Ho Utloisisa Masimo a Magnetic Lithapong tse Jarang Hona Joale
Pendahuluan
Masimo a makenete ke ketsahalo ea tlhaho e khahlileng batho ka makholo a lilemo. Tsela e 'ngoe ea ho hlahisa matla a makenete ke ka ho fetisa motlakase ka terata e tsamaisang motlakase. Ketsahalo ena e ile ea bonoa ka lekhetlo la pele ke Hans Christian Ørsted ka 1820, ea ileng a bontša hore motlakase o ka hlahisa matla a makenete. Sehlooho sena se tla teba haholoanyane matla a makenete a hlahisoang ke terata e tsamaisang motlakase, melao ea eona le ts'ebeliso ea eona bophelong ba letsatsi le letsatsi.
Ho Utloisisa Masimo a Magnetic le Mehopolo ea Motheo
Matla a makenete ke sebaka se potolohileng makenete kapa motlakase o phallang, o etsang hore matla a makenete a sebelisoe linthong tse ling tse ka har'a tšimo eo. Tšimo ena e emeloa ke mela ea matla a makenete e tsoang palong e ka leboea ea makenete 'me e kena palong e ka boroa ea makenete. Ha mela ena ea matla a makenete e le haufi, matla a makenete a ba matla le ho feta.
Ha motlakase o phalla ka har'a conductor, joalo ka terata, o hlahisa matla a makenete a chitja ho potoloha terata. Tsela eo tšimo e tsamaeang ka eona e ka fumanoa ka ho sebelisa molao oa letsoho le letona, moo monoana o motona oa letsoho le letona o supang lehlakoreng la motlakase, 'me menoana e meng, e kobehileng, e bontša tsela eo matla a makenete a tsamaeang ka eona.
Molao oa Biot-Savart
E 'ngoe ea melao ea motheo e hlalosang matla a makenete a hlahisoang ke motlakase ke Molao oa Biot-Savart. Molao ona o reheletsoe ka litsebi tse peli tsa fisiks tsa Mafora, Jean-Baptiste Biot le Félix Savart, ba ileng ba o theha ka lekhetlo la pele mathoasong a lekholo la bo19 la lilemo.
Tekanyo ea Biot-Savart e bolela hore matla a makenete (dB) sebakeng se itseng se hlahisoang ke karolo ea hona joale e sa lekanyetsoang (Idl) ke:
\[ dB = \frac{{\mu_0}}{{4\pi}} \frac{{Idl \times \hat{r}}}{{r^2}} \]
Moo:
– \( dB \) ke matla a makenete a manyane a sa feleng.
– \( \mu_0 \) ke phetolo ya vacuum permeability, boleng ba yona bo ka ba \( 4\pi \times 10^{-7} \) Tm/A.
– \(I \) ke motlakase.
– \( dl \) ke karolo e telele ea terata e tsamaisang motlakase.
– \( \hat{r} \) ke vekthara ya yuniti ya karolo ya hajwale ho ya ntlheng ya ho shebella.
– \( r \) ke sebaka se pakeng tsa karolo ya hajwale le ntlha ya ho shebella.
Ho tsoa ho equation ena, re ka bona hore matla a makenete a hlahisoang ke motlakase a lekana ka ho toba le boholo ba motlakase 'me a lekana ka tsela e fapaneng le sekwere sa sebaka ho tloha terata.
Molao oa Ampere
Ntle le Molao oa Biot-Savart, Molao oa Ampère le oona oa bohlokoa ho utloisiseng matla a makenete a potolohileng terata e tsamaisang motlakase. Molao ona o ile oa qalisoa ka lekhetlo la pele ke André-Marie Ampère ka 1826. Molao oa Ampère o re karolo ea mola oa matla a makenete (B) tseleng e koetsoeng (lupu) e lekana le kakaretso ea matla a phallang ka lupu. Ho ea ka lipalo, e hlalosoa e le:
\[ \ntlha B \cdot dl = \mu_0 I_{\text{total}} \]
Moo:
– \( B \) ke matla a makenete.
– \( dl \) ke karolo ya bolelele ba tsela e kwetsweng.
– \( I_{\text{total}} \) ke phallo yohle e phallang tseleng e kwetsweng.
Molao oa Ampere o thusa haholo ho baleng masimo a makenete bakeng sa li-geometri tse lekanang joalo ka lithapo tse otlolohileng, li-solenoid le li-toroids.
Tšimo ea Magnetic e Potolohileng Terata e Otlolohileng e Jarang Motlakase
Tereng e telele e otlolohileng e nang le motlakase \( I \), matla a makenete a e potileng a ka baloa ho sebelisoa Molao oa Ampere. A re re re khetha tsela e chitja ea radius \( r \) e bohareng ba terata, matla a makenete \( B \) a hole \( r \) ho tloha terata a tla lula a sa fetohe tseleng eo. Ka ho nkela Molao oa Ampere sebaka, re fumana:
\[ B \cdot 2\pi r = \mu_0 I \]
Kahoo, matla a makenete a potileng terata e otlolohileng ke:
\[ B = \frac{{\mu_0 I}}{{2\pi r}} \]
Sena se bontša hore matla a makenete a lekana le motlakase o phallang ka hara terata 'me a lekana ka tsela e fapaneng le sebaka se tlohang terata.
Tšimo ea Magnetic e Potolohileng Solenoid
Solenoid ke khoele e telele ea terata, hangata e le cylindrical, e hlahisang matla a makenete a matla ha motlakase o phalla ka har'a eona. Matla a makenete a ka hare ho solenoid a batla a lekana 'me a ka baloa ho sebelisoa Molao oa Ampere. Haeba solenoid e na le liphetho tse potileng bolelele ba yuniti 'me motlakase o phalla ka har'a terata, matla a makenete a ka hare ho solenoid ke:
\[ B = \mu_0 n I \]
Matla a makenete a ka ntle ho solenoid a ka hlokomolohuoa hobane a fokola haholo ha a bapisoa le matla a ka hare.
Tšebeliso ea Matla a Magnetic ho tloha Terata e Jarang Hona Joale
Ho utloisisa matla a makenete a hlahisoang ke maqhubu a motlakase ho bohlokoa bakeng sa mahlale a mangata a sejoale-joale:
1. Transformer
Li-transformer ke lisebelisoa tse sebelisetsoang ho fetola motlakase oa motlakase. Li sebetsa ho latela molao-motheo oa ho kenya motlakase ka motlakase, moo matla a makenete a fetohang a bakang motlakase ka har'a terata. Transformer e na le likhoele tse peli tsa terata, ea mantlha le ea bobeli, tse pota-potileng karolo ea tšepe. Ha motlakase o phalla ka har'a khoele ea mantlha, matla a makenete a hlahang a baka motlakase ka har'a khoele ea bobeli.
2. Mechini ea Motlakase le Lijenereithara
Dimotara tsa motlakase di fetola matla a motlakase hore e be matla a mechini ho sebediswa molaomotheo wa masimo a makenete. Ha motlakase o phalla ka hara khoele ya terata ka hare ho enjene, matla a makenete a hlahang a sebelisana le matla a makenete a makenete a tsitsitseng, a hlahisa matla a potolohang rotor. Ka lehlakoreng le leng, jenereithara e fetola matla a mechini hore e be matla a motlakase ka ho potoloha khoele ya terata tshimong ya makenete.
3. Solenoids le Electromagnets
Li-solenoid li sebelisoa lits'ebetsong tse ngata, tse kang li-relay, li-valve tsa solenoid, le li-actuator. Ha motlakase o phalla ka har'a solenoid, matla a makenete a matla a hlahisoa ka hare ho eona, a ka sebelisoang ho tsamaisa plunger kapa mokhoa o mong. Li-electromagnet li ka sebelisoa lisebelisoa tsa ho phahamisa, ho roba ha electromagnetic, le lisebelisoa tsa MRI lefapheng la bongaka.
4. Terata e tsamaisang lintho tse ngata haholo
Li-Superconductor ke thepa e se nang khanyetso ho hang mochesong o tlase haholo. Ha motlakase o phalla ka hara terata e tsamaisang motlakase, o ka hlahisa matla a makenete a matla haholo ntle le ho lahleheloa ke matla. Sena se thusa haholo theknolojing ea MRI, ho potlakisa likaroloana, le nts'etsopele ea li-reactor tsa fusion ea nyutlelie.
Qetello
Ho utloisisa masimo a makenete a hlahisoang ke lithapo tse tsamaisang motlakase ke motheo oa liketsahalo tse ngata le lits'ebetso tsa fisiks ea sejoale-joale. Ho tloha melaong ea motheo joalo ka melao ea Biot-Savart le Ampère ho ea ho bala masimo a makenete ka litlhophiso tse rarahaneng haholoanyane, melao-motheo ena e re thusa ho nts'etsapele mefuta e fapaneng ea mahlale a fetolang lefats'e. Ka lipatlisiso tse tsoelang pele le boqapi lefapheng lena, re ka lebella ho bona lits'ebetso tse ngata tsa theknoloji tse itšetlehileng ka masimo a makenete bophelong ba letsatsi le letsatsi.
