מאַגנעטישע קראַפט אויף קראַנט-טראָגנדיקן דראָט
די אנווענדונג פון מאַגנעטישע קראַפט צו אַ קראַנט-טראָגנדיקן דראָט איז אַ יסודותדיקער באַגריף אין עלעקטראָמאַגנעטיזם, אַ צווייַג פון פיזיק. די דערשיינונג איז ערשט אַנטדעקט געוואָרן דורך האַנס קריסטיאַן אָרסטעד אין 1820 ווען ער האָט באַמערקט אַז אַן עלעקטרישער קראַנט וואָס פליסט דורך אַ דראָט האָט אַפעקטירט אַ נאָענטע קאָמפּאַס נאָדל. די אַנטדעקונג האָט דעמאָנסטרירט די נאָענטע באַציִונג צווישן עלעקטריע און מאַגנעטיזם, וואָס וואָלט שפּעטער ווייטער אַנטוויקלט ווערן דורך וויסנשאַפֿטלער ווי אַנדרע-מאַריע אַמפּער און מיכאל פאַראַדיי.
אין דעם אַרטיקל וועלן מיר דיסקוטירן די גרונט־פּרינציפּן פון מאַגנעטישע קראַפט אויף אַ קראַנט־טראָגנדיקן דראָט, ווי די קראַפט אַרבעט, די אונטערלייגנדיקע געזעצן פון פיזיק, און עטלעכע פּראַקטישע אַפּליקאַציעס וואָס ווייַזן ווי איינפלוסרייך דאָס באַגריף איז אין וואָכעדיקן לעבן.
גרונטלעכע פּרינציפּן פון מאַגנעטישער קראַפט
ווען אַן עלעקטרישער שטראָם פליסט דורך אַ דראָט, ווערט אַ מאַגנעטישע פעלד פּראָדוצירט אַרום דעם דראָט. דאָס קען מען דערקלערן מיטן ביאָט-סאַוואַרט געזעץ, וואָס זאָגט אַז דאָס מאַגנעטישע פעלד \(\mathbf{B}\) אין אַ פּונקט אין פּלאַץ, וואָס ווערט געפֿירט דורך אַ שטראָם עלעמענט \(I\) אין דראָט, קען מען אויסרעכענען מיט דער פֿאָלגנדיקער גלייכונג:
\[ d\mathbf{ב} = \frac{\mu_0 I}{4\pi} \frac{d\mathbf{s} \times \mathbf{\hat{r}}}{r^2} \]
די מאנא:
– \(\mu_0\) איז די וואַקוום פּערמעאַביליטי,
– \(d\mathbf{s}\) איז דער לענג עלעמענט פון דעם דראָט,
– \(\mathbf{\hat{r}}\) איז אַן איינהייט וועקטאָר וואָס ווײַזט פֿון דעם איצטיקן עלעמענט צום פּונקט וואו דאָס פֿעלד ווערט אויסגערעכנט,
– \(r\) איז די דיסטאַנץ צווישן דעם איצטיקן עלעמענט און דעם פונקט.
די גלייכונג ווייזט אז דאס מאגנעטישע פעלד וואס ווערט פראדוצירט דורך א שטראם-טראגנדיקן דראט ווענדט זיך נישט נאר אין דעם שטראם, נאר אויך אין דער דיסטאנץ און אריענטאציע אין באצוג צו דעם שטראם-טראגנדיקן עלעמענט. דאס רעזולטירנדיקע מאגנעטישע פעלד איז א קאנצענטרישער קרייז וואס ארומרינגלט דעם דראט, און זיין ריכטונג קען באשטימט ווערן מיטן רעכטן-האנטיקן כלל.
מאַגנעטישע קראַפט אויף קראַנט-טראָגנדיקן דראָט
די מאַגנעטישע קראַפט וואָס אַקט אויף אַ קראַנט-טראָגנדיקן דראָט אין אַן אויסערלעכן מאַגנעטישן פעלד קען באַשריבן ווערן דורך אַמפּער'ס געזעץ, וואָס זאָגט אַז די קראַפט \(\mathbf{F}\) אויף אַ דראָט-עלעמענט פון לענג \(dl\) וואָס טראָגט אַ קראַנט \(I\) אין אַ מאַגנעטישן פעלד \(\mathbf{B}\) ווערט געגעבן דורך:
\[ d\mathbf{F} = איך (d\mathbf{l} \times \mathbf{B}) \]
די געזעץ ווייזט אז די קראַפט אויף אַ דראָט איז נישט נאָר אָפּהענגיק פֿון דעם קראַנט און דער לענג פֿון דעם דראָט עלעמענט, נאָר אויך פֿון דער אָריענטאַציע פֿון דעם דראָט עלעמענט אין באַצוג צו דעם מאַגנעטישן פֿעלד. אויב דאָס מאַגנעטישע פֿעלד און די ריכטונג פֿון דעם דראָט קראַנט פֿאָרמען אַ געוויסן ווינקל, וועט די רעזולטירנדיקע קראַפט זיין אין אַ ריכטונג פּערפּענדיקולאַר צו ביידע וועקטאָרן.
אינטעגרירן די קראַפט איבער דער גאַנצער לענג פונעם דראָט גיט די גאַנצע קראַפט וואָס אַקטירט אויפן דראָט אין אַ מאַגנעטישן פעלד. עטלעכע אַפּליקאַציעס וואָס אילוסטרירן דעם באַגריף אַרייַננעמען עלעקטרישע מאָטאָרן, גענעראַטאָרן און סאָלענאָידן.
אמפער'ס געזעץ און די לאָרענץ קראַפט
אַמפּער האָט ווייטער אַנטוויקלט דעם אויבנדערמאָנטן געזעץ אין אַ מער אַלגעמיינעם געזעץ באַקאַנט ווי אַמפּער'ס געזעץ אין אינטעגראַלער פֿאָרעם, וואָס זאָגט אַז דער ליניע-אינטעגראַל פֿון דעם מאַגנעטישן פֿעלד \(\mathbf{B}\) אויף אַ פֿאַרמאַכטן וועג \(\mathbf{C}\) איז פּראָפּאָרציאָנעל צום גאַנצן קראַנט וואָס פֿליסט דורך יענער ייבערפֿלאַך:
\[ \oint_{\mathbf{C}} \mathbf{B} \cdot d\mathbf{l} = \mu_0 I_{\text{enc}} \]
כּמעט גלײַכצײַטיק מיט דעם פֿאָרמולירונג, האָט לאָרענץ בײַגעטראָגן אַ געזעץ וואָס באַשרײַבט די קראַפֿט וואָס ווירקט אויף אַ באַוועגלעכע לאָדונג אין אַן עלעקטרישן פֿעלד \(\mathbf{{E}\) און אַ מאַגנעטישן פֿעלד \(\mathbf{{B}\). די לאָרענץ קראַפֿט פֿאַר אַ לאָדונג \(q\) וואָס באַוועגט זיך מיט גיכקייט \(\mathbf{v}\) איז:
\[ \mathbf{F} = q(\mathbf{E} + \mathbf{v} \times \mathbf{B}) \]
אין פאַל פון אַ קראַנט-טראָגנדיקן דראָט, איז די גיכקייט \(\mathbf{v}\) פון די לאָדן אין דעם דראָט צוליב דעם קראַנט, אַזוי טראָגט די לאָרענץ קראַפט טאַקע ביי צו דער מאַגנעטישער קראַפט וואָס מיר זען ווירקן אויף דעם דראָט.
פּראַקטישע אַפּליקאַציעס
עלעקטריק מאָטאָר
איינע פון די מערסט באַקאַנטע אַפּליקאַציעס פון מאַגנעטישע קראַפט אין קראַנט-טראָגנדיקע דראָטן איז דער עלעקטרישער מאָטאָר. עלעקטרישע מאָטאָרן אַרבעטן אויף דעם פּרינציפּ אַז אַ קראַנט-טראָגנדיקער דראָט אין אַ מאַגנעטישן פעלד דערפאַרט אַ קראַפט וואָס פאַראורזאַכט באַוועגונג. למשל, אין אַ פּשוטן גלייכשטראָם מאָטאָר, ווערט אַ קאָמוטאַטאָר גענוצט צו זיכער מאַכן אַז קראַנט פליסט דורך די סעקציעס פון דראָט וואָס געפינען זיך אין דעם מאַגנעטישן פעלד, אַזוי האַלטן דעם ראָטאָר זיך ראָטירנדיק.
עלעקטרישער גענעראַטאָר
כּמעט דאָס פאַרקערטע פֿון אַן עלעקטרישן מאָטאָר, ניצט אַן עלעקטרישער גענעראַטאָר מעכאַנישע באַוועגונג צו פּראָדוצירן אַן עלעקטרישן קראַנט אין אַ דראָט וואָס איז געשטעלט אין אַ מאַגנעטישן פֿעלד. מיט אַנדערע ווערטער, ווען דער דראָט דרייט זיך אין אַ מאַגנעטישן פֿעלד, פֿאַראורזאַכט דאָס טוישנדיקע מאַגנעטישע פֿעלד דורך אים אַ וואָולטאַזש וואָס ווערט אינדוצירט אין דראָט לויט פֿאַראַדיי'ס געזעץ פֿון עלעקטראָמאַגנעטישן אינדוקציע.
סאָלענאָידן און עלעקטראָמאַגנעטן
א סאָלענאָיד איז אַ מיטל וואָס באַשטייט פֿון אַ שפּול דראָט וואָס פּראָדוצירט אַ מאַגנעטישן פֿעלד ווען אַן עלעקטרישער שטראָם ווערט דורכגעפֿירט דורך אים. סאָלענאָידן ווערן אָפֿט גענוצט ווי אַקטואַטאָרן אין פֿאַרשידענע מעכאַנישע און עלעקטראָנישע אַפּליקאַציעס. דאָס מאַגנעטישע פֿעלד וואָס ווערט גענערירט דורך אַ סאָלענאָיד קען קאָנטראָלירט ווערן דורך ווערייִרן די מאָס שטראָם וואָס פֿליסט דורך דעם דראָט.
קלאָוזינג
די מאַגנעטישע קראַפט אויף אַ קראַנט-טראָגנדיקן דראָט איז אַ יסודותדיקער באַגריף אין עלעקטראָמאַגנעטיזם וואָס האָט פֿילע אַפּליקאַציעס אין מאָדערנער טעכנאָלאָגיע. פֿון עלעקטרישע מאָטאָרן ביז גענעראַטאָרן און סאָלענאָידן, פֿאַרלאָזן זיך פֿיל פֿון אונדזערע טעגלעכע דעוויסעס און מאַשינען אויף דעם פּרינציפּ. אַ טיפֿער פֿאַרשטאַנד פֿון די געזעצן וואָס ליגן אונטער דער מאַגנעטישער קראַפט ניט נאָר פֿאַרברייטערט אונדזער פֿאַרשטאַנד פֿון ווי דער אוניווערס אַרבעט, נאָר עפֿנט אויך דעם פּאָטענציאַל פֿאַר צוקונפֿטיקע טעכנאָלאָגישע כידעש.
דאס פארשטאנד פון מאגנעטישע כוחות האט זיך אנטוויקלט פון פשוטע עקספערימענטן צו קאמפליצירטע אנווענדונגען אין מאדערנער טעכנאלאגיע, דעמאנסטרירנדיג די וויכטיקייט פון די דאזיגע ענטדעקונגען פארן פארשריט פון וויסנשאפט און אינזשעניריע. ווי מיר גייען ווייטער טיפער אריין, קענען מיר ערווארטן צו אנטדעקן נאך מער אינאוואטיווע וועגן צו נוצן די דאזיגע כוחות פאר דער פארבעסערונג פון מענטשהייט.
