂັມທິດ) ຖືກດຶງດູດໂດຍຂົ້ວໃຕ້ຂອງແມ່ເຫຼັກ.
4. ໃນທຳນອງດຽວກັນ, ໃຫ້ຍ້າຍເຂັມທິດໄປອີກສົ້ນໜຶ່ງຂອງແມ່ເຫຼັກແທ່ງ ແລະ ເຮັດຊ້ຳການສັງເກດ. ສົ້ນຂອງແມ່ເຫຼັກທີ່ດຶງດູດຂົ້ວໃຕ້ຂອງເຂັມທິດແມ່ນຂົ້ວເໜືອຂອງແມ່ເຫຼັກ, ເພາະວ່າຂົ້ວເໜືອຂອງເຂັມທິດຖືກດຶງດູດໄປຫາຂົ້ວໃຕ້ຂອງແມ່ເຫຼັກ.

ຄຳຖາມທີ 2: ສະໜາມແມ່ເຫຼັກອ້ອມຮອບສາຍທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າຊື່

ຄຳຖາມ: ສາຍໄຟຊື່ຍາວສາຍໜຶ່ງນຳກະແສໄຟຟ້າ 5 A. ຈົ່ງກຳນົດທິດທາງຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກອ້ອມຮອບສາຍໄຟທີ່ຈຸດຫ່າງຈາກສາຍໄຟ 10 ຊມ.

ເປບບາຮາຊານ:
ສະໜາມແມ່ເຫຼັກອ້ອມຮອບສາຍໄຟຊື່ທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າສາມາດກຳນົດໄດ້ໂດຍໃຊ້ກົດມືຂວາ. ນີ້ແມ່ນວິທີການ:

1. ຈັບສາຍໄຟດ້ວຍມືຂວາ, ໂດຍໃຫ້ນິ້ວໂປ້ຊີ້ທິດທາງການໄຫຼຂອງກະແສໄຟຟ້າ (ຈາກບວກຫາລົບ).
2. ທິດທາງຂອງລໍ້ທີ່ພັນອ້ອມລວດຊີ້ບອກເຖິງທິດທາງຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກ.

ຕົວຢ່າງ, ຖ້າກະແສໄຟຟ້າຖືກຊີ້ຂຶ້ນເທິງ (ຕາມນິ້ວໂປ້), ຫຼັງຈາກນັ້ນຢູ່ຈຸດ 10 ຊມ ຈາກສາຍ, ສະໜາມແມ່ເຫຼັກຈະວົງມົນໄປໃນທິດທາງຂອງການເຄື່ອນໄຫວຂອງນິ້ວມືຂວາ:
- ຖ້າຈຸດນັ້ນຢູ່ທາງໜ້າຂອງສາຍ, ສະໜາມແມ່ເຫຼັກຈະຊີ້ເຂົ້າໄປທາງໃນ (ໄປທາງໜ້າແຜ່ນເຈ້ຍ/ໜ້າຈໍ).
- ຖ້າຈຸດນັ້ນຢູ່ທາງຫຼັງສາຍ, ສະໜາມແມ່ເຫຼັກຈະຊີ້ອອກໄປທາງນອກ (ຈາກແຜ່ນເຈ້ຍ/ໜ້າຈໍ).

ຄຳຖາມທີ 3: ແຮງ Lorentz ຕໍ່ອະນຸພາກທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າ

ຄຳຖາມ: ອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ (+1.6 × 10^-19 C) ເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວ 2 × 10^6 m/s ເຂົ້າສູ່ສະໜາມແມ່ເຫຼັກ 0.01 T ທີ່ມີທິດທາງອອກຈາກໜ້າເຈ້ຍ. ຈົ່ງກຳນົດຂະໜາດ ແລະ ທິດທາງຂອງແຮງ Lorentz ທີ່ອະນຸພາກປະສົບ.

ເປບບາຮາຊານ:
ແຮງ Lorentz ເທິງອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າໃນສະໜາມແມ່ເຫຼັກສາມາດສະແດງອອກໄດ້ໂດຍສົມຜົນ \( \vec{F} = q \vec{v} \times \vec{B} \).

- ປະຈຸໄຟຟ້າຂອງອະນຸພາກ, \(q\) = +1.6 × 10^-19 C
- ຄວາມໄວຂອງອະນຸພາກ, \( \vec{v} \) = 2 × 10^6 m/s (ສົມມຸດວ່າຢູ່ທາງແກນ x)
- ສະໜາມແມ່ເຫຼັກ, \( \vec{B} \) = 0.01 T (ອອກຈາກໜ້າ, ໄປສູ່ແກນ z)

ສຳລັບທິດທາງຂອງແຮງ:

1. ໃຊ້ກົດມືຂວາອີກຄັ້ງເພື່ອຂ້າມຜ່ານເວັກເຕີຄວາມໄວ (\( \vec{v} \)) ແລະສະໜາມແມ່ເຫຼັກ (\( \vec{B} \)).
2. ນິ້ວມືຂອງມືຂວາປະຕິບັດຕາມທິດທາງຂອງຄວາມໄວ (ແກນ x), ພັບນິ້ວມືໄປທາງນອກຂອງເຈ້ຍ (ຕາມສະໜາມແມ່ເຫຼັກຂອງແກນ z), ຈາກນັ້ນນິ້ວໂປ້ໃຫ້ທິດທາງຂອງແຮງ Lorentz (ແກນ y).

ຂະໜາດຂອງແຮງ Lorentz \(F\) ສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ດັ່ງນີ້:
\[ F = q \cdot v \cdot B \cdot \sin \theta \]
ເນື່ອງຈາກ \( \theta \) = 90° (ຄວາມໄວຕັ້ງສາກກັບສະໜາມແມ່ເຫຼັກ),
\[ F = (1.6 x 10^{-19} C) x (2 x 10^6 ແມັດ/ວິນາທີ) x (0.01 T) xsin (90°) \]
\[ F = 3.2 \ຄູນ 10^{-21} N \]

ທິດທາງຂອງແຮງແມ່ນອີງຕາມການພັບນິ້ວມື (ໄປທາງຂວາ = ແກນ y ບວກ).

ຄຳຖາມທີ 4: ສະໜາມແມ່ເຫຼັກຢູ່ກາງໂຊລີນອຍ

ຄຳຖາມ: ເປັນທີ່ຮູ້ກັນວ່າ ໂຊລີນອຍຍາວມີ 500 ຮອບ ດ້ວຍຄວາມຍາວ 0.5 ແມັດ ເຊິ່ງມີກະແສໄຟຟ້າ 2 A. ຈົ່ງຄິດໄລ່ຂະໜາດຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ຢູ່ກາງຂອງໂຊລີນອຍ.

ເປບບາຮາຊານ:
ສະໜາມແມ່ເຫຼັກພາຍໃນ solenoid ຍາວສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍໃຊ້ສູດ:
\[ B = \mu_0 n I \]

ຢູ່ໃສ:
– \( B \): ຂະໜາດຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກພາຍໃນ solenoid (Tesla)
– \( \mu_0 \): ສຳປະສິດການຊຶມຜ່ານສູນຍາກາດ (\(4 \pi \times 10^{-7} \: T \cdot m/A\))
– \( n \): ຈຳນວນຮອບຕໍ່ໜ່ວຍຄວາມຍາວ (ຮອບ/ແມັດ), ສູດເປັນ \( n = \frac{N}{L} \)
– \( I \): ປະລິມານກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼຜ່ານໂຊລີນອຍ (ແອມແປ)

ສະນັ້ນ,
– \( N = 500 \)
– \( ຍາວ = 0.5 ມ \)
– \( n = \frac{500}{0.5} = 1000 \: ຮອບ/ມ \)
-\( ຂ້ອຍ = 2 A\)

ດັ່ງນັ້ນ,
\[ B = \mu_0 \cdot n \cdot I \]
\[ B = (4 \pi \ຄູນ 10^{-7} T \cdot m/A) \cdot (1000 \: ຮອບ/ແມັດ) \cdot 2 A \]
\[ B = 8 \pi \ຄູນ 10^{-4} T \]
\[ B \ປະມານ 2.51 \ຄູນ 10^{-3} T \]

ຄຳຖາມທີ 5: ການຊັກນຳໄຟຟ້າ

ຄຳຖາມ: ຂົດລວດປະກອບດ້ວຍ 200 ຮອບ ແລະ ຖືກວາງໄວ້ໃນສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນຈາກ 0.1 T ເປັນ 0.5 T ໃນເວລາ 0.25 ວິນາທີ. ຈົ່ງຄິດໄລ່ແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ກະຕຸ້ນທີ່ຜະລິດຢູ່ໃນຂົດລວດ.

ເປບບາຮາຊານ:
ການກະຕຸ້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍໃຊ້ກົດໝາຍຂອງຟາຣາເດ:
\[ \mathcal{E} = -N \frac{\Delta \Phi_B}{\Delta t} \]
ຢູ່ໃສ,
– \( \mathcal{E} \): ແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ກະຕຸ້ນ (ໂວນ)
– \( N \): ຈຳນວນຮອບ
- \( \Delta \Phi_B \): ການປ່ຽນແປງຂອງຟລັກຊ໌ແມ່ເຫຼັກ (Wb)
– \( \Delta t \): ການປ່ຽນແປງຂອງເວລາ

ດ້ວຍ \(\Delta \Phi_B = B \cdot A \); ບ່ອນທີ່ A ແມ່ນພື້ນທີ່ຂອງຂົດລວດ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຖ້າພື້ນທີ່ບໍ່ປ່ຽນແປງ
\[ \mathcal{E} = -N \cdot \frac{\Delta B \cdot A}{\Delta t} \]

ເນື່ອງຈາກ \(\Delta B = 0.5 T – 0.1 T = 0.4 T \),
ມາກາ
\[ \mathcal{E} = -200 \cdot \frac{0.4 T \cdot A}{0.25 s} \]
\[ \mathcal{E} = -320 \cdot A \]

ຖ້າບໍ່ມີການກຳນົດພື້ນທີ່ສະເພາະ (ສົມມຸດວ່າຄືກັນ),
ຄ່າຂອງ induction ຍັງຄົງຂຶ້ນກັບ A ເປັນເສັ້ນຊື່.

ຫວັງວ່າຕົວຢ່າງຂອງບັນຫາແມ່ເຫຼັກເຫຼົ່ານີ້ຈະຊ່ວຍໃຫ້ທ່ານເຂົ້າໃຈແນວຄວາມຄິດ ແລະ ການນຳໃຊ້ຕົວຈິງຂອງແມ່ເຫຼັກ. ທັດສະນະ ແລະ ຫຼັກການເຫຼົ່ານີ້ຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໃນລະດັບວິຊາການທີ່ຫຼາກຫຼາຍ ແລະ ໃນການຄົ້ນຄວ້າທີ່ເລິກເຊິ່ງກວ່າເກົ່າ.