Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè Ìjíròrò Magnetism
Oofa jẹ ohun adayeba pataki ati ohun ti o nifẹ si lati ka ninu fisiksi. Iṣẹlẹ yii ni ibatan si awọn agbara ti o waye laarin awọn oofa ati awọn ohun elo kan. Ni gbogbogbo, oofa le ṣalaye nipasẹ awọn imọran ti awọn aaye oofa, awọn ila agbara oofa, ati awọn ibaraenisepo laarin awọn oofa ati oofa pẹlu awọn ohun elo ferromagnetic, paramagnetic, ati diamagnetic. Ninu nkan yii, a yoo jiroro awọn iṣoro apẹẹrẹ pupọ ati awọn ijiroro wọn ti o ni ibatan si koko ti oofa.
Ìbéèrè 1: Ṣíṣe Àwárí Àwọn Pólù Mágnẹ́ẹ̀tì
Ìbéèrè: Magnet bar ní òpó méjì, òpó àríwá àti òpó gúúsù. Ṣàlàyé bí a ṣe lè dá àwọn ọ̀pá ti magnanet bar mọ̀ nípa lílo kọ́mpásì.
Ìjíròrò:
Láti dá àwọn ọ̀pá mágnẹ́ẹ̀tì igi mọ̀, lo kọ́mpásì. Àwọn ìgbésẹ̀ wọ̀nyí ni wọ̀nyí:
1. Fi kọ́mpasi náà sí ìpẹ̀kun kan ti ọ̀pá mágnẹ́ẹ̀tì náà.
2. Ṣàkíyèsí abẹ́rẹ́ kọ́mpásì tí ó fi àríwá àti gúúsù hàn.
3. Ọ̀pá mágnẹ́ẹ̀tì tó ń fa ìpẹ̀kun àríwá abẹ́rẹ́ kọ́mpásì ni ọ̀pá gúúsù ti mágnẹ́ẹ̀tì, nítorí pé ọ̀pá gúúsù ti mágnẹ́ẹ̀tì náà ló ń fà á mọ́ra láti apá àríwá abẹ́rẹ́ kọ́mpásì (èyí tó jẹ́ ọ̀pá gúúsù ti mágnẹ́ẹ̀tì).
4. Bákan náà, gbé kọ́mpásì náà sí ìpẹ̀kun kejì mágnẹ́ẹ̀tì ọ̀pá náà kí o sì tún ṣe àkíyèsí náà. Ìpẹ̀kun mágnẹ́ẹ̀tì tó fà ọ̀pá gúúsù abẹ́rẹ́ kọ́mpásì náà ni ọ̀pá àríwá mágnẹ́ẹ̀tì náà, nítorí pé ọ̀pá àríwá abẹ́rẹ́ kọ́mpásì náà ni ó fà mọ́ ọ̀pá gúúsù mágnẹ́ẹ̀tì náà.
Ìbéèrè 2: Pápá Oofa Ayíká Waya Tí Ó Ń Gbé Ọwọ́ Títọ́
Ìbéèrè: Wáyà gígùn tí ó tọ́ ní agbára iná mànàmáná ti 5 A. Pinnu ìtọ́sọ́nà pápá oofa tí ó yí wáyà náà ká ní ojú kan tí ó wà ní 10 cm sí wáyà náà.
Ìjíròrò:
A le pinnu aaye oofa ti o yi okun waya ti o ni agbara gbigbe taara ka nipa lilo ofin ọwọ ọtun. Eyi ni bi o ṣe le ṣe:
1. Fi ọwọ́ ọ̀tún rẹ mú wáyà náà, pẹ̀lú àtàǹpàkò rẹ tí ó ń tọ́ka sí ìtọ́sọ́nà ìṣàn omi lọ́wọ́lọ́wọ́ (láti rere sí odi).
2. Ìtọ́sọ́nà àwọn spokes tí a fi yí wáyà náà ká fi ìtọ́sọ́nà pápá mágnẹ́ẹ̀tì hàn.
Fún àpẹẹrẹ, tí a bá darí ìṣàn náà sí òkè (gẹ́gẹ́ bí àtàǹpàkò), nígbà náà ní ojú ibi tí ó wà ní 10 cm sí wáyà náà, pápá oofa náà yóò yípo sí ìhà ìṣípo ìka ọwọ́ ọ̀tún:
– Tí ojú ibi náà bá wà níwájú wáyà náà, ojú ibi tí ó ní mànàmáná náà yóò tọ́ka sí inú (sí ojú ìwé/ìbòjú).
– Tí ojú ibi tí ó wà lẹ́yìn wáyà náà bá wà, ojú ibi tí ó ní mànàmáná náà yóò tọ́ka síta (láti inú ìwé/ìbòjú).
Ìbéèrè 3: Agbára Lorentz lórí Àwọn Pátákó Tí Ń Gbé Lọ́wọ́lọ́wọ́
Ìbéèrè: Ẹ̀yà ara tí a ti gba agbára (+1.6 × 10^-19 C) tí ń rìn ní iyára 2 × 10^6 m/s wọ inú pápá oofa ti 0.01 T tí a darí síta láti ojú ìwé náà. Pinnu ìwọ̀n àti ìtọ́sọ́nà agbára Lorentz tí ẹ̀yà ara náà ní.
Ìjíròrò:
Agbára Lorentz lórí pàtákì tí a ti gba agbára nínú pápá mágnẹ́ẹ̀tì lè hàn nípasẹ̀ ìṣirò \( \vec{F} = q \vec{v} \times \vec{B} \).
– Iye agbara patiku, \(q\) = +1.6 × 10^-19 C
– iyàrá ìyẹ́ra, \( \vec{v} \) = 2 × 10^6 m/s (tí a gbà pé ó wà ní ìhà x-axis)
– àyè oofa, \( \vec{B} \) = 0.01 T (láti ojú ìwé náà, sí àyè z)
Fun itọsọna ti agbara:
1. Lo òfin ọwọ́ ọ̀tún lẹ́ẹ̀kan síi láti kọjá vektọ iyara (\( \vec{v} \)) àti pápá oofa (\( \vec{B} \)).
2. Àwọn ìka ọwọ́ ọ̀tún tẹ̀lé ìtọ́sọ́nà ìyára (ààyè x), wọ́n tẹ àwọn ìka náà sí òde ìwé náà (gẹ́gẹ́ bí àyè oofa ti ààyè z), lẹ́yìn náà ni àtàǹpàkò náà yóò ṣe ìtọ́sọ́nà agbára Lorentz (ààyè y).
A le ṣírò ìwọ̀n agbára Lorentz \( F \) gẹ́gẹ́ bí:
\[ F = q \cdot v \cdot B \cdot \sin \theta \]
Nítorí \( \theta \) = 90° (ìyára tí ó dúró ní ìpele pẹ̀lẹ́pẹ̀lẹ́ sí pápá oofa),
\[ F = (1.6 \igba 10^{-19} C) \cdot (2 \igba 10^6 m/s) \cdot (0.01 T) \sin (90°) \]
\[ F = 3.2 \nígbà 10^{-21} N \]
Ìtọ́sọ́nà agbára náà wà gẹ́gẹ́ bí ìtẹ̀ka ìka (sí ọ̀tún = y-axis rere).
Ìbéèrè 4: Pápá Oofa ní Àárín Solenoid
Ìbéèrè: A mọ̀ pé solenoid gígùn kan ní ìyípo 500 pẹ̀lú gígùn 0.5 m tí ó ní ìṣàn omi 2 A. Ṣírò bí pápá oofa ṣe tó wà láàárín solenoid náà.
Ìjíròrò:
A le ṣe iṣiro aaye oofa inu solenoid gigun nipa lilo agbekalẹ naa:
\[ B = \mu_0 n I \]
Dimana:
– \( B \): ìtóbi pápá oofa inu solenoid (Tesla)
– \( \mu_0 \): iye ìfàsẹ́yìn ìfàsẹ́yìn (\(4 \pi \igba 10^{-7} \: T \cdot m/A\))
– \( n \): iye awọn iyipo fun gigun ẹyọ kan (awọn iyipo/mita), ti a ṣe agbekalẹ bi \( n = \frac{N}{L} \)
– \( I \): iye ina ti n san nipasẹ solenoid (Amperes)
Nítorí náà,
– \( N = 500 \)
– \( L = 0.5 m \)
– \( n = \frac{500}{0.5} = 1000 \: iyipo/m \)
– \( I = 2 A \)
Bayi,
\[ B = \mu_0 \cdot n \cdot I \]
\[ B = (4 \pi \igba 10^{-7} T \cdot m/A) \cdot (1000 \: iyipo/m) \cdot 2 A \]
\[ B = 8 \pi \igba 10^{-4} T \]
\[ B \nnọ́mbà 2.51 \nígbà 10^{-3} T \]
Ìbéèrè 5: Ìfàsẹ́yìn Ẹ̀rọ-ìmọ́lẹ̀-ẹ̀rọ
Ìbéèrè: Ìsopọ̀ kan ní ìyípo 200, a sì gbé e sí pápá oofa tí ó yípadà láti 0.1 T sí 0.5 T ní 0.25 s. Ṣírò fóltéèjì tí a fà jáde nínú ìsopọ̀ náà.
Ìjíròrò:
A le ṣe iṣiro ifaseyin itanna nipa lilo ofin Faraday:
\[ \mathcal{E} = -N \frac{\Delta \Phi_B}{\Delta t} \]
Dímánà,
– \( \mathcal{E} \): fóltéèjì tí a fa (Fóltéèjì)
– \( N \): iye awọn iyipo
– \( \Delta \Phi_B \): ìyípadà nínú ìṣàn oofa (Wb)
– \( \Delta t \): ìyípadà nínú àkókò (àwọn)
Pẹ̀lú \(\Delta \Phi_B = B \cdot A \); níbi tí A jẹ́ agbègbè ìkọ́lé náà. Ṣùgbọ́n, tí agbègbè náà kò bá yípadà
\[ \mathcal{E} = -N \cdot \frac{\Delta B \cdot A}{\Delta t} \]
Láti ìgbà tí \(\Delta B = 0.5 T – 0.1 T = 0.4 T \),
fun
\[ \mathcal{E} = -200 \cdot \frac{0.4 T \cdot A}{0.25 s} \]
\[ \mathcal{E} = -320 \cdot A \]
Tí a kò bá fún wọn ní agbègbè pàtó kan (tí a gbà pé ó jọra),
Iye induction naa duro ni ila ti o da lori A.
A nireti pe awon apere awon isoro oofa yii yoo ran yin lowo lati ni oye awon ero ati awon lilo oofa. A maa n lo awon ero ati ilana wonyi nigbagbogbo ni orisirisi ipele eko ati ninu iwadi jinle.
