Ohatra amin'ny fanontaniana miresaka momba ny saha magnetika manodidina ny tariby mahitsy
Pengantar
Lohahevitra mahaliana foana ny saha magnetika amin'ny fizika, indrindra amin'ny fifanakalozan-kevitra momba ny fomba fiforonan'izy ireo sy ny fifandraisany amin'ny herinaratra. Ny lafiny iray manan-danja amin'ny saha magnetika dia ny saha magnetika manodidina ny tariby mitondra herinaratra mahitsy. Ato amin'ity lahatsoratra ity, dia hiresaka momba ny foto-kevitra fototra momba ny saha magnetika manodidina ny tariby mahitsy isika ary hanome ohatra olana sy vahaolana maromaro mba hampitomboana ny fahatakarantsika.
Teoria fototra momba ny saha magnetika manodidina ny tariby mahitsy
Alohan'ny hidirantsika amin'ny ohatra amin'ny olana, dia zava-dehibe ny mahatakatra aloha ny teoria fototra momba ny saha magnetika manodidina ny tariby mahitsy. Araka ny lalàn'i Biot-Savart sy ny lalàn'i Ampère, ny saha magnetika manodidina ny tariby mahitsy mitondra herinaratra dia azo aseho amin'ny alàlan'ny fampitoviana:
\[ B = \frac{\mu_0 I}{2 \pi r} \]
Aiza,
– \( B \) dia ny saha magnetika (Tesla),
– \( \mu_0 \) dia ny fahafahan'ny banga miditra \( (4\pi \times 10^{-7} T \cdot m/A) \),
– Ny \( I \) dia ny courant mikoriana ao anaty tariby (Ampere), ary
– \( r \) dia ny elanelana manomboka amin'ny tariby ka hatrany amin'ny toerana andrefesana ny saha magnetika (metatra).
Io saha magnetika io dia mamorona faribolana mifanindry manodidina ny tariby araka ny fitsipika tanana havanana. Raha manondro ny lalana izoran'ny herinaratra ny ankihibe, dia manondro ny lalana izoran'ny saha magnetika kosa ny rantsantanana mihazona ny tariby.
Fanontaniana sy fifanakalozan-kevitra santionany
Fanontaniana 1:
Tariby lava mahitsy iray no mitondra herinaratra 10 A. Kajy ny haben'ny saha magnetika amin'ny halavirana 0,2 metatra miala amin'ny tariby.
Dinika:
Mampiasa ny raikipohy ho an'ny saha magnetika manodidina ny tariby mahitsy isika:
\[ B = \frac{\mu_0 I}{2 \pi r} \]
Fantatra:
\[ I = 10 \, A \]
\[ r = 0,2 \, m \]
\[ \mu_0 = 4 \pi \times 10^{-7} \, T \cdot m/A \]
Soloy ao amin'ny fampitoviana ireto soatoavina ireto:
\[ B = \frac{4 \pi \times 10^{-7} \times 10}{2 \pi \times 0,2} \]
\[ B = \frac{4 \pi \times 10^{-6}}{2 \pi \times 0,2} \]
\[ B = \frac{4 \x 10^{-6}}{0,2} \]
\[ B = 20 x 10^{-6} \]
\[ B = 2 x 10^{-5} \, T \]
\[ B = 20 \, \mu T \]
Noho izany, ny haben'ny saha magnetika amin'ny halavirana 0,2 metatra miala amin'ny tariby dia 20 μT (microTesla).
Fanontaniana 2:
Tariby roa lava sy mahitsy no mitondra herinaratra mitovy 5 A saingy amin'ny lalana mifanohitra, ary ny elanelana misy eo amin'izy ireo dia 0,1 metatra. Kajy ny haben'ny saha magnetika eo amin'ny teboka iray eo anelanelan'ny tariby roa.
Dinika:
Eo amin'ny toerana iray eo anelanelan'ny tariby roa, ny elanelana dia \(r = 0,05 \, m \) amin'ny tariby tsirairay. Kajintsika aloha ny saha magnetika vokatry ny tariby iray.
Ho an'ny tariby tsirairay:
\[ B_1 = \frac{\mu_0 I}{2 \pi r} \]
Fantatra:
\[ I = 5 \, A \]
\[ r = 0,05 \, m \]
\[ \mu_0 = 4 \pi \times 10^{-7} \, T \cdot m/A \]
Soloy ao amin'ny fampitoviana ireto soatoavina ireto:
\[ B_1 = \frac{4 \pi \times 10^{-7} \times 5}{2 \pi \times 0,05} \]
\[ B_1 = \frac{4 \pi \times 10^{-7} \times 5}{\pi \times 0,1} \]
\[ B_1 = \frac{20 \pi \times 10^{-7}}{\pi \times 0,1} \]
\[ B_1 = \frac{20 \times 10^{-7}}{0,1} \]
\[ B_1 = 200 x 10^{-7} \]
\[ B_1 = 2 x 10^{-5} \, T \]
Koa satria mitondra riaka amin'ny lalana mifanohitra ireo tariby roa ireo, dia mifampitsahatra ireo saha magnetika amin'io toerana io. Aotra ny saha magnetika manontolo amin'io toerana io.
Fanontaniana 3:
Tariby lava mahitsy A mitondra herinaratra 12 A ary apetraka mifanitsy amin'ny tariby lava mahitsy B mitondra herinaratra 8 A amin'ny lalana iray ihany. Kajio ny saha magnetika manontolo amin'ny teboka 0,15 metatra miala ny tariby A ary 0,1 metatra miala ny tariby B.
Dinika:
Kajy ny saha magnetika an'ny tariby tsirairay amin'io toerana io.
Ho an'ny tariby A:
\[ B_A = \frac{\mu_0 I_A}{2 \pi r_A} \]
Fantatra:
\[ I_A = 12 \, A \]
\[ r_A = 0,15 \, m \]
Fanoloana sanda:
\[ B_A = \frac{4 \pi \times 10^{-7} \times 12}{2 \pi \times 0,15} \]
\[ B_A = \frac{48 \pi \times 10^{-7}}{\pi \times 0,3} \]
\[ B_A = \frac{48 \x 10^{-7}}{0,3} \]
\[ B_A = 160 x 10^{-7} \]
\[ B_A = 1,6 x 10^{-5} \, T \]
Ho an'ny tariby B:
\[ B_B = \frac{\mu_0 I_B}{2 \pi r_B} \]
Fantatra:
\[ I_B = 8 \, A \]
\[ r_B = 0,1 \, m \]
Fanoloana sanda:
\[ B_B = \frac{4 \pi \times 10^{-7} \times 8}{2 \pi \times 0,1} \]
\[ B_B = \frac{32 \pi \times 10^{-7}}{\pi \times 0,2} \]
\[ B_B = \frac{32 \times 10^{-7}}{0,2} \]
\[ B_B = 160 x 10^{-7} \]
\[ B_B = 1,6 x 10^{-5} \, T \]
Koa satria mikoriana amin'ny lalana mitovy ny herinaratra amin'ny tariby roa, ary samy hafa ny elanelan'ny teboka amin'ny tariby tsirairay, dia hitovy ny lalana ahatongavan'ny saha magnetika. Noho izany, ny fitambaran'ny saha magnetika dia ny fitambaran'ireo saha magnetika roa ireo.
\[ B_{total} = B_A + B_B \]
\[ B_{total} = 1,6 \times 10^{-5} + 1,6 \times 10^{-5} \]
\[ B_{total} = 3,2 \x 10^{-5} \, T \]
Noho izany, ny saha magnetika manontolo amin'io toerana io dia 32 μT (microTesla).
Famaranana
Tena ilaina amin'ny fizika ny fahatakarana ny foto-kevitry ny saha magnetika manodidina ny tariby mahitsy satria manana fampiharana maro azo ampiharina izy io. Amin'ny fampiasana ohatra sy fifanakalozan-kevitra toy ilay etsy ambony, dia afaka manamafy ny foto-kevitra fototra isika ary mampitombo ny fahatakarantsika ny fomba fiasan'ny saha magnetika manodidina ny tariby mitondra herinaratra. Tsarovy foana fa ny fanaraha-maso ara-analytika sy ny fahatakarana ny lalàna fototra dia tena ilaina amin'ny famahana olana ara-fizika isan-karazany.
