Ohatra amin'ny Fanontaniana Fifanakalozan-kevitra momba ny Magnetisma
Zava-mitranga voajanahary tena manan-danja sy mahavariana hianarana amin'ny fizika ny andriamby. Mifandray amin'ny hery mitranga eo amin'ny andriamby sy ny fitaovana sasany io tranga io. Amin'ny ankapobeny, ny andriamby dia azo hazavaina amin'ny alalan'ny foto-kevitry ny saha andriamby, ny tsipika hery andriamby, ary ny fifandraisana misy eo amin'ny andriamby sy ny andriamby amin'ny fitaovana ferromagnetika, paramagnetika, ary diamagnetika. Ato amin'ity lahatsoratra ity, dia hiresaka momba ny olana maromaro sy ny fifanakalozan-kevitra momba azy ireo mifandraika amin'ny lohahevitry ny andriamby isika.
Fanontaniana 1: Famantarana ny Tendron-andriamby
Fanontaniana: Ny andriamby bara dia manana tendrony roa, ny tendrony avaratra sy ny tendrony atsimo. Hazavao ny fomba hamantarana ny tendron'ny andriamby bara amin'ny fampiasana kompà.
Dinika:
Mba hamantarana ny tendron'ny andriamby bara dia ampiasao kompà. Ireto avy ny dingana arahina:
1. Apetraho eo akaikin'ny ilany iray amin'ny bara andriamby ny kompà.
2. Jereo ny fanjaitra kompà izay mampiseho ny avaratra sy atsimo.
3. Ny tendron-andriamby izay misarika ny farany avaratra amin'ny fanjaitra kompà dia ny tendron-andriamby atsimo, satria ny tendron-andriamby avaratra amin'ny fanjaitra kompà (izay raha ny marina dia ny tendron-andriamby atsimon'ny kompà) dia voasarika amin'ny tendron-andriamby atsimo.
4. Toy izany koa, afindrao any amin'ny ilany ilany amin'ny andriamby bara ny kompà ary avereno ny fandinihana. Ny faran'ny andriamby izay misarika ny tendrony atsimon'ny fanjaitra kompà no tendrony avaratra amin'ny andriamby, satria ny tendrony avaratra amin'ny fanjaitra kompà dia voasarika amin'ny tendrony atsimon'ny andriamby.
Fanontaniana 2: Saha andriamby manodidina ny tariby mitondra herinaratra mahitsy
Fanontaniana: Tariby lava mahitsy iray no mitondra herinaratra 5 A. Fantaro ny lalana izoran'ny saha magnetika manodidina ny tariby amin'ny teboka 10 sm miala amin'ny tariby.
Dinika:
Azo faritana amin'ny alalan'ny fitsipika tanana havanana ny saha magnetika manodidina ny tariby mahitsy mitondra herinaratra. Toy izao ny fomba fiasany:
1. Tazony amin'ny tananao havanana ny tariby, ary ny ankihibenao no manondro ny lalana izoran'ny herinaratra (avy amin'ny tsara mankany amin'ny ratsy).
2. Ny lalana alehan'ny rantsantanana mifono amin'ny tariby dia manondro ny lalana alehan'ny saha magnetika.
Ohatra, raha miakatra ny herinaratra (arakaraka ny ankihibe), dia amin'ny teboka 10 sm miala amin'ny tariby, dia hihodina araka ny fihetsehan'ny rantsan-tanana havanana ny saha magnetika:
– Raha eo anoloan'ny tariby ilay teboka, dia manondro miditra (mankany amin'ny taratasy/efijery) ny saha magnetika.
– Raha ao ambadiky ny tariby no misy ny teboka, dia manondro ivelany ny saha magnetika (avy amin'ny taratasy/efijery).
Fanontaniana 3: Hery Lorentz amin'ny poti-javatra mitondra herinaratra
Fanontaniana: Misy poti-javatra misy fiampangana (+1.6 × 10^-19 C) mihetsika amin'ny hafainganam-pandeha 2 × 10^6 m/s miditra amin'ny saha magnetika 0.01 T mitodika any ivelany avy amin'ny pejy. Fantaro ny halehibe sy ny lalana izoran'ny hery Lorentz tsapan'ilay poti-javatra.
Dinika:
Azo aseho amin'ny alalan'ny fampitoviana \( \vec{F} = q \vec{v} \times \vec{B} \) ny herin'i Lorentz amin'ny poti-javatra misy fiampangana ao anaty saha magnetika.
– Fiakaran'ny poti-javatra, \(q\) = +1.6 × 10^-19 C
– Hafainganam-pandehan'ny poti-javatra, \( \vec{v} \) = 2 × 10^6 m/s (heverina fa mankany amin'ny axe-x)
– Saha magnetika, \( \vec{B} \) = 0.01 T (mivoaka ny pejy, mankany amin'ny axe-z)
Ho an'ny fitarihan'ny hery:
1. Ampiasao indray ny fitsipika tanana havanana mba hamakivaky ny vecteur de vitesse (\( \vec{v} \)) sy ny saha magnetika (\( \vec{B} \)).
2. Manaraka ny lalana izoran'ny hafainganam-pandeha (x-axis) ny rantsan-tanan'ny tanana havanana, aforeto mankany ivelan'ny taratasy ny rantsan-tanana (araka ny saha magnetika amin'ny z-axis), avy eo ny ankihibe dia manome ny lalana izoran'ny hery Lorentz (y-axis).
Azo kajy toy izao ny haben'ny hery Lorentz \( F \):
\[ F = q \cdot v \cdot B \cdot \sin \theta \]
Koa satria \( \theta \) = 90° (hafainganam-pandeha mifanitsy amin'ny saha magnetika),
F = (1.6 x 10^{-19} C) (2 x 10^6 m/s) (0.01 T) (90°)
\[ F = 3.2 x 10^{-21} N \]
Ny fitarihan'ny hery dia araka ny fiolahana eo amin'ny rantsantanana (miankavanana = axe-y tsara).
Fanontaniana 4: Saha Magnetika eo afovoan'ny Solenoida
Fanontaniana: Fantatra fa misy fihodinana 500 miaraka amin'ny halavany 0.5 m mitondra herinaratra 2 A. Kajy ny haben'ny saha magnetika eo afovoan'ny solenoid.
Dinika:
Azo kajy amin'ny alalan'ny raikipohy ny saha magnetika ao anatin'ny solenoida lava:
\[ B = \mu_0 n I \]
Aiza:
– \( B \): haben'ny saha magnetika ao anatin'ny solenoid (Tesla)
– \( \mu_0 \): coefficient permeability banga (\(4 \pi \times 10^{-7} \: T \cdot m/A\))
– \( n \): isan'ny fihodinana isaky ny halavana (fihodinana/metatra), voaforona ho \( n = \frac{N}{L} \)
– \( I \): ny habetsaky ny courant mikoriana amin'ny solenoid (Amperes)
Koa,
– \( N = 500 \)
– \( L = 0.5 m \)
– \( n = \frac{500}{0.5} = 1000 \: fihodinana/m \)
– \( I = 2 A \)
Noho izany,
\[ B = \mu_0 \cdot n \cdot I \]
B = (4 \pi \times 10^{-7} T \cdot m/A) \cdot (1000 \: fihodinana/m) \cdot 2 A \]
\[ B = 8 \pi \times 10^{-4} T \]
\[ B \ eo ho eo 2.51 \ fotoana 10^{-3} T \]
Fanontaniana 5: Fampidirana elektromagnetika
Fanontaniana: Misy fihodinana 200 ny bobine iray ary apetraka ao anaty saha magnetika izay miova avy amin'ny 0.1 T ka hatramin'ny 0.5 T ao anatin'ny 0.25 s. Kajy ny voltazy vokarin'ny bobine.
Dinika:
Azo kajy amin'ny alalan'ny lalàn'i Faraday ny induction elektromagnetika:
\[ \mathcal{E} = -N \frac{\Delta \Phi_B}{\Delta t} \]
Dimana,
– \( \mathcal{E} \): voltazy voatsindry (Volts)
– \( N \): isan'ny fihodinana
– \( \Delta \Phi_B \): fiovan'ny fikorianan'ny andriamby (Wb)
– \( \Delta t \): fiovan'ny fotoana (s)
Miaraka amin'ny \(\Delta \Phi_B = B \cdot A \); izay A no velaran'ny coil. Na izany aza, raha tsy miova ny velarany
\[ \mathcal{E} = -N \cdot \frac{\Delta B \cdot A}{\Delta t} \]
Koa satria \(\Delta B = 0.5 T – 0.1 T = 0.4 T \),
Maka
\[ \mathcal{E} = -200 \cdot \frac{0.4 T \cdot A}{0.25 s} \]
\[ \mathcal{E} = -320 \cdot A \]
Raha tsy misy faritra voafaritra omena (heverina fa mitovy),
mijanona ho miankina amin'ny A ara-linear ny sandan'ny induction.
Antenaina fa hanampy anao hahatakatra ny foto-kevitra sy ny fampiharana azo ampiharina amin'ny andriamby ireto ohatra momba ny olana momba ny andriamby ireto. Ireo fomba fijery sy fitsipika ireo dia ampiasaina tsy tapaka amin'ny ambaratonga akademika isan-karazany sy amin'ny fikarohana lalindalina kokoa.
