camp magnetic Este influența pe care o au sarcinile electrice în mișcare asupra spațiului care le înconjoară. Încărcările au întotdeauna un câmp electric, dar numai cele care sunt în mișcare pot genera efecte magnetice.
Existența magnetismului este cunoscută de mult timp. Vechii greci au descris un mineral capabil să atragă bucăți mici de fier: era piatra de lodere sau magnetitul.
Înțelepții Thales din Milet și Platon erau ocupați să înregistreze efecte magnetice în scrierile lor; apropo, știau și despre electricitatea statică.
Dar magnetismul nu a fost asociat cu electricitatea decât în secolul al XIX-lea, când Hans Christian Oersted a observat că busola se abate în vecinătatea unui fir conductor care transportă curent..
Astăzi știm că electricitatea și magnetismul sunt, ca să spunem așa, două fețe ale aceleiași monede.
Indice articol
În fizică, termenul camp magnetic este o cantitate vectorială, cu modul (valoarea sa numerică), direcție în spațiu și sens. Are și două semnificații. Primul este un vector care uneori se numește inducție magnetică și se notează cu B.
Unitatea de B în Sistemul Internațional de Unități este tesla, prescurtată T. Cealaltă magnitudine numită și câmp magnetic este H, de asemenea cunoscut ca si intensitatea câmpului magnetic și a cărui unitate este ampere / metru.
Ambele cantități sunt proporționale, dar sunt definite în acest fel pentru a lua în considerare efectele pe care le au materialele magnetice asupra câmpurilor care trec prin ele..
Dacă un material este plasat în mijlocul unui câmp magnetic extern, câmpul rezultat va depinde de acesta și, de asemenea, de propriul răspuns magnetic al materialului. Asa de B Da H sunt legate de:
B = μmH
Aici μm este o constantă care depinde de material și are unități adecvate astfel încât atunci când se înmulțește cu H rezultatul este tesla.
-Câmpul magnetic este o mărime vectorială, prin urmare are magnitudine, direcție și simț.
-Unitatea câmpului magnetic B în sistemul internațional este tesla, prescurtată ca T, în timp ce H este amper / metru. Alte unități care apar frecvent în literatură sunt Gauss (G) și Oersted.
-Liniile câmpului magnetic sunt întotdeauna bucle închise, lăsând un pol nord și intrând într-un pol sud. Câmpul este întotdeauna tangent la linii.
-Polii magnetici apar întotdeauna într-o pereche Nord-Sud. Nu este posibil să aveți un pol magnetic izolat.
-Întotdeauna provine din mișcarea sarcinilor electrice.
-Intensitatea sa este proporțională cu magnitudinea sarcinii sau curentul care o produce.
-Magnitudinea câmpului magnetic scade odată cu inversarea pătratului distanței.
-Câmpurile magnetice pot fi constante sau variabile, atât în timp, cât și în spațiu..
-Un câmp magnetic este capabil să exercite o forță magnetică asupra unei sarcini în mișcare sau asupra unui fir purtător de curent.
Un magnet cu bare are întotdeauna doi poli magnetici: polul nord și polul sud. Este foarte ușor să verificați dacă polii cu același semn se resping, în timp ce cei de diferite tipuri atrag.
Acest lucru este destul de similar cu ceea ce se întâmplă cu încărcăturile electrice. Se poate observa, de asemenea, că cu cât sunt mai apropiați, cu atât este mai mare forța cu care se atrag sau se resping reciproc..
Magneții cu bare au un model distinctiv de linii de câmp. Sunt curbe ascuțite, care părăsesc polul nord și intră în polul sud.
Un experiment simplu pentru a observa aceste linii este de a răspândi piliturile de fier pe partea de sus a unei foi de hârtie și de a pune un magnet de bare dedesubt..
Intensitatea câmpului magnetic este dată în funcție de densitatea liniilor de câmp. Acestea sunt întotdeauna cele mai dense în apropierea polilor și se răspândesc pe măsură ce ne îndepărtăm de magnet..
Magnetul este, de asemenea, cunoscut sub numele de dipol magnetic, în care cei doi poli sunt tocmai polii magnetici nord și sud.
Dar ele nu pot fi niciodată separate. Dacă tăiați magnetul în jumătate, veți obține doi magneți, fiecare cu polii săi nordici și sudici respectivi. Se numesc poli izolați monopoluri magnetice, dar până în prezent nu a fost posibil să se izoleze niciunul.
Se poate vorbi de diverse surse de câmp magnetic. Acestea variază de la minerale magnetice, trecând prin Pământul însuși, care se comportă ca un magnet mare, la electro-magneți..
Dar adevărul este că fiecare câmp magnetic își are originea în mișcarea particulelor încărcate.
Mai târziu vom vedea că sursa primordială a întregului magnetism se află în micii curenți din interiorul atomului, în principal cei care sunt produși din cauza mișcărilor electronilor din jurul nucleului și a efectelor cuantice prezente în atom..
Cu toate acestea, în ceea ce privește originea sa macroscopică, ne putem gândi la surse naturale și la surse artificiale..
Sursele naturale, în principiu, nu se „opresc”, sunt magneți permanenți, totuși trebuie luat în considerare faptul că căldura distruge magnetismul substanțelor..
În ceea ce privește sursele artificiale, efectul magnetic poate fi suprimat și controlat. Prin urmare, avem:
-Magneți de origine naturală, compuși din minerale magnetice precum magnetitul și maghemitul, ambii oxizi de fier, de exemplu.
-Curenți electrici și electro-magneți.
În natură există diferiți compuși care prezintă proprietăți magnetice remarcabile. Sunt capabili să atragă bucăți de fier și nichel, de exemplu, precum și alți magneți.
Oxizii de fier menționați, cum ar fi magnetitul și maghemitul, sunt exemple din această clasă de substanțe..
susceptibilitate magnetică este parametrul care este utilizat pentru a cuantifica proprietățile magnetice ale rocilor. Rocile magmatice de bază sunt cele cu cea mai mare susceptibilitate, datorită conținutului lor ridicat de magnetit.
Pe de altă parte, atâta timp cât aveți un fir care transportă curent, va exista un câmp magnetic asociat. Aici avem un alt mod de a genera un câmp, care, în acest caz, ia forma unor cercuri concentrice cu firul.
Direcția de mișcare a câmpului este dată de regula degetului mare drept. Când degetul mare al mâinii drepte indică în direcția curentului, cele patru degete rămase vor indica direcția în care sunt îndoite liniile câmpului..
Un electromagnet este un dispozitiv care produce magnetism din curenții electrici. Are avantajul de a putea activa și dezactiva după bunul plac. Când curentul încetează, câmpul magnetic dispare. În plus, intensitatea câmpului poate fi controlată și.
Electromagneții fac parte din diferite dispozitive, inclusiv difuzoare, hard disk-uri, motoare și relee, printre altele..
Existența unui câmp magnetic poate fi verificată B prin intermediul unei sarcini de testare electrică - numită ce- și lăsați-l să se miște cu viteză v. Pentru aceasta, prezența câmpurilor electrice și gravitaționale este exclusă, cel puțin pentru moment..
În acest caz, forța experimentată de sarcină ce, care se notează ca FB, se datorează în totalitate influenței câmpului. Calitativ, se observă următoarele:
-Mărimea FB este proporțional cu ce și repede v.
-Dacă v este paralel cu vectorul câmpului magnetic, magnitudinea FB este zero.
-Forța magnetică este perpendiculară pe ambele v ca B.
-În cele din urmă, magnitudinea forței magnetice este proporțională cu sen θ, fiind θ unghiul dintre vectorul viteză și vectorul câmpului magnetic.
Toate cele de mai sus sunt valabile atât pentru taxele pozitive, cât și pentru cele negative. Singura diferență este că direcția forței magnetice este inversată.
Aceste observații sunt de acord cu vectorul produs între doi vectori, astfel încât forța magnetică experimentată de o încărcare punctuală ce, care se mișcă cu viteză v în mijlocul unui câmp magnetic este:
FB = q v X B
Al cărui modul este:
FB = q.v.B.sen θ
Există mai multe moduri, de exemplu:
-Prin magnetizarea unei substanțe adecvate.
-Trecerea unui curent electric printr-un fir conductor.
Dar originea magnetismului în materie se explică prin amintirea că trebuie să fie asociată cu mișcarea sarcinilor.
Un electron care orbitează nucleul este în esență o mică buclă de curent închisă, dar capabilă să contribuie substanțial la magnetismul atomului. Există o mulțime de electroni într-o bucată de material magnetic.
Această contribuție la magnetismul atomului se numește moment magnetic orbital. Dar există mai multe, deoarece traducerea nu este singura mișcare a electronului. Acesta are și el rotire moment magnetic, un efect cuantic a cărui analogie este cea a unei rotații a electronului în jurul axei sale.
De fapt, momentul magnetic de rotire este principala cauză a magnetismului unui atom..
Câmpul magnetic este capabil să ia numeroase forme, în funcție de distribuția curenților care îl originează. La rândul său, poate varia nu numai în spațiu, ci și în timp sau ambele în același timp..
-În vecinătatea polilor unui electromagnet există un câmp aproximativ constant.
-Tot în interiorul unui solenoid se obține un câmp de intensitate ridicată și uniform, cu liniile de câmp direcționate de-a lungul axei axiale.
-Câmpul magnetic al Pământului se apropie destul de bine de câmpul unui magnet magnetic, în special în apropierea suprafeței. Mai departe, vântul solar modifică curenții electrici și îl deformează vizibil.
-Un fir care transportă curent are un câmp sub formă de cercuri concentrice cu firul.
În ceea ce privește dacă câmpul poate varia sau nu în timp, avem:
-Câmpuri magnetice statice, când nici amploarea, nici direcția lor nu se schimbă în timp. Câmpul unui magnet magnet este un bun exemplu al acestui tip de câmp. De asemenea, cele care provin din fire care transportă curenți staționari.
-Câmpuri variabile în funcție de timp, dacă oricare dintre caracteristicile lor variază în funcție de timp. O modalitate de a le obține este generatoarele de curent alternativ, care utilizează fenomenul inducției magnetice. Acestea se găsesc în multe dispozitive utilizate în mod obișnuit, de exemplu, telefoanele mobile.
Când este necesar să se calculeze forma câmpului magnetic produs de o distribuție a curenților, se poate folosi legea Biot-Savart, descoperită în 1820 de fizicienii francezi Jean Marie Biot (1774-1862) și Felix Savart (1791 -1841).).
Pentru unele distribuții curente cu geometrii simple, se poate obține direct o expresie matematică pentru vectorul câmpului magnetic.
Să presupunem că avem un segment de sârmă de lungime diferențială dl care transportă un curent electric Eu. Sârmă va fi, de asemenea, presupus a fi în vid. Câmpul magnetic care produce această distribuție:
-Scade cu inversul pătratului distanței până la fir.
-Este proporțional cu intensitatea curentului Eu care trece prin fir.
-Direcția sa este tangențială la circumferința razei r centrat pe fir și semnificația acestuia este dată, prin regula degetului mare drept.
-μsau = 4π. 10-7 T.m / A
-dB este un câmp magnetic diferențial.
-Eu este intensitatea curentului care curge prin fir.
-r este distanța dintre centrul firului și punctul în care doriți să găsiți câmpul.
-dl este vectorul a cărui magnitudine este lungimea segmentului diferențial dl.
-r este vectorul care merge de la fir până la punctul în care doriți să calculați câmpul.
Mai jos sunt două exemple de câmp magnetic și expresiile lor analitice.
Prin intermediul legii Biot-Savart este posibil să se obțină câmpul produs de un fir conductor finit subțire care poartă un curent I. Prin integrarea de-a lungul conductorului și luând cazul limitativ în care este foarte lung, magnitudinea câmpului rezultat:
Bobina Helmholtz este alcătuită din două bobine circulare identice și concentrice, la care este trecut același curent. Ele servesc la crearea unui câmp magnetic aproximativ uniform în interior.
Magnitudinea sa în centrul bobinei este:
Y este îndreptat de-a lungul axei axiale. Factorii ecuației sunt:
-N reprezintă numărul de rotații ale bobinelor
-Eu este magnitudinea curentului
-μsau este permeabilitatea magnetică a vidului
-R este raza bobinelor.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.