Medžiaga apie elektros srovę, elektros krūvį, magnetinį lauką, magnetinę jėgą
1819 m. danų mokslininkas Hansas Christianas Oerstedas (1777–1851) atrado ryšį tarp magnetizmo ir elektros srovės , arba judančių krūvių . Jis nustatė, kad kai kompaso rodyklė yra arti laido, kuriuo teka elektros srovė, ji nukrypsta. Kai elektros srovės nėra, kompaso rodyklė rodo į šiaurę.
Kompaso adata yra magnetas, todėl magnetinė jėga gali ją judinti . Iš kur atsiranda magnetinė jėga (F)? Šalia kompaso adatos yra laidas, kuriuo teka elektros srovė, todėl elektros srovė turi sukurti magnetinę jėgą.
Pažvelkite į paveikslėlį dešinėje. Norėdami nustatyti elektros srovės ir magnetinio lauko kryptis, naudokite dešinės rankos taisyklę. Jei elektros srovė (I) juda aukštyn, magnetinio lauko (B) kryptis bus tokia, kaip parodyta paveikslėlyje kairėje. Ir atvirkščiai, jei elektros srovė juda žemyn, magnetinio lauko kryptis bus tokia, kaip parodyta paveikslėlyje dešinėje.
Magnetinis laukas veikia srovę tekantį laidą tam tikra jėga
Elektros srovė gali veikti magnetinio kompaso adatą jėga. Ar magnetas taip pat gali veikti elektros srovę jėga?
Tarkime, kad tarp magneto šiaurinio ir pietinio polių teka elektros srovė laidu. Rodyklė iš šiaurinio poliaus į pietinį polių rodo magnetinio lauko kryptį. Raudona rodyklė rodo elektros srovės kryptį (I), o mėlyna rodyklė – magnetinės jėgos kryptį (F).
Magnetinės jėgos F kryptis yra statmena elektros srovės I krypčiai ir statmena magnetinio lauko B krypčiai. Norėdami rasti elektros srovės kryptį, magnetinio lauko kryptį ir magnetinės jėgos kryptį, naudokite dešinės rankos taisyklę.
Ši lygtis nurodo magnetinės jėgos, elektros srovės ir magnetinio lauko sąryšį.
F = BI l sin θ
F yra magnetinės jėgos simbolis, B yra magnetinio lauko simbolis, I yra elektros srovės simbolis, l yra laido ilgio magnetiniame lauke simbolis.
θ yra kampas tarp elektros srovės krypties ir magnetinio lauko krypties. Jei elektros srovė yra statmena magnetiniam laukui (90 ° ), tai sin 90 reikšmė = 1, t. y. formulė pasikeičia į F = BI l , atvirkščiai, jei elektros srovė yra lygiagreti magnetiniam laukui (0 ° ), tai sin 0 reikšmė = 0, t. y. magnetinė jėga lygi 0.
Norint apskaičiuoti magnetinį lauką, aukščiau pateikta formulė pakeičiama į: B = F / I l.
Tarptautinis magnetinės jėgos vienetas yra Niutonas (sutrumpintai N), o tarptautinis magnetinio lauko vienetas – Tesla (sutrumpintai T). „Tesla“ kilęs iš serbų-amerikiečių išradėjo ir fiziko Nikola Tesla (1856–1943) vardo. Remiantis aukščiau pateikta magnetinio lauko formule, magnetinį lauką taip pat galima išreikšti niutonais ampermetrui (N/A m). Be „Tesla“, magnetinis laukas taip pat išreiškiamas Gauso (G) vienetais. Gausas kilęs iš vokiečių matematiko, astronomo ir fiziko Johanno Carlo Friedricho Gauso (1777–1855) vardo. 1 G = 10⁻⁴ T.
Magnetinė jėga, veikianti elektrinį krūvį, judantį magnetiniame lauke
Magnetinis laukas gali sukelti magnetinę jėgą srovę tekančiam laidui. Elektros srovė yra judantis elektros krūvis, todėl magnetinis laukas gali sukelti magnetinę jėgą ir laisvai judantiems elektros krūviams, ne tik laidžiam laidui.
Magnetinio lauko judančio elektrinio krūvio magnetinės jėgos apskaičiavimo formulė yra gauta iš ankstesnės magnetinės jėgos formulės F = BI l sin θ . Kadangi I = q/t ir l = vt, magnetinės jėgos formulė pasikeičia į
Formulės aprašymas: F = magnetinė jėga, B = magnetinis laukas, q = elektros krūvis, v = krovinio judėjimo greitis, θ = kampas tarp v Dan B
Jeigu v statmenai B Maka θ = 90o , kur sin 90o = 1. Kita vertus, jei v lygiagrečiai su B Maka θ = 0o, kur sin 0o = 0. Taigi magnetinė jėga turi didžiausią vertę, kai v statmenai B ir magnetinė jėga lygi nuliui, kai v lygiagrečiai su B.
Magnetinės jėgos F kryptis yra statmena magnetiniam laukui B ir statmena elektros krūvio greičiui v.
