Magnetisk kraft: Definition, ligning & enheder (m /eksempler)
En overraskende opdagelse i den tidlige fysik var, at elektricitet og magnetisme er to sider af det samme fænomen: elektromagnetisme. Faktisk genereres magnetiske felter ved at bevæge elektriske ladninger eller ændringer i det elektriske felt. Som sådan virker magnetiske kræfter, ikke kun på noget magnetiseret, men også på bevægelige ladninger.
Definition af magnetisk kraft
Magnetkraften er kraften på et objekt på grund af interaktion med et magnetfelt.
SI-enheden for magnetisk kraft er Newton (N) og SI-enheden for magnetfelt er tesla (T).
Enhver, der har holdt to permanente magneter i nærheden af hinanden, har bemærket, at tilstedeværelse af en magnetisk kraft. Hvis to magnetiske sydpoler eller to magnetiske nordpoler bringes nær hinanden, er den magnetiske kraft frastødende, og magneterne skubber mod hinanden i modsatte retninger. Hvis modsatte poler bringes nær, er det attraktivt.
Men magnetfeltets grundlæggende oprindelse er bevægelsesladning. På mikroskopisk niveau sker dette på grund af bevægelser af elektroner i atomerne i magnetiserede materialer. Vi kan forstå oprindelsen af magnetiske kræfter mere eksplicit og derefter ved at forstå, hvordan et magnetfelt påvirker en bevægelig ladning. opladning eller strøm. Denne lov kan udtrykkes som et vektor krydsprodukt:
\\ fed F \u003d q \\ fed v \\ gange \\ fed B
for en ladning q Dette kan også skrives som: for elektrisk strøm I i en ledning med længden L Dette skyldes: Tips Hvis der også findes et elektrisk felt, inkluderer denne kraftlov udtrykket q Retningen til Lorentz-styrken bestemmes af højre håndreglen Eksempel 1: En positivt ladet alfa-partikel, der kører til højre, kommer ind i et ensartet 0,083 T magnetfelt med magnetfeltlinjer pegende ud af skærmen . Som et resultat bevæger det sig i en cirkel. Hvad er radius og retning for dets cirkulære bane, hvis partikelhastigheden er 2 × 10 5 m /s? (Massen på en alfapartikel er 6,64424 × 10 -27 kg, og den indeholder to positivt ladede protoner.) Når partiklen kommer ind i feltet ved hjælp af højre regel kan vi bestemme, at den vil oprindeligt opleve en nedadgående styrke. Når den ændrer retning i marken, ender den magnetiske kraft op med at pege mod midten af en cirkulær bane. Så dens bevægelse vil være med uret. For objekter, der gennemgår cirkulær bevægelse med konstant hastighed, gives netkraften af F net \u003d mv 2 /r. Eksempel 2 : Bestem kraften pr. Længde på enheden på to parallelle lige tråde i afstand r og fra hinanden bære strøm I. Da feltet og strømmen er i rette vinkler, er kraften på den aktuelle bæretråd er F \u003d ILB Feltet på grund af en ledning er givet af: Så kraften pr. Enhedens længde, der føltes af den ene ledning på grund af den anden, er: Bemærk, at hvis strømningenes retning er den samme, viser højre regel os, at dette vil være attraktivt for ce. Hvis strømme er mod hinanden tilpasset, vil det være frastødende.
bevæger sig med hastighed v i magnetfelt B. størrelsen af resultatet forenkles til F \u003d qvBsin (θ)
hvor θ
er vinklen mellem v og B. (Så kraften er maksimal, når v og B er vinkelret, og 0 når de er parallelle.)
i felt B.
\\ bold IL \u003d \\ frac {q} {\\ Delta t} L \u003d q \\ frac {L} {\\ Delta t} \u003d q \\ bold v
E til også at omfatte den elektriske kraft, hvor E er det elektriske felt.
. Hvis du peger pegefingeren på din højre hånd i den retning, hvor en positiv ladning bevæger sig, og din langfingre i magnetfeltets retning, giver tommelfingeren retningen for styrken. (For en negativ ladning vipper retningen.)
Eksempler
Indstilling af dette lig med den magnetiske kraft, kan vi derefter løse for r
:
\\ frac {mv ^ 2} {r} \u003d qvB \\ implicerer r \u003d \\ frac {mv} {qB} \u003d \\ frac { (6.64424 \\ gange10 ^ {- 27}) (2 \\ gange 10 ^ 5)} {(2 \\ gange 1.602 \\ gange 10 ^ {- 19}) (0,083)} \u003d 0,05 \\ tekst {m}
, så kraften pr. enhedslængde vil være F /L \u003d IB.
B \u003d \\ frac {\\ mu_0I} {2 \\ pi r}
\\ frac {F} {L} \u003d IB \u003d \\ frac { \\ mu_0I ^ 2} {2 \\ pi r}
Varme artikler
-
Typerne af enkle maskiner fundet i dit hjemDe fleste af de maskiner, du møder i hverdagen er komplekse. Bryd dem dog ned til deres mindste dele, og du er tilbage med enkle maskiner: hjul, løftestænger, kiler og skruer. Simple maskiner forstørr -
Sådan rives en bygningAt rive en bygning er ikke så let, da filmskabere får dig til at tro. Det kræver snarere omhyggelig og detaljeret planlægning for sikkert at nedbringe en flerhistorisk struktur. Udførelse af en nedriv -
Hvad måler den latente fordampningsvarme?Den latente fordampningsvarme er den mængde varmeenergi, der skal tilsættes en væske ved kogepunktet for at fordampe den. Varmen kaldes latent, fordi den ikke opvarmer væsken. Det overvinder blot d -
Faser i månens aktiviteter til børnAktiviteter, der lærer børnene månens faser hjælper med at give dem en stærkere forståelse af konceptet. Modellerne og aktiviteterne giver dig mulighed for at demonstrere, hvordan hver fase af månen o