Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè Tí Ó Ń Jíròrò Àwọn Ibùdó Oofa
Agbègbè oofa jẹ́ èrò pàtàkì nínú ìmọ̀-ẹ̀rọ fisiksi tí ó ń ṣàlàyé bí agbára oofa ṣe ń bá àwọn ohun èlò oofa mu tàbí àwọn agbára iná mànàmáná tí ń gbé kiri. Kíkọ́ nípa àwọn pápá oofa ṣe pàtàkì gan-an nítorí pé ó ní àwọn ìlò tó gbòòrò, láti àwọn ẹ̀rọ itanna sí ìṣègùn sí ọkọ̀ òfúrufú. Àpilẹ̀kọ yìí yóò jíròrò àwọn àpẹẹrẹ díẹ̀ nípa kíkọ́ àwọn ìbéèrè nípa àwọn pápá oofa pẹ̀lú ìjíròrò àti àwọn ìdáhùn wọn, èyí tí a nírètí pé yóò ràn ọ́ lọ́wọ́ láti mọ èrò yìí dáadáa.
Lílóye Àwọn Ibùdó Oofa
Ni gbogbogbo, aaye oofa le waye nipasẹ oofa titilai tabi ina mọnamọna ti n ṣàn ninu okun waya. A ṣe iṣiro agbara aaye oofa ni aaye kan nipa lilo ofin Biot-Savart tabi ofin Ampere, da lori awọn ipo pataki. A ṣe afihan aaye oofa naa nipasẹ fekito B o si ni awọn iwọn ti Tesla (T).
Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè àti Ìjíròrò
Ìbéèrè 1: Ibùdó Magnetic ní Àárín Gbùngbùn Circle tí ń gbé Current
Ìbéèrè: Ṣírò bí agbára mágnẹ́ẹ̀tì ṣe tó ní àárín ìyípo wáyà oníyípo pẹ̀lú radius R àti gbígbé ìṣàn I.
Ìjíròrò:
A le ṣe iṣiro aaye oofa ti o wa ni aarin okun waya iyipo nipa lilo ofin Biot-Savart ti o sọ pe:
\[ B = \frac{\mu_0 I}{2R} \]
iṣẹ́ mi:
– \( \mu_0 \) = ìfàsẹ́yìn ìgbálẹ̀ ( \( \mu_0 = 4\pi \times 10^{-7} \, \text{T m/A} \) )
– I = ina mọnamọna ninu lupu
– R = rédíọ̀sì ti lupu naa
Ká sọ pé R = 0,1 m àti I = 5 A, nígbà náà ni ìwọ̀n pápá oofa ní àárín ìyípo náà jẹ́:
\[ B = \frac{4\pi \igba 10^{-7} \igba 5}{2 \igba 0,1} = \frac{2\pi \igba 10^{-6}}{0,1} = 2\pi \igba 10^{-5} \, \text{T} \]
Nítorí náà, ìwọ̀n agbára oofa ní àárín ìyípo náà jẹ́ nǹkan bí \( 6,28 \times 10^{-5} \, \text{T} \).
Ìbéèrè 2: Pápá Mágnẹ́ẹ̀tì Pẹ̀lú Wáyà Tí Ń Gbé Ìṣàn Títọ́
Ìbéèrè: Pinnu pápá oofa ni ijinna d lati okun waya gigun ti o ni ina I.
Ìjíròrò:
Láti fi ìdí ẹ̀rọ mànàmáná tí ó yí wayà tí ó ń gbé ìṣàn tààrà múlẹ̀, a lo òfin Ampere, èyí tí a sọ gẹ́gẹ́ bí:
\[ B = \frac{\mu_0 I}{2\pi d} \]
iṣẹ́ mi:
– \( \mu_0 \) = ìtújáde afẹ́fẹ́
– I = ina mọnamọna ninu okun waya naa
– d = ijinna lati okun waya
Ká sọ pé I = 10 A àti d = 0,02 m, nígbà náà:
\[ B = \frac{4\pi \igba 10^{-7} \igba 10}{2\pi \igba 0,02} = \frac{4 \igba 10^{-6} \igba 10}{0,02} = 2 \igba 10^{-4} \, \text{T} \]
Nítorí náà, ìwọ̀n pápá oofa ní ìjìnnà 0,02 mítà sí wáyà náà jẹ́ \( 2 \times 10^{-4} \, \text{T} \).
Ìbéèrè 3: Ibùdó okùn láàrín àwọn wáyà méjì tí wọ́n ń gbé ìṣàn omi
Ìbéèrè: Àwọn wáyà méjì tí wọ́n ń gbé ìṣàn omi ní ìpele méjì ni a yà sọ́tọ̀ nípa ìjìnnà d, ọ̀kọ̀ọ̀kan wọn sì ní ìṣàn omi I1 àti I2. Pinnu pápá mágnẹ́ẹ̀tì ní àárín ààrin àwọn wáyà méjèèjì.
Ìjíròrò:
Láti ṣírò pápá oofa ní àárín àárín àwọn wáyà méjì, a gbọ́dọ̀ gba ìtọ́sọ́nà àti bí pápá oofa ṣe ń lọ tí wáyà kọ̀ọ̀kan ń ṣe.
Ká sọ pé I1 = 5 A àti I2 = 10 A, àti pé àyè láàárín àwọn wáyà méjèèjì jẹ́ 0,1 m. Lẹ́yìn náà, àyè láti àárín sí wáyà kọ̀ọ̀kan jẹ́ 0,05 m. Dá lórí òfin Ampere:
Aaye oofa ti waya 1 (B1) ni aarin:
\[ B_1 = \frac{\mu_0 I_1}{2\pi (d/2)} = \frac{4\pi \igba 10^{-7} \igba 5}{2\pi \igba 0,05} = 2 \igba 10^{-5} \, \text{T} \]
Aaye oofa ti waya 2 (B2) ni aarin:
\[ B_2 = \frac{\mu_0 I_2}{2\pi (d/2)} = \frac{4\pi \igba 10^{-7} \igba 10}{2\pi \igba 0,05} = 4 \igba 10^{-5} \, \text{T} \]
Níwọ́n ìgbà tí àwọn pápá mágnẹ́ẹ̀tì méjì wà ní ìtọ́sọ́nà òdìkejì ní àárín, ìwọ̀n gbogbo pápá mágnẹ́ẹ̀tì ní àárín ni ìyàtọ̀ láàrín B2 àti B1:
\[ B_{\text{total}} = B_2 – B_1 = 4 \times 10^{-5} – 2 \times 10^{-5} = 2 \times 10^{-5} \, \text{T} \]
Nítorí náà, ìwọ̀n agbára oofa ní àárín láàrín àwọn wáyà méjèèjì jẹ́ \( 2 \times 10^{-5} \, \text{T} \).
Ìbéèrè 4: Pápá Oofa ní Inú Solenoid kan
Ìbéèrè: Ṣírò pápá oofa inú solenoid gígùn kan tí ó ní ìyípo n fún gígùn ẹyọ kan tí ó sì ní ìṣàn I.
Ìjíròrò:
Fún solenoid gígùn, pápá oofa ninu solenoid fẹrẹ jẹ́ deedee ati pe a ṣe iṣiro rẹ nipa lilo idogba:
\[ B = \mu_0 n I \]
iṣẹ́ mi:
– \( \mu_0 \) = ìtújáde afẹ́fẹ́
– n = iye awọn iyipo fun mita kan
– I = ina mọnamọna
Ká sọ pé solenoid ní àwọn ìyípo 1000 fún mítà kan àti ìṣàn 2 A, nígbà náà:
\[ B = 4\pi \igba 10^{-7} \igba 1000 \igba 2 = 8\pi \igba 10^{-4} \, \ọ̀rọ̀{T} \]
\[ B = 8 \igba 3.14 \igba 10^{-4} = 25.12 \ìgbà 10^{-4} \, \ọ̀rọ̀{T} \]
Nítorí náà, pápá oofa inu solenoid jẹ́ bíi \( 2.51 \times 10^{-3} \, \text{T} \).
Ipari
Lílóye àwọn pápá mágnẹ́ẹ̀tì jẹ́ pàtàkì fún ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun èlò ìmọ̀-ẹ̀rọ òde-òní. Nípasẹ̀ àwọn àpẹẹrẹ wọ̀nyí, àwọn òǹkàwé yóò ní òye tó dára jù nípa bí àwọn pápá mágnẹ́ẹ̀tì ṣe ń ṣiṣẹ́ ní onírúurú ipò, bí ìlù wáyà yíká, wáyà títọ́, wáyà méjì tí ó jọra, àti solenoid. Ìtẹ̀síwájú nínú ṣíṣe pẹ̀lú onírúurú ìṣòro àti ipò yóò mú kí èrò yìí túbọ̀ lágbára sí i.
