Fa'ata'ita'iga o Fesili Talanoaga e uiga i le Maneta
O le maneta o se mea taua tele ma mata'ina e su'esu'eina i le fisiki. O lenei mea e feso'ota'i ma malosiaga e tutupu i le va o maneta ma nisi meafaitino. I se tulaga lautele, e mafai ona fa'amatalaina le maneta e ala i manatu o fanua maneta, laina maneta o le malosiaga, ma fegalegaleaiga i le va o maneta ma maneta ma meafaitino ferromagnetic, paramagnetic, ma diamagnetic. I totonu o lenei tusiga, o le a tatou talanoaina ai ni fa'ata'ita'iga o fa'afitauli ma a latou talanoaga e feso'ota'i ma le autu o le maneta.
Fesili 1: Fa'ailoaina o Pou Maneta
Fesili: O se maneta pa e lua ona pole, o le pole i matū ma le pole i saute. Fa'amatala pe fa'apefea ona iloa pole o se maneta pa e fa'aaoga ai se tapasa.
Talanoaga:
Mo le fa'ailoaina o pole o se maneta pa, fa'aaoga se tapasa. O la'asaga nei:
1. Tuu le tapasa e lata ane i le tasi pito o le pa maneta.
2. Matau le nila o le tapasa lea e faʻaalia ai le itu i matū ma le itu i saute.
3. O le pou maneta e tosina mai ai le pito i matu o le nila o le tapasa o le pou i saute lea o le maneta, auā o le pou i matu o le nila o le tapasa (o le pou i saute lea o le maneta o le tapasa) e tosina mai e le pou i saute o le maneta.
4. I le auala lava lea e tasi, fa'agaoioi le tapasa i le isi pito o le maneta pa ma toe fai le matauga. O le pito o le maneta e tosina mai ai le pou i saute o le nila tapasa o le pou i mātū lea o le maneta, auā o le pou i mātū o le nila tapasa e tosina atu i le pou i saute o le maneta.
Fesili 2: Fanua Maneta o loʻo Siosiomia ai se Uaea e Aveina le Tafe Saʻo
Fesili: O se uaea umi ma sa'o e feavea'i ai le eletise e 5 A. Fuafua le itu o le fanua maneta e si'omia ai le uaea i se tulaga e 10 cm mai le uaea.
Talanoaga:
E mafai ona fuafua le fanua maneta o loʻo siomia ai se uaea saʻo e feaveaʻi le eletise e ala i le faʻaaogaina o le tulafono taumatau. O le auala lenei:
1. Uu le uaea i lou lima taumatau, ma fa'ailoa mai e lou limamatua le itu e tafe ai le eletise (mai le lelei i le leaga).
2. O le itu o loo afifi ai ni auivi i le uaea e faailoa mai ai le itu o loo alu i ai le fanua maneta.
Mo se faʻataʻitaʻiga, afai e faʻasaga i luga le tafe (e tusa ai ma le limamatua), ona i ai lea i se tulaga e 10 cm mai le uaea, o le a liʻo le fanua maneta i le itu o le gaioiga o le tamatamailima taumatau:
– Afai o le pito o loʻo i luma o le uaea, e faʻasino i totonu le fanua maneta (agai i le pepa/lau).
– Afai o le pito o loʻo i tua o le uaea, e faʻasino i fafo le fanua maneta (mai le pepa/lau).
Fesili 3: Malosiaga Lorentz i luga o Vaega e Aveina le Tafega
Fesili: O se vaega ua molia (+1.6 × 10^-19 C) o loʻo gaoioi i le saoasaoa o le 2 × 10^6 m/s e ulufale atu i se fanua maneta e 0.01 T e faʻasaga i fafo mai le itulau. Fuafua le tele ma le itu o le malosi Lorentz o loʻo oʻo i ai le vaega.
Talanoaga:
E mafai ona fa'aalia le malosi o Lorentz i luga o se vaega ua molia i totonu o se fanua maneta e ala i le fua fa'atatau \( \vec{F} = q \vec{v} \times \vec{B} \).
– Totogi o le vaega, \(q\) = +1.6 × 10^-19 C
– Saosaoa o le vaega, \( \vec{v} \) = 2 × 10^6 m/s (e manatu o loʻo agai atu i le x-axis)
– Fanua maneta, \( \vec{B} \) = 0.01 T (i fafo atu o le itulau, agai atu i le z-axis)
Mo le itu o le malosi:
1. Toe fa'aaoga le tulafono taumatau e sopo'ia ai le velocity vector (\( \vec{v} \)) ma le magnetic field (\( \vec{B} \)).
2. E mulimuli tamatamailima o le lima taumatau i le itu o le saoasaoa (x-axis), gaugau tamatamailima agai i fafo o le pepa (e tusa ai ma le fanua maneta o le z-axis), ona tuuina atu lea e le limamatua le itu o le malosi Lorentz (y-axis).
E mafai ona fuafuaina le tele o le malosi o Lorentz \( F \) e pei ona taua i lalo:
\[ F = q \cdot v \cdot B \cdot \sin \theta \]
Talu ai o le \( \theta \) = 90° (saoasaoa e fa'asaga tonu i le fanua maneta),
\[ F = (1.6 \times 10^{-19} C) \cdot (2 \times 10^6 m/s) \cdot (0.01 T) \sin (90°) \]
\[ F = 3.2 \times 10^{-21} N \]
O le itu o le malosi e tusa ai ma le gaugau o le tamailima (i le taumatau = y-axis lelei).
Fesili 4: Fanua Maneta i le Ogatotonu o se Solenoid
Fesili: Ua iloa o se solenoid umi e 500 ona li'o ma e 0.5 m le umi e feavea'i ai se tafe e 2 A. Fa'atatau le tele o le fanua maneta i le ogatotonu o le solenoid.
Talanoaga:
E mafai ona fuafuaina le fanua maneta i totonu o se solenoid umi e faʻaaoga ai le fua faʻatatau:
\[ B = \mu_0 n I \]
O fea:
– \( B \): tele o le fanua maneta i totonu o le solenoid (Tesla)
– \( \mu_0 \): fua fa'atatau o le permeability vacuum (\(4 \pi \times 10^{-7} \: T \cdot m/A\))
– \( n \): aofa'i o liliu i le iunite umi (liliu/mita), fa'atulagaina e pei o \( n = \frac{N}{L} \)
– \( I \): le aofaʻi o le eletise o loʻo tafe i totonu o le solenoid (Amperes)
O lea la,
– \( N = 500 \)
– \( L = 0.5 mita \)
– \( n = \frac{500}{0.5} = 1000 \: liliu/m \)
– \( I = 2 A \)
O lea,
\[ B = \mu_0 \cdot n \cdot I \]
\[ B = (4 \pi \times 10^{-7} T \cdot m/A) \cdot (1000 \: liliu/m) \cdot 2 A \]
\[ B = 8 \pi \times 10^{-4} T \]
\[ B \approx 2.51 \times 10^{-3} T \]
Fesili 5: Fa'aosofiaga Eletise
Fesili: O se uaea e aofia ai le 200 liliu ma ua tuu i totonu o se fanua maneta e suia mai le 0.1 T i le 0.5 T i le 0.25 sekone. Fuafua le voltage fa'aosofia e gaosia i totonu o le uaea.
Talanoaga:
E mafai ona fuafuaina le fa'aosofiaga eletise fa'amagnetika e fa'aaoga ai le Tulafono a Faraday:
\[ \mathcal{E} = -N \frac{\Delta \Phi_B}{\Delta t} \]
O fea,
– \( \mathcal{E} \): voltage fa'aosofia (Volts)
– \( N \): aofaʻi o liliu
– \( \Delta \Phi_B \): suiga i le flux magnetic (Wb)
– \( \Delta t \): suiga i le taimi (s)
Faatasi ai ma le \(\Delta \Phi_B = B \cdot A \); lea o le A o le lautele o le uaea. Ae peitai, afai e le suia le lautele
\[ \mathcal{E} = -N \cdot \frac{\Delta B \cdot A}{\Delta t} \]
Talu ai \(\Delta B = 0.5 T – 0.1 T = 0.4 T \),
Maka
\[ \mathcal{E} = -200 \cdot \frac{0.4 T \cdot A}{0.25 s} \]
\[ \mathcal{E} = -320 \cdot A \]
Afai e leai se vaega patino ua tuʻuina atu (e manatu o le a tutusa),
e tumau pea le fa'alagolago fa'alaina o le tau o le induction i le A.
E faʻamoemoe o nei faʻataʻitaʻiga o faʻafitauli o le maneta o le a fesoasoani ia te oe e malamalama ai i manatu ma faʻaoga moni o le maneta. O nei manatu ma mataupu faavae e faʻaaogaina pea i tulaga faʻaleaʻoaʻoga eseese ma suʻesuʻega loloto.
