Fa'ata'ita'iga o Fesili e Talanoaina ai Fanua Maneta
O le fanua maneta o se manatu faavae i le fisiki e faʻamatalaina ai le auala e fegalegaleai ai malosiaga maneta ma meafaitino maneta poʻo le feʻaveaʻi o eletise. O le aʻoaʻoina e uiga i fanua maneta e matua taua tele aua e lautele ona faʻaoga, mai masini eletise i fomaʻi i vaalele. O lenei tusiga o le a talanoaina ai ni faʻataʻitaʻiga o fesili e uiga i fanua maneta faʻatasi ai ma a latou talanoaga ma fofo, lea matou te faʻamoemoe o le a fesoasoani ia te oe e malamalama lelei ai i lenei manatu.
Malamalama i Fanua Maneta
I se tulaga lautele, e mafai ona gaosia se fanua maneta e ala i se maneta tumau po o se tafe eletise o loʻo tafe i totonu o se uaea. O le malosi o le fanua maneta i se tulaga e fuafuaina e faʻaaoga ai le tulafono a Biot-Savart poʻo le tulafono a Ampère, e fuafua i tulaga patino. O le fanua maneta e faʻailoa mai e le vector B ma e iai iunite o Tesla (T).
Fesili Fa'ata'ita'i ma Talanoaga
Fesili 1: Fanua Maneta i le Ogatotonu o se Li'o e Aveina le Tafe
Fesili: Fuafua le telē o le fanua maneta i le ogatotonu o se uaea faataamilomilo e iai le radius R ma o loʻo tauaveina se tafe eletise I.
Talanoaga:
E mafai ona fuafuaina le fanua maneta i le ogatotonu o se uaea faataamilomilo e faʻaaoga ai le tulafono a Biot-Savart lea e faapea mai:
\[ B = \frac{\mu_0 I}{2R} \]
di mana:
– \( \mu_0 \) = le mafai ona sosolo i totonu o le masini ( \( \mu_0 = 4\pi \times 10^{-7} \, \text{T m/A} \) )
– I = tafega eletise i totonu o le matasele
– R = le lapo'a o le li'o
Faapea o le R = 0,1 m ma le I = 5 A, o le tele o le fanua maneta i le ogatotonu o le li'o e faapea:
\[ B = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 5}{2 \times 0,1} = \frac{2\pi \times 10^{-6}}{0,1} = 2\pi \times 10^{-5} \, \text{T} \]
O lea la, o le telē o le fanua maneta i le ogatotonu o le li'o e tusa ma le \( 6,28 \times 10^{-5} \, \text{T} \).
Fesili 2: Fanua Maneta i luga o se Uaea e Aveina le Tafe Sa'o
Fesili: Fuafua le fanua maneta i se mamao d mai se uaea umi sa'o o lo'o tauaveina se eletise I.
Talanoaga:
Mo le faʻamaoniaina o le fanua maneta o loʻo siomia ai se uaea saʻo e feaveaʻi le eletise, matou te faʻaaogaina le tulafono a Ampere, lea e faʻapea:
\[ B = \frac{\mu_0 I}{2\pi d} \]
di mana:
– \( \mu_0 \) = avanoa e mafai ona fa'aogaina i le gaogao
– I = tafega eletise i totonu o le uaea
– d = mamao mai le uaea
Faapea o le I = 10 A ma le d = 0,02 m, ona:
\[ B = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 10}{2\pi \times 0,02} = \frac{4 \times 10^{-6} \times 10}{0,02} = 2 \times 10^{-4} \, \text{T} \]
O lea la, o le telē o le fanua maneta i le mamao e 0,02 mita mai le uaea o le \( 2 \times 10^{-4} \, \text{T} \).
Fesili 3: Fanua Maneta i le va o Uaea e Lua e Feaveaʻi Tafe i le Taimi e Tutusa
Fesili: E lua uaea e feaveaʻi le tafe tutusa e vaeluaina i le mamao d ma e tofu le tafe ma le I1 ma le I2. Fuafua le fanua maneta i le ogatotonu i le va o uaea e lua.
Talanoaga:
Ina ia fuafua le fanua maneta i le ogatotonu i le va o uaea e lua, e tatau ona tatou amanaʻia le itu ma le tele o le fanua maneta e gaosia e uaea taʻitasi.
Faapea o le I1 = 5 A ma le I2 = 10 A, ma o le mamao i le va o uaea e lua e 0,1 m. O lona uiga o le mamao mai le ogatotonu i uaea taitasi e 0,05 m. E faʻavae i luga o le tulafono a Ampere:
Fanua maneta o le uaea 1 (B1) i le ogatotonu:
\[ B_1 = \frac{\mu_0 I_1}{2\pi (d/2)} = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 5}{2\pi \times 0,05} = 2 \times 10^{-5} \, \text{T} \]
Fanua maneta o le uaea 2 (B2) i le ogatotonu:
\[ B_2 = \frac{\mu_0 I_2}{2\pi (d/2)} = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 10}{2\pi \times 0,05} = 4 \times 10^{-5} \, \text{T} \]
Talu ai o loʻo i itu faʻafeagai itu e lua o fanua maneta i le ogatotonu, o le tele o le aofaʻi o le fanua maneta i le ogatotonu o le eseesega lea i le va o le B2 ma le B1:
\[ B_{\text{total}} = B_2 – B_1 = 4 \times 10^{-5} – 2 \times 10^{-5} = 2 \times 10^{-5} \, \text{T} \]
O lea la, o le telē o le fanua maneta i le ogatotonu i le va o uaea e lua o le \( 2 \times 10^{-5} \, \text{T} \).
Fesili 4: Fanua Maneta i le Autū o se Solenoid
Fesili: Fuafua le fanua maneta i totonu o se solenoid umi e n liliu i le iunite umi ma e feaveaʻi se eletise I.
Talanoaga:
Mo se solenoid umi, o le fanua maneta i le solenoid e toetoe lava a tutusa ma e fuafuaina e faʻaaoga ai le fua faʻatatau:
\[ B = \mu_0 n I \]
di mana:
– \( \mu_0 \) = avanoa e mafai ona fa'aogaina i le gaogao
– n = numera o liliu i le mita
– I = tafega eletise
Faapea o le solenoid e 1000 liliu i le mita ma e tafe le eletise e 2 A, ona:
\[ B = 4\pi \times 10^{-7} \times 1000 \times 2 = 8\pi \times 10^{-4} \, \text{T} \]
\[ B = 8 \times 3.14 \times 10^{-4} = 25.12 \times 10^{-4} \, \text{T} \]
O lea la, o le fanua maneta i totonu o le solenoid e tusa ma le \( 2.51 \times 10^{-3} \, \text{T} \).
I'uga
O le malamalama i fanua maneta o le ki lea i le tele o faʻaoga faʻatekonolosi faʻaonaponei. E ala i nei faʻataʻitaʻiga, e faʻamoemoe o le a maua e le au faitau se malamalamaga sili atu i le faʻagaioiga o fanua maneta i tulaga eseese, e pei o se uaea liʻo, se uaea saʻo, uaea tutusa e lua, ma se solenoid. O le faʻaauau pea ona faʻataʻitaʻi i le tele o faʻafitauli ma tulaga eseese o le a faʻamalosia atili ai lenei manatu.
