विद्युत प्रवाह, विद्युत प्रभार, चुंबकीय क्षेत्र, चुंबकीय बल यांबद्दलची माहिती
१८१९ मध्ये, हान्स ख्रिश्चन ओर्स्टेड (१७७७-१८५१) नावाच्या एका डॅनिश शास्त्रज्ञाने चुंबकत्व आणि विद्युत यांच्यातील संबंध शोधून काढला. विद्युत प्रवाह किंवा मालवाहू फिरत असताना त्याला असे आढळले की, जेव्हा होकायंत्राची सुई विद्युत प्रवाह वाहणाऱ्या तारेजवळ असते, तेव्हा ती विचलित होते. जेव्हा विद्युत प्रवाह नसतो, तेव्हा होकायंत्राची सुई उत्तरेकडे निर्देश करते.
होकायंत्राची सुई चुंबक आहे म्हणून चुंबकीय शक्ती त्याला हलवू शकते.चुंबकीय बल (F) कुठून येते? होकायंत्राच्या सुईजवळ एक तार असते, ज्यामधून विद्युत प्रवाह वाहत असतो, त्यामुळे विद्युत प्रवाहामुळे चुंबकीय बल निर्माण झालेच पाहिजे.
उजवीकडील चित्राकडे पहा. विद्युत प्रवाहाची दिशा आणि चुंबकीय क्षेत्राची दिशा निश्चित करण्यासाठी उजव्या हाताचा नियम वापरा. जर विद्युत प्रवाह (I) वरच्या दिशेने वाहत असेल, तर चुंबकीय क्षेत्राची (B) दिशा डावीकडील चित्रात दाखवल्याप्रमाणे असेल. याउलट, जर विद्युत प्रवाह खालच्या दिशेने वाहत असेल, तर चुंबकीय क्षेत्राची दिशा उजवीकडील चित्रात दाखवल्याप्रमाणे असेल.
चुंबकीय क्षेत्र विद्युत प्रवाह वाहणाऱ्या तारेवर बल प्रयुक्त करते.
विद्युत प्रवाह चुंबकीय होकायंत्राच्या सुईवर बल लावू शकतो. तर मग चुंबकसुद्धा विद्युत प्रवाहावर बल लावू शकतो का?
समजा, एका चुंबकाच्या उत्तर आणि दक्षिण ध्रुवांमध्ये विद्युत प्रवाह वाहणारी एक तार आहे. उत्तर ध्रुवापासून दक्षिण ध्रुवापर्यंतचा बाण चुंबकीय क्षेत्राची दिशा दर्शवतो. लाल बाण विद्युत प्रवाहाची (I) दिशा आणि निळा बाण चुंबकीय बलाची (F) दिशा दर्शवतो.
चुंबकीय बल F ची दिशा विद्युत प्रवाह I च्या दिशेला आणि चुंबकीय क्षेत्र B च्या दिशेला लंब आहे. उजव्या हाताच्या नियमाचा वापर करून विद्युत प्रवाहाची दिशा, चुंबकीय क्षेत्राची दिशा आणि चुंबकीय बलाची दिशा शोधा.
खालील समीकरण चुंबकीय बल, विद्युत प्रवाह आणि चुंबकीय क्षेत्र यांच्यातील संबंध दर्शवते.
F = BI l sin θ
F हे चुंबकीय बलाचे चिन्ह आहे, B हे चुंबकीय क्षेत्राचे चिन्ह आहे, I हे विद्युत प्रवाहाचे चिन्ह आहे, l हे चुंबकीय क्षेत्रातील तारेच्या लांबीचे चिन्ह आहे.
θ हा विद्युत प्रवाहाची दिशा आणि चुंबकीय क्षेत्राची दिशा यांच्यातील कोन आहे. जर विद्युत प्रवाह चुंबकीय क्षेत्राला लंब असेल (९०°)o) तर sin 90 ची किंमत = 1 होते, म्हणून सूत्र बदलते F = BI lयाउलट जर विद्युत प्रवाह चुंबकीय क्षेत्राला समांतर असेल (0o) तर sin θ चे मूल्य 0 होते, म्हणून चुंबकीय बलाला एक मूल्य असते. 0.
चुंबकीय क्षेत्राची गणना करण्यासाठी, वरील सूत्र खालीलप्रमाणे बदलते: B = F / I l.
चुंबकीय बलाचे आंतरराष्ट्रीय एकक न्यूटन (संक्षिप्त रूप N) आहे, आणि चुंबकीय क्षेत्राचे आंतरराष्ट्रीय एकक टेस्ला (संक्षिप्त रूप T) आहे. टेस्ला हे नाव सर्बियन-अमेरिकन संशोधक आणि भौतिकशास्त्रज्ञ निकोला टेस्ला (१८५६-१९४३) यांच्या नावावरून ठेवण्यात आले आहे. वरील चुंबकीय क्षेत्राच्या सूत्रानुसार, चुंबकीय क्षेत्र न्यूटन प्रति अँपिअर मीटर (N/A m) मध्ये देखील व्यक्त केले जाऊ शकते. टेस्ला व्यतिरिक्त, चुंबकीय क्षेत्र गॉस एककांमध्ये (G) देखील व्यक्त केले जाते. गॉस हे नाव जर्मन गणितज्ञ, खगोलशास्त्रज्ञ आणि भौतिकशास्त्रज्ञ यांच्या नावावरून ठेवण्यात आले आहे. जोहान कार्ल फ्रेडरिक गॉस (१७७७-१८५५). १ ग्रॅम = १०-4 T.
चुंबकीय क्षेत्रात गतिमान असलेल्या विद्युत प्रभारावरील चुंबकीय बल
चुंबकीय क्षेत्र विद्युत प्रवाह वाहणाऱ्या तारेवर चुंबकीय बल प्रयुक्त करू शकते. विद्युत प्रवाह म्हणजे गतिमान विद्युत प्रभार असतो, त्यामुळे चुंबकीय क्षेत्र केवळ वाहक तारेवरच नव्हे, तर मुक्तपणे गतिमान असलेल्या विद्युत प्रभारांवरही चुंबकीय बल प्रयुक्त करू शकते.
चुंबकीय क्षेत्रात फिरणाऱ्या विद्युत प्रभारावरील चुंबकीय बल मोजण्याचे सूत्र, मागील चुंबकीय बलाच्या सूत्रावरून मिळवले जाते. F = BI l sin θ. कारण I = q/t आणि l = vt असल्याने, चुंबकीय बलाचे सूत्र बदलते
सूत्राचे वर्णन: F = चुंबकीय बल, B = चुंबकीय क्षेत्र, q = विद्युत प्रभार, v भाराच्या हालचालीचा वेग, θ = मधील कोन v आणि B
तर v लंब B मका θ = ३०o , जेथे sin 90o = 1. दुसरीकडे, जर v समांतर B मका θ = ३०o, जेथे sin 0o = 0. म्हणून चुंबकीय बलाचे कमाल मूल्य तेव्हा असते जेव्हा v लंब B आणि जेव्हा चुंबकीय बल शून्य असते v समांतर B.
चुंबकीय बलाची दिशा F चुंबकीय क्षेत्राला लंब B आणि विद्युत प्रभाराच्या वेगाला लंब v.
