ຕົວຢ່າງຄຳຖາມກ່ຽວກັບສະໜາມແມ່ເຫຼັກອ້ອມສາຍຊື່

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມກ່ຽວກັບສະໜາມແມ່ເຫຼັກອ້ອມສາຍຊື່

ການນໍາສະເຫນີ

ສະໜາມແມ່ເຫຼັກເຄີຍເປັນຫົວຂໍ້ທີ່ໜ້າສົນໃຈໃນຟີຊິກສ໌ສະເໝີມາ, ໂດຍສະເພາະໃນການສົນທະນາກ່ຽວກັບວິທີການທີ່ພວກມັນຖືກສ້າງຂຶ້ນ ແລະ ວິທີທີ່ພວກມັນມີປະຕິກິລິຍາກັບກະແສໄຟຟ້າ. ລັກສະນະທີ່ສຳຄັນອັນໜຶ່ງຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກແມ່ນສະໜາມແມ່ເຫຼັກອ້ອມຮອບສາຍໄຟທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າຊື່. ໃນບົດຄວາມນີ້, ພວກເຮົາຈະສົນທະນາກ່ຽວກັບແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກອ້ອມຮອບສາຍໄຟຊື່ ແລະ ໃຫ້ຕົວຢ່າງບັນຫາ ແລະ ວິທີແກ້ໄຂຫຼາຍຢ່າງເພື່ອເຮັດໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາເລິກເຊິ່ງຂຶ້ນ.

ທິດສະດີພື້ນຖານຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກອ້ອມສາຍໄຟຊື່

ກ່ອນທີ່ພວກເຮົາຈະເຂົ້າໄປໃນບັນຫາຕົວຢ່າງ, ມັນເປັນສິ່ງສຳຄັນທີ່ຈະຕ້ອງເຂົ້າໃຈທິດສະດີພື້ນຖານຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກອ້ອມຮອບສາຍຊື່. ອີງຕາມກົດໝາຍ Biot-Savart ແລະກົດໝາຍຂອງ Ampère, ສະໜາມແມ່ເຫຼັກອ້ອມຮອບສາຍຊື່ທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າສາມາດສະແດງໄດ້ໂດຍສົມຜົນ:

\[ B = \frac{\mu_0 I}{2 \pi r} \]

ຢູ່ໃສ,
- \( B \) ແມ່ນສະໜາມແມ່ເຫຼັກ (Tesla),
- \( \mu_0 \) ແມ່ນຄວາມຊຶມຜ່ານສູນຍາກາດ \( (4\pi \times 10^{-7} T \cdot m/A) \),
- \(I\) ແມ່ນກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼໃນສາຍ (ແອມແປ), ແລະ
– \( r \) ແມ່ນໄລຍະຫ່າງຈາກສາຍໄຟຫາຈຸດທີ່ວັດແທກສະໜາມແມ່ເຫຼັກ (ແມັດ).

ສະໜາມແມ່ເຫຼັກນີ້ສ້າງວົງມົນທີ່ມີຈຸດສູນກາງອ້ອມຮອບສາຍໄຟຕາມກົດມືຂວາ. ຖ້ານິ້ວໂປ້ຊີ້ບອກທິດທາງຂອງກະແສໄຟຟ້າ, ນິ້ວມືທີ່ຈັບສາຍໄຟຊີ້ບອກທິດທາງຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກ.

Contoh Soal ແລະ Pembahasan

ຄຳຖາມທີ 1:
ສາຍຊື່ຍາວສາຍໜຶ່ງນຳກະແສໄຟຟ້າ 10 A. ຈົ່ງຄິດໄລ່ຂະໜາດຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ໄລຍະຫ່າງ 0,2 ແມັດຈາກສາຍ.

ເປບບາຮາຊານ:

ພວກເຮົາໃຊ້ສົມຜົນສຳລັບສະໜາມແມ່ເຫຼັກອ້ອມຮອບສາຍໄຟຊື່:

\[ B = \frac{\mu_0 I}{2 \pi r} \]

ມັນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ:
\[ I = 10 \, A \]
\[ r = 0,2 \, ມ \]
\[ \mu_0 = 4 \pi \ຄູນ 10^{-7} \, T \cdot m/A \]

ແທນຄ່າເຫຼົ່ານີ້ເຂົ້າໃນສົມຜົນ:

\[ B = \frac{4 \pi \ຄູນ 10^{-7} \ຄູນ 10}{2 \pi \ຄູນ 0,2} \]
\[ B = \frac{4 \pi \ຄູນ 10^{-6}}{2 \pi \ຄູນ 0,2} \]
\[ B = \frac{4 \ຄູນ 10^{-6}}{0,2} \]
\[ B = 20 \ຄູນ 10^{-6} \]
\[ B = 2 \ຄູນ 10^{-5} \, T \]
\[ B = 20 \, \mu T \]

ດັ່ງນັ້ນ, ຂະໜາດຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ໄລຍະຫ່າງ 0,2 ແມັດຈາກສາຍແມ່ນ 20 μT (microTesla).

ຄຳຖາມທີ 2:
ສາຍຊື່ຍາວສອງເສັ້ນມີກະແສໄຟຟ້າດຽວກັນ 5 A ແຕ່ໃນທິດທາງກົງກັນຂ້າມ, ແລະໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສາຍເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນ 0,1 ແມັດ. ຈົ່ງຄິດໄລ່ຂະໜາດຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກຢູ່ຈຸດທີ່ຢູ່ກາງລະຫວ່າງສອງສາຍ.

ເປບບາຮາຊານ:
ຢູ່ຈຸດກາງລະຫວ່າງສອງສາຍ, ໄລຍະຫ່າງແມ່ນ \( r = 0,05 \, m \) ຈາກແຕ່ລະສາຍ. ພວກເຮົາຄິດໄລ່ສະໜາມແມ່ເຫຼັກເນື່ອງຈາກສາຍໜຶ່ງກ່ອນ.

ສຳລັບແຕ່ລະສາຍ:

\[ B_1 = \frac{\mu_0 I}{2 \pi r} \]

ມັນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ:

\[ I = 5 \, A \]
\[ r = 0,05 \, ມ \]
\[ \mu_0 = 4 \pi \ຄູນ 10^{-7} \, T \cdot m/A \]

ແທນຄ່າເຫຼົ່ານີ້ເຂົ້າໃນສົມຜົນ:

\[ B_1 = \frac{4 \pi \ຄູນ 10^{-7} \ຄູນ 5}{2 \pi \ຄູນ 0,05} \]
\[ B_1 = \frac{4 \pi \ຄູນ 10^{-7} \ຄູນ 5}{\pi \ຄູນ 0,1} \]
\[ B_1 = \frac{20 \pi \ຄູນ 10^{-7}}{\pi \ຄູນ 0,1} \]
\[ B_1 = \frac{20 \ຄູນ 10^{-7}}{0,1} \]
\[ B_1 = 200 ຄູນ 10^{-7} \]
\[ B_1 = 2 \ຄູນ 10^{-5} \, T \]

ເນື່ອງຈາກສາຍສອງສາຍນຳກະແສໄຟຟ້າໄປໃນທິດທາງກົງກັນຂ້າມ, ສະໜາມແມ່ເຫຼັກຈຶ່ງຕັດກັນອອກຢູ່ຈຸດນັ້ນ. ສະໜາມແມ່ເຫຼັກທັງໝົດຢູ່ຈຸດນັ້ນແມ່ນສູນ.

ຄຳຖາມທີ 3:
ສາຍຊື່ຍາວ A ມີກະແສໄຟຟ້າ 12 A ແລະ ຕັ້ງຢູ່ຂະໜານກັບສາຍຊື່ຍາວ B ທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າ 8 A ໃນທິດທາງດຽວກັນ. ຄິດໄລ່ສະໜາມແມ່ເຫຼັກທັງໝົດຢູ່ຈຸດ 0,15 ແມັດຈາກສາຍ A ແລະ 0,1 ແມັດຈາກສາຍ B.

ເປບບາຮາຊານ:
ຄິດໄລ່ສະໜາມແມ່ເຫຼັກຂອງແຕ່ລະສາຍໄຟຢູ່ຈຸດນັ້ນ.

ສຳລັບສາຍ A:

\[ B_A = \frac{\mu_0 I_A}{2 \pi r_A} \]

ມັນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ:

\[ I_A = 12 \, A \]
\[ r_A = 0,15 ມ \]

ການທົດແທນຄ່າ:

\[ B_A = \frac{4 \pi \ຄູນ 10^{-7} \ຄູນ 12}{2 \pi \ຄູນ 0,15} \]
\[ B_A = \frac{48 \pi ຄູນ 10^{-7}}{\pi ຄູນ 0,3} \]
\[ B_A = \frac{48 \ຄູນ 10^{-7}}{0,3} \]
\[ B_A = 160 \ຄູນ 10^{-7} \]
\[ B_A = 1,6 \ຄູນ 10^{-5} \, T \]

ສຳລັບສາຍ B:

\[ B_B = \frac{\mu_0 I_B}{2 \pi r_B} \]

ມັນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ:

\[ I_B = 8 \, A \]
\[ r_B = 0,1 ມ \]

ການທົດແທນຄ່າ:

\[ B_B = \frac{4 \pi \ຄູນ 10^{-7} \ຄູນ 8}{2 \pi \ຄູນ 0,1} \]
\[ B_B = \frac{32 \pi \ຄູນ 10^{-7}}{\pi \ຄູນ 0,2} \]
\[ B_B = \frac{32 \ຄູນ 10^{-7}}{0,2} \]
\[ B_B = 160 \ຄູນ 10^{-7} \]
\[ B_B = 1,6 \ຄູນ 10^{-5} \, T \]

ເນື່ອງຈາກກະແສໄຟຟ້າໃນສາຍທັງສອງໄຫຼໄປໃນທິດທາງດຽວກັນ, ແລະຈຸດຕ່າງໆຢູ່ໃນໄລຍະຫ່າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນຈາກແຕ່ລະສາຍ, ສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ໄດ້ຮັບຈະຢູ່ໃນທິດທາງດຽວກັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ສະໜາມແມ່ເຫຼັກທັງໝົດແມ່ນຜົນບວກຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກສອງອັນນີ້.

\[ B_{ທັງໝົດ} = B_A + B_B \]
\[ B_{ທັງໝົດ} = 1,6 \ຄູນ 10^{-5} + 1,6 \ຄູນ 10^{-5} \]
\[ B_{ທັງໝົດ} = 3,2 \ຄູນ 10^{-5} \, T \]

ສະນັ້ນ, ສະໜາມແມ່ເຫຼັກທັງໝົດຢູ່ຈຸດນັ້ນແມ່ນ 32 μT (microTesla).

ສະຫຼຸບ

ການເຂົ້າໃຈແນວຄວາມຄິດຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກອ້ອມຮອບສາຍໄຟຊື່ແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍສຳລັບຟີຊິກ ເພາະມັນມີການນຳໃຊ້ຕົວຈິງຫຼາຍຢ່າງ. ໂດຍການໃຊ້ຕົວຢ່າງ ແລະ ການສົນທະນາເຊັ່ນດຽວກັບຂ້າງເທິງ, ພວກເຮົາສາມາດເສີມສ້າງແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານ ແລະ ເຂົ້າໃຈຢ່າງເລິກເຊິ່ງກ່ຽວກັບວິທີການເຮັດວຽກຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກອ້ອມຮອບສາຍໄຟທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າ. ຈົ່ງຈື່ໄວ້ສະເໝີວ່າ ຄວາມສະໝໍ່າສະເໝີໃນການວິເຄາະ ແລະ ຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບກົດໝາຍພື້ນຖານແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍສຳລັບການແກ້ໄຂບັນຫາຟີຊິກຕ່າງໆ.