Material despre curent electric, sarcină electrică, câmp magnetic, forță magnetică
În 1819, un om de știință danez pe nume Hans Christian Oersted (1777–1851) a descoperit relația dintre magnetism și curentul electric , sau sarcinile electrice în mișcare . El a constatat că atunci când acul busolei se afla în apropierea unui fir pe care circula curentul electric, acesta se deviază. Când nu exista curent electric, acul busolei indica nordul.
Acul busolei este un magnet, deci forța magnetică îl poate mișca . De unde provine forța magnetică (F)? Lângă acului busolei se află un fir care transportă curent electric, deci curentul electric trebuie să producă o forță magnetică.
Priviți imaginea din dreapta. Folosiți regula mâinii drepte pentru a determina direcția curentului electric și direcția câmpului magnetic. Dacă curentul electric (I) se deplasează în sus, direcția câmpului magnetic (B) va fi așa cum se arată în imaginea din stânga. Invers, dacă curentul electric se deplasează în jos, direcția câmpului magnetic va fi așa cum se arată în imaginea din dreapta.
Un câmp magnetic exercită o forță asupra unui fir prin care trece curentul
Un curent electric poate exercita o forță asupra acului unei busole magnetice. Poate un magnet să exercite și o forță asupra unui curent electric?
Să presupunem că există un fir care transportă un curent electric între polul nord și polul sud al unui magnet. Săgeata de la polul nord la polul sud indică direcția câmpului magnetic. Săgeata roșie indică direcția curentului electric (I), iar săgeata albastră indică direcția forței magnetice (F).
Direcția forței magnetice F este perpendiculară pe direcția curentului electric I și perpendiculară pe direcția câmpului magnetic B. Folosiți regula mâinii drepte pentru a găsi direcția curentului electric, direcția câmpului magnetic și direcția forței magnetice.
Următoarea ecuație prezintă relația dintre forța magnetică, curentul electric și câmpul magnetic.
F = BI l sin θ
F este simbolul forței magnetice, B este simbolul câmpului magnetic, I este simbolul curentului electric, iar l este simbolul lungimii unui fir într-un câmp magnetic.
θ este unghiul dintre direcția curentului electric și direcția câmpului magnetic. Dacă curentul electric este perpendicular pe câmpul magnetic (90 ° ), atunci valoarea lui sin 90 = 1, astfel încât formula se schimbă în F = B1 , invers, dacă curentul electric este paralel cu câmpul magnetic (0 ° ), atunci valoarea lui sin 0 = 0, astfel încât forța magnetică este 0.
Pentru a calcula câmpul magnetic, formula de mai sus se schimbă în: B = F / I l.
Unitatea Internațională a Forței Magnetice este Newton (prescurtat N), Unitatea Internațională a Câmpului Magnetic este Tesla (prescurtat T). Tesla provine de la numele inventatorului și fizicianului sârbo-american, Nikola Tesla (1856-1943). Pe baza formulei câmpului magnetic de mai sus, acesta poate fi exprimat și în unități de Newton pe Ampere-metru (N/A m). Pe lângă Tesla, câmpul magnetic este exprimat și în unități de Gauss (G). Gauss provine de la numele matematicianului, astronomului și fizicianului german, Johann Carl Friedrich Gauss (1777-1855). 1 G = 10-4 T.
Forța magnetică asupra unei sarcini electrice care se mișcă într-un câmp magnetic
Un câmp magnetic poate exercita o forță magnetică asupra unui fir prin care trece curentul. Curentul electric este o sarcină electrică în mișcare, deci un câmp magnetic poate exercita o forță magnetică și asupra sarcinilor electrice în mișcare liberă, nu doar asupra unui fir conductor.
Formula pentru calcularea forței magnetice asupra unei sarcini electrice care se mișcă într-un câmp magnetic este derivată din formula anterioară a forței magnetice F = B I l sin θ . Deoarece I = q/t și l = vt, formula forței magnetice se schimbă în
Descrierea formulei: F = forță magnetică, B = câmp magnetic, q = sarcină electrică, v = viteza de deplasare a încărcăturii, θ = unghiul dintre v dan B
Dacă v perpendicular pe B făină θ = 90o , unde sinul 90o = 1. Pe de altă parte, dacă v paralel cu B făină θ = 0o, unde sinul 0o = 0. Deci forța magnetică are o valoare maximă atunci când v perpendicular pe B iar forța magnetică este zero când v paralel cu B.
Direcția forței magnetice F este perpendiculară pe câmpul magnetic B și perpendiculară pe viteza sarcinii electrice v.
