Articole 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 curenții electrici sau sarcinile electrice în mișcare. El a constatat că atunci când acul busolei se află în apropierea unui fir sub tensiune, acul busolei este deviat. Când nu există curent, acul busolei indică nordul.
Acul busolei este un magnet, deci poate fi mișcat de o forță magnetică. De unde provine forța magnetică (F)? Lângă acului busolei există un fir pe care circulă curentul electric, astfel încât forța magnetică trebuie să fie exercitată de curentul electric.
Priviți imaginea din lateral. Direcția curentului electric și direcția câmpului magnetic pot fi determinate folosind regula mâinii drepte. Dacă curentul electric (I) se mișcă în sus, direcția câmpului magnetic (B) este cea din stânga. Dacă direcția curentului electric este în jos, direcția câmpului magnetic este cea din dreapta.
Câmpul magnetic exercită o forță asupra firului care transportă curentul
Anterior, s-a explicat că un curent electric poate exercita o forță asupra acului unei busole magnetice. Poate un magnet să exercite și el o forță asupra unui curent electric?
Să presupunem că există un fir prin care circulă un curent electric plasat între polii nord și sud ai unui magnet. Direcția câmpului magnetic este indicată de o săgeată de la polul nord la polul sud. Dacă direcția curentului electric (I) este indicată de o săgeată roșie, atunci apare o forță magnetică (F) a cărei direcție este reprezentată de o săgeată albastră.
Direcția forței magnetice F este perpendiculară pe direcția curentului electric I și perpendiculară pe direcția câmpului magnetic B.
Direcția curentului electric, direcția câmpului magnetic și direcția forței magnetice pot fi determinate folosind regula mâinii drepte.
Relația dintre forța magnetică, curentul electric și câmpul magnetic este exprimată prin următoarea ecuație.
F = BI l sin θ
F este un simbol al forței magnetice, B este un simbol al unui câmp magnetic, I este un simbol al curentului electric, l este un simbol al lungimii unui fir care se află 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 sin 90 = 1. Formula se schimbă în F = B1, invers, dacă curentul electric este paralel cu câmpul magnetic (0°), atunci valoarea 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 pentru forța magnetică este Newton-ul (prescurtat N), iar unitatea internațională pentru câmpul magnetic este Tesla (prescurtat T). Tesla este numit după inventatorul și fizicianul sârbo-american Nikola Tesla (1856-1943). Pe baza formulei câmpului magnetic de mai sus, acesta poate fi exprimat și în unități de Newtoni 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). 1G = 10-4T
Forța magnetică asupra sarcinilor electrice care se mișcă într-un câmp magnetic
Un câmp magnetic poate exercita o forță magnetică asupra unui fir prin care trece curentul. Curenții electrici sunt sarcini electrice în mișcare, deci un câmp magnetic poate exercita o forță magnetică și asupra sarcinilor electrice aflate în mișcare liberă, nu doar asupra firelor conductoare.
Formula pentru calcularea forței magnetice asupra sarcinilor electrice care se mișcă într-un câmp magnetic este derivată din formula anterioară a forței magnetice F = B1/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 mișcare a sarcinii, θ = unghiul dintre v și B
Dacă v este perpendicular pe B, atunci θ = 90 ° , unde sin 90 ° = 1. Invers, dacă v este paralel cu B, atunci θ = 0 ° , unde sin 0 ° = 0. Deci, forța magnetică este maximă atunci când v este perpendicular pe B, iar forța magnetică este zero când v este paralel cu B.
Direcția forței magnetice F este perpendiculară pe câmpul magnetic B și perpendiculară pe viteza sarcinii electrice v.
