Fa'ata'ita'iga o Fesili e Talanoaina ai le Malosiaga Fa'amagnetika
O le malosiaga fa'amagnetise o se tasi o malosiaga fa'avae e fa i le fisiki ma e taua tele lona sao i le tele o mea fa'alenatura ma tekinolosi fa'aonaponei. O le malamalama i lenei manatu e mana'omia ai se malamalamaga loloto i le fa'amagnetise, fanua fa'amagnetise, tulafono o le eletise fa'amagnetise, ma ona fa'aoga moni i le olaga i aso faisoo. O lenei tusiga o le a talanoaina ai ni fa'ata'ita'iga o fa'afitauli e feso'ota'i ma le malosiaga fa'amagnetise, fa'atasi ai ma ni talanoaga auiliili e fesoasoani ai i le au faitau e malamalama lelei i le manatu.
Malamalama i le Malosiaga Fa'amagnetika
A'o le'i talanoaina le fa'afitauli, e taua le malamalama i mea taua o le malosiaga fa'amagnetika. O le malosiaga fa'amagnetika o se malosiaga e mafua mai i se fanua fa'amagnetika ma e galue i luga o vaega eletise fe'avea'i po'o mea fa'amagnetika. O le fanua fa'amagnetika lava ia o se vaega e mafai ona lagona ai le malosiaga fa'amagnetika. E mafai e se tagata ona lagona le malosiaga fa'amagnetika pe a fa'alatalata mai ni maneta se lua pe a tu'u se mea ua molia i le eletise i totonu o se fanua fa'amagnetika.
O se fanua maneta e faʻailoa mai e ala i laina o le fanua maneta e sau mai le pole i matū ma ulufale atu i le pole i saute. E le gata i lea, o pole maneta e tuaoi ma pole e feteenai e fetosoaʻi le tasi ma le isi, ae o pole e tutusa e teteʻe le tasi i le isi.
Fesili Fa'ata'ita'i ma Talanoaga
Fesili 1: Fanua Maneta e Siosiomia ai se Uaea Sa'o
O se uaea umi ma sa'o e feavea'i le eletise e 5 A. Fuafua le tele o le fanua maneta i se mamao e 0,2 m mai le uaea.
Talanoaga:
Mo le su'eina o le tele o le fanua maneta o lo'o si'omia ai se uaea sa'o o lo'o feavea'i se eletise, e mafai ona tatou fa'aaogaina le tulafono a Biot-Savart, ae i lenei tulaga e faigofie atu ona fa'aaoga le tulafono a Ampere:
E mafai ona fuafuaina le fanua maneta \( B \) o loʻo siomia ai se uaea umi ma saʻo e faʻaaoga ai le fua faʻatatau:
\[ B = \frac{\mu_0 I}{2\pi r} \]
O fea:
– \( \mu_0 \) o le vacuum permeability (\( 4\pi \times 10^{-7} \, T \cdot m/A \))
– \( I \) o le malosi o le taimi nei (A)
– \( r \) o le mamao o le uaea (m)
Faatasi ai ma tulaga taua ua tuuina atu:
– \( I = 5 \, A \)
– \( r = 0,2 \, m \)
Sui nei tau i totonu o le fua fa'atatau:
\[
B = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 5}{2\pi \times 0,2}
\]
Fa'afaigofie:
\[
B = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 5}{2\pi \times 0,2} \rightarrow
B = \frac{4 \times 5 \times 10^{-7}}{2 \times 0,2} \rightarrow
B = \frac{20 \times 10^{-7}}{0,4} = 5 \times 10^{-6} \, T \] po'o le \(5 \, \mu T\) (microtesla).
Fesili 2: Malosiaga Lorentz i luga o Vaega ua Fa'atumuina
O se vaega ua molia lelei \(q = 1 \, \mu C\) (microCoulomb) o loʻo gaoioi i se saoasaoa \(v = 2 \times 10^4 \, m/s\) e ulufale atu i se fanua maneta tutusa ma se faʻaoso maneta \(B = 0,5 \, T\) e faʻasaga saʻo i le itu o le saoasaoa o le vaega. Faʻatatau le malosi faʻamaneta o loʻo oʻo i ai le vaega.
Talanoaga:
E mafai ona fuafuaina le malosiaga fa'amaneta (malosiaga Lorentz) e o'o i ai se vaega ua molia e fa'aaoga ai le fua fa'atatau:
\[ F = q \cdot v \cdot B \cdot \sin(\theta) \]
O fea:
– \( q \) o le totogi eletise (C)
– \( v \) o le saoasaoa o le vaega (m/s)
– \( B \) o le fanua maneta (T)
– \( \theta \) o le tulimanu i le va o le saoasaoa ma le itu o le fanua maneta
I lenei tulaga, o le fanua maneta e fa'asaga sa'o i le saoasaoa o le vaega, o lea la
\(\theta = 90^\circ\) ma le \(\sin(90^\circ) = 1\).
Tuuina atu:
– \( q = 1 \, \mu C = 1 \times 10^{-6} \, C \)
– \( v = 2 \times 10^4 \, m/s \)
– \( B = 0,5 \, T \)
Sui nei tau i totonu o le fua fa'atatau:
\[
F = 1 \times 10^{-6} \cdot 2 \times 10^4 \cdot 0,5 \cdot 1 \]
Fa'afaigofie:
\[
F = 1 \times 10^{-6} \times 10^4 \times 1 = 10^{-6} \times 0,5 = 10^{-6} \times 0,5 = 1 \times 10^{-6} \, N
\]
Fesili 3: Fanua Maneta i le Ogatotonu o se Uaea Matasele
O se antenna lapotopoto (loop) e 10 cm le lautele e sapalaiina i ai le eletise e 3 A. O le a le tele o le fanua maneta i le ogatotonu o le li'o?
Talanoaga:
E mafai ona fuafuaina le fanua maneta i le ogatotonu o se matasele o le uaea e feaveaʻi le eletise e faʻaaoga ai le fua faʻatatau:
\[
B = \frac{\mu_0 I}{2r}
\]
O fea:
– \( \mu_0 \) o le vacuum permeability (\( 4\pi \times 10^{-7} \, T \cdot m/A \))
– \( I \) o le malosi o le tafe (3 A)
– \( r \) o le radius (10 cm = 0,1 m)
Sui nei tau i totonu o le fua fa'atatau:
\[
B = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 3}{2 \times 0,1}
\]
Fa'afaigofie:
\[
B = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 3}{0,2} = \frac{12\pi \times 10^{-7}}{0,2} = 60 \times 10^{-7} \, T \]
\[ B = 6 \times 10^{-6} \, T \] po'o le \(6 \, \mu T\) (microtesla).
I'uga
O le malamalama i malosiaga fa'amagnetika e taua tele i le fisiki ma ona fa'aoga i tekinolosi fa'aonaponei eseese. E ala i fa'ata'ita'iga na talanoaina i luga, e mafai ona tatou va'aia pe fa'apefea ona fa'aogaina manatu autu e pei o fanua fa'amagnetika, tulafono a Ampère, ma le malosiaga Lorentz i tulaga moni o le lalolagi. O le fa'ata'ita'i faifai pea i le fo'ia o fa'afitauli fa'apenei o le a fesoasoani tele i le fa'alauteleina o lou malamalama ma le fa'aleleia atili o ou tomai i le fisiki fa'amagnetika.
O lenei tusiga ua faʻamoemoe e tuʻuina atu ai se ata manino i le auala e galue ai malosiaga faʻamaneta ma le auala e mafai ai ona tatou iloiloina loloto ma auiliili faʻafitauli e aofia ai lenei manatu.
