విద్యుత్ ప్రవాహం, విద్యుత్ ఆవేశం, అయస్కాంత క్షేత్రం, అయస్కాంత బలం

విద్యుత్ ప్రవాహం, విద్యుత్ ఆవేశం, అయస్కాంత క్షేత్రం, అయస్కాంత బలం గురించిన వ్యాసాలు

1819లో, హన్స్ క్రిస్టియన్ ఓర్‌స్టెడ్ (1777-1851) అనే డానిష్ శాస్త్రవేత్త అయస్కాంతత్వం మరియు విద్యుత్ ప్రవాహాలు లేదా కదిలే ఆవేశాల మధ్య సంబంధాన్ని కనుగొన్నాడు. విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్న తీగకు సమీపంలో దిక్సూచి సూది ఉన్నప్పుడు, అది పక్కకు తిరుగుతుందని అతను కనుగొన్నాడు. విద్యుత్ ప్రవాహం లేనప్పుడు, దిక్సూచి సూది ఉత్తరం వైపు చూపిస్తుంది.

దిక్సూచి సూది ఒక అయస్కాంతం, కాబట్టి దానిని అయస్కాంత బలం ద్వారా కదిలించవచ్చు. అయస్కాంత బలం (F) ఎక్కడి నుండి వస్తుంది? దిక్సూచి సూదికి సమీపంలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని మోసుకెళ్లే ఒక తీగ ఉంది, కాబట్టి అయస్కాంత బలం తప్పనిసరిగా విద్యుత్ ప్రవాహం ద్వారానే ప్రయోగించబడుతుంది.

పక్కన ఉన్న చిత్రాన్ని చూడండి. కుడిచేతి నియమాన్ని ఉపయోగించి విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క దిశను మరియు అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క దిశను కనుగొనవచ్చు. విద్యుత్ ప్రవాహం (I) పైకి ప్రవహిస్తే, అయస్కాంత క్షేత్రం (B) యొక్క దిశ ఎడమవైపు చూపిన విధంగా ఉంటుంది. విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క దిశ క్రిందికి ఉంటే, అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క దిశ కుడివైపు చూపిన విధంగా ఉంటుంది.

అయస్కాంత క్షేత్రం విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్న తీగపై బలాన్ని ప్రయోగిస్తుంది

ఇంతకుముందు, విద్యుత్ ప్రవాహం అయస్కాంత దిక్సూచి సూదిపై బలాన్ని ప్రయోగించగలదని వివరించబడింది. ఒక అయస్కాంతం కూడా విద్యుత్ ప్రవాహంపై బలాన్ని ప్రయోగించగలదా?

ఒక అయస్కాంతం యొక్క ఉత్తర, దక్షిణ ధ్రువాల మధ్య విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని మోసుకెళ్లే ఒక తీగను ఉంచారని అనుకుందాం. అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క దిశను ఉత్తర ధ్రువం నుండి దక్షిణ ధ్రువం వైపుకు ఒక బాణంతో సూచిస్తారు. విద్యుత్ ప్రవాహం (I) యొక్క దిశను ఎరుపు బాణంతో సూచిస్తే, అప్పుడు ఒక అయస్కాంత బలం (F) ఏర్పడుతుంది, దాని దిశను నీలం బాణంతో సూచిస్తారు.

అయస్కాంత బలం F యొక్క దిశ, విద్యుత్ ప్రవాహం I యొక్క దిశకు మరియు అయస్కాంత క్షేత్రం B యొక్క దిశకు లంబంగా ఉంటుంది.

కుడిచేతి నియమాన్ని ఉపయోగించి విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ, అయస్కాంత క్షేత్ర దిశ మరియు అయస్కాంత బలం దిశను నిర్ణయించవచ్చు.

అయస్కాంత బలం, విద్యుత్ ప్రవాహం మరియు అయస్కాంత క్షేత్రం మధ్య సంబంధాన్ని కింది సమీకరణం ద్వారా వ్యక్తీకరించవచ్చు.

F = BI l sin θ

F అనేది అయస్కాంత బలానికి చిహ్నం, B అనేది అయస్కాంత క్షేత్రానికి చిహ్నం, I అనేది విద్యుత్ ప్రవాహానికి చిహ్నం, l అనేది అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉన్న తీగ పొడవుకు చిహ్నం.

θ అనేది విద్యుత్ ప్రవాహ దిశకు మరియు అయస్కాంత క్షేత్ర దిశకు మధ్య ఉన్న కోణం. విద్యుత్ ప్రవాహం అయస్కాంత క్షేత్రానికి లంబంగా (90°) ఉంటే, అప్పుడు sin θ విలువ 1 అవుతుంది. సూత్రం F = BI l గా మారుతుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, విద్యుత్ ప్రవాహం అయస్కాంత క్షేత్రానికి సమాంతరంగా (0°) ఉంటే, అప్పుడు sin θ విలువ 0 అవుతుంది, అందువల్ల అయస్కాంత బలం 0 అవుతుంది.

అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని లెక్కించడానికి, పై సూత్రాన్ని ఈ విధంగా మార్చాలి: బి = ఎఫ్ / ఐ ఎల్.

అయస్కాంత బలానికి అంతర్జాతీయ ప్రమాణం న్యూటన్ (సంక్షిప్తంగా N), అయస్కాంత క్షేత్రానికి అంతర్జాతీయ ప్రమాణం టెస్లా (సంక్షిప్తంగా T). సెర్బియన్-అమెరికన్ ఆవిష్కర్త మరియు భౌతిక శాస్త్రవేత్త అయిన నికోలా టెస్లా (1856-1943) పేరు మీదుగా దీనికి టెస్లా అని పేరు పెట్టారు. పైన పేర్కొన్న అయస్కాంత క్షేత్ర సూత్రం ఆధారంగా, అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని న్యూటన్లు/ఆంపియర్ మీటర్ (N/A m) ప్రమాణాలలో కూడా వ్యక్తపరచవచ్చు. టెస్లాతో పాటు, అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని గాస్ (G) ప్రమాణాలలో కూడా వ్యక్తపరుస్తారు. జర్మన్ గణిత శాస్త్రవేత్త, ఖగోళ శాస్త్రవేత్త మరియు భౌతిక శాస్త్రవేత్త అయిన జోహన్ కార్ల్ ఫ్రెడ్రిక్ గాస్ (1777-1855) పేరు మీదుగా గాస్ వచ్చింది. 1G = 10⁻⁴T

అయస్కాంత క్షేత్రంలో కదిలే విద్యుత్ ఆవేశాలపై పనిచేసే అయస్కాంత బలం

ఒక అయస్కాంత క్షేత్రం విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్న తీగపై అయస్కాంత బలాన్ని ప్రయోగించగలదు. విద్యుత్ ప్రవాహాలు అంటే చలనంలో ఉన్న విద్యుత్ ఆవేశాలు, కాబట్టి ఒక అయస్కాంత క్షేత్రం కేవలం వాహక తీగలపైనే కాకుండా, స్వేచ్ఛగా కదులుతున్న విద్యుత్ ఆవేశాలపై కూడా అయస్కాంత బలాన్ని ప్రయోగించగలదు.

అయస్కాంత క్షేత్రంలో కదిలే విద్యుత్ ఆవేశాలపై పనిచేసే అయస్కాంత బలాన్ని లెక్కించే సూత్రం, మునుపటి అయస్కాంత బల సూత్రం F = BI l sin θ నుండి ఉద్భవించింది. I = q/t మరియు l = vt అయినందున, అయస్కాంత బల సూత్రం ఈ విధంగా మారుతుంది,

సూత్ర వివరణ: F = అయస్కాంత బలం, B = అయస్కాంత క్షేత్రం, q = విద్యుత్ ఆవేశం, v = ఆవేశం యొక్క చలన వేగం, θ = v మరియు B ల మధ్య కోణం

v అనేది B కి లంబంగా ఉంటే θ = 90^o, ఇక్కడ sin 90^o = 1. దీనికి విరుద్ధంగా, v అనేది B కి సమాంతరంగా ఉంటే θ = 0^o, ఇక్కడ sin 0^o = 0. కాబట్టి, v అనేది B కి లంబంగా ఉన్నప్పుడు అయస్కాంత బలం గరిష్టంగా ఉంటుంది మరియు v అనేది B కి సమాంతరంగా ఉన్నప్పుడు అయస్కాంత బలం సున్నాగా ఉంటుంది.

అయస్కాంత బలం F యొక్క దిశ, అయస్కాంత క్షేత్రం B కి లంబంగా మరియు విద్యుత్ ఆవేశం యొక్క వేగం v కి లంబంగా ఉంటుంది.