מאַגנעטישע פעלד אַרום עלעקטרישן קראַנט
Pengantar
א מאַגנעטישע פעלד איז א נאַטירלעכע דערשיינונג וואָס פּאַסירט אַרום אַן עלעקטרישן שטראָם. ווען אַן עלעקטרישער שטראָם פליסט דורך אַ קאַנדאַקטאָר, ווערט אַ מאַגנעטישע פעלד געשאפן אַרום אים. די דערשיינונג איז ערשט באמערקט געוואָרן דורך האַנס קריסטיאַן אָרסטעד אין 1820. אָרסטעד האָט אַנטדעקט אַז אַ קאָמפּאַס נאָדל האָט זיך אָפּגעבויגן ווען מען האָט זי געשטעלט לעבן אַ שטראָם-טראָגנדיקן דראָט, וואָס ווײַזט אויף דער אנוועזנהייט פון אַ מאַגנעטישע פעלד אַרום דעם דראָט. די אַנטדעקונג האָט געעפֿנט דעם וועג פֿאַר דער אַנטוויקלונג פון עלעקטראָמאַגנעטיזם, די באַזע פון אַ סך מאָדערנע טעכנאָלאָגיע.
גרונט טעאָריע
דאס מאַגנעטישע פעלד וואָס ווערט פּראָדוצירט דורך אַן עלעקטרישן שטראָם קען מען דערקלערן דורך דעם ביאָט-סאַוואַרט געזעץ און אַמפּערס געזעץ. דער ביאָט-סאַוואַרט געזעץ זאָגט אַז אַ מאַגנעטישע פעלד ווערט פּראָדוצירט דורך אַ קליין עלעמענט עלעקטרישן שטראָם. מאַטעמאַטיש, ווערט דאָס געזעץ אויסגעדריקט ווי:
\[ \mathbf{dB} = \frac{\mu_0}{4\pi} \frac{I \mathbf{dl} \times \mathbf{\hat{r}}}{r^2} \]
וואו:
– \(\mathbf{dB}\) איז דאָס מאַגנעטישע פעלד וואָס ווערט פּראָדוצירט דורך דעם עלעקטרישן קראַנט עלעמענט \(\mathbf{dl}\),
– \(\mu_0\) איז די וואַקוום פּערמעאַביליטי,
– \(I\) איז דער עלעקטרישער שטראָם,
– \(\mathbf{\hat{r}}\) איז אַן איינהייט וועקטאָר וואָס ווײַזט פֿון דעם איצטיקן עלעמענט צום אָבסערוואַציע פּונקט,
– \(r\) איז די דיסטאַנץ צווישן דעם איצטיקן עלעמענט און דעם אָבסערוואַציע־פונקט.
אמפער'ס געזעץ, פון דער אנדערער זייט, זאגט אז דאס מאגנעטישע פעלד וואס צירקולירט ארום א פארמאכטן שלייף איז פראפארציאנעל צום עלעקטרישן שטראם וואס פליסט דורך יענעם שלייף. מאטעמאטיש, ווערט דאס געזעץ אויסגעדריקט ווי:
\[ \oint \mathbf{B} \cdot d\mathbf{l} = \mu_0 I_{\text{encl}} \]
וואו:
– \(\mathbf{B}\) איז דאָס מאַגנעטישע פעלד,
– \(d\mathbf{l}\) איז אַ דרך עלעמענט,
– \(I_{\text{encl}}\) איז דער עלעקטרישער שטראָם וואָס איז אַרומגענומען דורך אַ פֿאַרמאַכטן וועג.
מאַגנעטישע פעלד אַרום אַ גלייכן דראָט
פֿאַר אַ גלייכן דראָט וואָס טראָגט אַן עלעקטרישן קראַנט, קען מען אויסרעכענען דאָס רעזולטירנדיקע מאַגנעטישע פֿעלד מיטן ביאָט-סאַוואַרט געזעץ. אין אַ דיסטאַנץ \(r\) פֿון דראָט, האָט דאָס מאַגנעטישע פֿעלד \(B\) אַ מאַגניטוד פֿון:
\[ B = \frac{\mu_0 I}{2\pi r} \]
דאס מאַגנעטישע פעלד איז אין דער פֿאָרעם פֿון אַ קרייז וואָס אַרומרינגלט דעם דראָט מיט דער ריכטונג באַשטימט דורך דער רעכטער האַנט־רעגל: אויב דער גראָבער פֿינגער פֿון דער רעכטער האַנט ווײַזט אין דער ריכטונג פֿונעם עלעקטרישן שטראָם, דאַן ווײַזן די פֿינגער וואָס קרייזן די ריכטונג פֿונעם מאַגנעטישן פֿעלד.
מאַגנעטיש פעלד אַרום אַ סאָלענאָיד
א סאָלענאָיד איז אַ לאַנגע שפּול דראָט מיט פילע דרייען. ווען אַן עלעקטרישער שטראָם פליסט דורך דעם סאָלענאָיד, ווערט אַ שטאַרק, איינהייטלעך מאַגנעטיש פעלד באשאפן אינעווייניק דעם סאָלענאָיד. דאָס מאַגנעטיש פעלד אַרויס דעם סאָלענאָיד איז זייער שוואַך און קען באַטראַכט ווערן ווי נישטיק. די גרייס פון דעם מאַגנעטישן פעלד אינעווייניק אַן אידעאַלן סאָלענאָיד קען אויסגערעכנט ווערן מיט:
\[ ב = \mu_0 n I \]
וואו:
– \(n\) איז די צאָל דרייען פּער איינהייט לענג פון די סאָלענאָיד,
– \(I\) איז דער עלעקטרישער שטראָם וואָס פליסט דורך דעם סאָלענאָיד.
אַפּליקאַציע פון מאַגנעטישן פעלד פון עלעקטרישן קראַנט
1. עלעקטרישע מאָטאָרן און דזשענעראַטאָרן
עלעקטרישע מאָטאָרן אַרבעטן אויף דעם פּרינציפּ אַז אַן עלעקטרישער שטראָם וואָס פליסט דורך אַ מאַגנעטיש פעלד פּראָדוצירט אַ קראַפט. פאַרקערט, גענעראַטאָרן אַרבעטן דורך אינדוצירן אַן עלעקטרישן שטראָם ווען אַ קאַנדאַקטאָר באַוועגט זיך דורך אַ מאַגנעטיש פעלד. ביידע דעוויסעס נוצן דעם מאַגנעטישן פעלד וואָס ווערט גענערירט דורך אַן עלעקטרישן שטראָם צו קאָנווערטירן עלעקטרישע ענערגיע אין מעכאַנישע ענערגיע, אָדער פאַרקערט.
2. טראַנספאָרמאַטאָר
טראַנספאָרמאַטאָרן ווערן גענוצט צו פאַרגרעסערן אָדער פאַרקלענערן דעם וואָולטאַזש אין אַן עלעקטרישן פאַרשפּרייטונג סיסטעם. טראַנספאָרמאַטאָרן אַרבעטן אויף דעם פּרינציפּ פון עלעקטראָמאַגנעטישע אינדוקציע, וואו אַ ענדערנדיק מאַגנעטיש פעלד גענערירט דורך אַן עלעקטרישן קראַנט אין דער ערשטיקער שפּול אינדוצירט אַן עלעקטרישן קראַנט אין דער צווייטיקער שפּול.
3. עלעקטראָמאַגנעטישע אינדוקציע
דער פענאמען פון עלעקטראמאגנעטישע אינדוקציע איז אנטדעקט געווארן דורך מייקל פאראדיי, וועלכער האט געזאגט אז א טוישנדיק מאגנעטיש פעלד קען אינדוצירן אן עלעקטרישן שטראם אין א קאנדוקטאר. דעם פרינציפ ווערט גענוצט אין פארשידענע אנווענדונגען ווי מעטאל דעטעקטארן, מיקראפאנען, און פארשידענע סענסארן.
אַוואַנסירטע פאָרשונג און אַנטוויקלונג
פאָרשונג אין מאַגנעטישע פעלדער און עלעקטרישע שטראָמען פאָרזעצט צו אַנטוויקלען זיך צוזאַמען מיט טעקנאַלאָגישע פֿאָרשריטן. עטלעכע אינטערעסאַנטע פאָרשונג געביטן אַרייַננעמען:
1. סופּערקאָנדוקטאָרן
סופּערקאַנדאַקטאָרס זענען מאַטעריאַלן וואָס קענען פירן עלעקטריע אָן קעגנשטעל ביי זייער נידעריקע טעמפּעראַטורן. דאָס מאַגנעטישע פעלד אַרום אַ סופּערקאַנדאַקטאָר ווייזט אויף אייגענאַרטיקע אייגנשאַפטן, ווי צום ביישפּיל דער מייַסנער עפֿעקט, אין וועלכן דאָס מאַגנעטישע פעלד ווערט אַוועקגענומען פֿון דעם סופּערקאַנדאַקטאָר מאַטעריאַל. פֿאָרשונג אין דעם פֿעלד צילט צו אַנטוויקלען הויך-טעמפּעראַטור סופּערקאַנדאַקטאָרס וואָס קענען אַרבעטן ביי מער פּראַקטישע טעמפּעראַטורן.
2. מאַגנעטאָרעאָלאָגישע און עלעקטראָרעאָלאָגישע פליסיקייטן
מאַגנעטאָרעאָלאָגישע (MR) און עלעקטראָרעאָלאָגישע (ER) פליסיקייטן זענען פליסיקייטן וועמענס וויסקאָסיטי קען געביטן ווערן דורך אַפּלייינג אַ מאַגנעטיש אָדער עלעקטריש פעלד. די פליסיקייטן ווערן גענוצט אין פֿאַרשידענע אַפּליקאַציעס ווי ווייבריישאַן דאַמפּינג און אינטעליגענטע קאַפּלינגז. פאָרשונג איז אָנגאָינג צו פֿאַרבעסערן די פאָרשטעלונג און פעסטקייט פון די פליסיקייטן.
3. פעראָמאַגנעטישע מאַטעריאַלן און נאַנאָטעכנאָלאָגיע
פעראָמאַגנעטישע מאַטעריאַלן האָבן שטאַרקע מאַגנעטיזאַציע און ווערן גענוצט אין אַ פאַרשיידנקייט פון דעוויסעס ווי מאַגנעטישע זכּרון און סענסאָרן. מיט אַדוואַנסאַז אין נאַנאָטעכנאָלאָגיע, קענען פעראָמאַגנעטישע מאַטעריאַלן ווערן אינזשענירט אויף דער נאַנאָמעטער וואָג צו פֿאַרבעסערן זייער פאָרשטעלונג און עפעקטיווקייט אין עלעקטראָנישע דעוויסעס.
קעסימפּולאַן
דאס מאַגנעטישע פעלד אַרום אַן עלעקטרישן קראַנט איז אַ פונדאַמענטאַלע דערשיינונג אין פיזיק וואָס האט פילע פּראַקטישע אַפּליקאַציעס אין וואָכעדיק לעבן און מאָדערנער טעכנאָלאָגיע. פֿאַרשטיין די מאַגנעטישע פעלדער דערמעגלעכט אונדז צו אַנטוויקלען דעוויסעס ווי עלעקטרישע מאָטאָרן, דזשענעראַטאָרן און טראַנספאָרמאַטאָרן, וואָס זענען קריטיש אין עלעקטרישע פאַרשפּרייטונג סיסטעמען און עלעקטראָניק. פאָרשונג אין דעם געביט פאָרזעצט צו פֿאָרשריטן, עפֿענענדיק נייע געלעגנהייטן אין סופּערקאַנדאַקטינג טעכנאָלאָגיע, אינטעליגענטע פליסיקייטן און פעראָמאַגנעטישע מאַטעריאַלן. מיט אַ טיפֿערן פֿאַרשטאַנד פֿון מאַגנעטישע פעלדער און עלעקטרישע שטראָמען, קענען מיר פאָרזעצן צו אַנטוויקלען מער עפֿעקטיווע און ינאָוואַטיווע טעכנאָלאָגיעס פֿאַר דער צוקונפֿט.
