สนามแม่เหล็กเป็นภาพประกอบที่มีจุดมุ่งหมายเพื่ออธิบายและให้เห็นภาพว่าแรงแม่เหล็กมีการกระจายระหว่างวัตถุแม่เหล็กหรือรอบวัตถุแม่เหล็กอย่างไร
อย่างที่เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าแม่เหล็กมีสองขั้วที่เรียกว่าขั้วเหนือและขั้วใต้
หากนำแม่เหล็กเข้าใกล้แม่เหล็กอีกอันหนึ่งซึ่งมีขั้วชนิดเดียวกันแม่เหล็กทั้งสองจะเกิดแรงผลัก
มันจะแตกต่างกันถ้านำแม่เหล็กทั้งสองมาใกล้กับเสาประเภทอื่นผลลัพธ์จะได้รับแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน
การแสดงภาพสนามแม่เหล็ก
สนามแม่เหล็กสามารถมองเห็นได้สองวิธีคือ:
- อธิบายทางคณิตศาสตร์เป็นเวกเตอร์ เวกเตอร์แต่ละจุดในรูปแบบของลูกศรมีทิศทางและขนาดขึ้นอยู่กับขนาดของแรงแม่เหล็กที่จุดนั้น
- แสดงโดยใช้เส้น เวกเตอร์แต่ละตัวเชื่อมต่อกันด้วยเส้นต่อเนื่องและสามารถสร้างเส้นได้มากที่สุด วิธีนี้มักใช้เพื่ออธิบายสนามแม่เหล็ก
ลักษณะของเส้นสนามแม่เหล็ก
เส้นสนามแม่เหล็กมีลักษณะที่เป็นประโยชน์ในการวิเคราะห์กล่าวคือ
- แต่ละเส้นไม่เคยตัดกัน
- เส้นจะแน่นขึ้นในบริเวณที่สนามแม่เหล็กใหญ่ขึ้น สิ่งนี้บ่งชี้ว่ายิ่งเส้นสนามแม่เหล็กอยู่ใกล้มากเท่าใดแรงแม่เหล็กในพื้นที่ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
- เส้นเหล่านี้ไม่ได้เริ่มต้นหรือหยุดจากที่ใด ๆ แต่เส้นจะเป็นวงกลมปิดและยังคงเชื่อมต่ออยู่ในวัสดุแม่เหล็ก
- ทิศทางของสนามแม่เหล็กแสดงด้วยลูกศรบนเส้น บางครั้งลูกศรจะไม่ลากบนเส้นสนามแม่เหล็ก แต่สนามแม่เหล็กจะมีทิศทางจากขั้วเหนือ (เหนือ) ไปยังขั้วใต้ (ใต้) เสมอ
- เส้นเหล่านี้สามารถมองเห็นได้จริง วิธีที่ง่ายที่สุดคือการกระจายผงกรวดเหล็กรอบ ๆ แม่เหล็กและจะทำให้เกิดลักษณะเช่นเดียวกับเส้นสนามแม่เหล็ก
สูตรการวัดและสนามแม่เหล็ก
สนามแม่เหล็กเป็นปริมาณเวกเตอร์ดังนั้นจึงมีสองด้านในการวัดสนามแม่เหล็กคือขนาดและทิศทาง
ในการวัดทิศทางเราสามารถใช้เข็มทิศแม่เหล็ก หากเข็มทิศแม่เหล็กวางอยู่รอบ ๆ สนามแม่เหล็กเข็มของเข็มทิศก็จะไปตามทิศทางของสนามแม่เหล็กที่จุดนั้นเช่นกัน
อ่านเพิ่มเติม: ความหมายและความแตกต่างของคำพ้องเสียงคำพ้องเสียงและคำพ้องเสียงในสูตรสนามแม่เหล็กขนาดของสนามแม่เหล็กเขียนด้วยสัญลักษณ์ B ตามระบบสากลปริมาณมีหน่วยเป็น tesla (T) ซึ่งนำมาจากชื่อ Nikola Tesla
เทสลากำหนดว่าสนามแม่เหล็กมีแรงเท่าใด ตัวอย่างเช่นตู้เย็นขนาดเล็กจะสร้างสนามแม่เหล็ก 0.001 T.
มีวิธีหนึ่งในการสร้างสนามแม่เหล็กโดยไม่ต้องใช้แม่เหล็กคือโดยการนำกระแสไฟฟ้า
เมื่อเราส่งกระแสไฟฟ้าผ่านสายไฟ (ตัวอย่างเช่นโดยการเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่) เราจะมีสองปรากฏการณ์ ยิ่งกระแสไฟฟ้าไหลในสายเคเบิลมากเท่าใดสนามแม่เหล็กก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ในทำนองเดียวกันตรงกันข้าม
ตามกฎของแอมแปร์สนามแม่เหล็กถูกนำไปใช้ในหลาย ๆ ด้านเพื่อให้สมการบางส่วนมีดังนี้:
สูตรขนาดสำหรับสนามแม่เหล็ก
B = μ I / 2 π r
ข้อมูล:
- B = ขนาดของสนามแม่เหล็ก (T)
- μ = ค่าคงที่การซึมผ่าน (4π 10-7 Tm / A)
- ฉัน = กระแสไฟฟ้า (A)
- r = ระยะห่างจากสายเคเบิล (ม.)
สูตรสำหรับปริมาณกระแสไฟฟ้า
ผม = B 2πr / μ
ข้อมูล:
- B = ขนาดของสนามแม่เหล็ก (T)
- μ = ค่าคงที่การซึมผ่าน (4π 10-7 Tm / A)
- ฉัน = กระแสไฟฟ้า (A)
- r = ระยะห่างจากสายเคเบิล (ม.)
การกำหนดขั้วแม่เหล็กด้วยมือขวา
ในการหาทิศทางเราสามารถใช้หลักการมือขวา นิ้วหัวแม่มือคือทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าและอีกนิ้วหนึ่งแสดงทิศทางของสนามแม่เหล็กรอบเส้นลวด
ทิศทางของนิ้วหัวแม่มือที่ชี้ขึ้นแสดงทิศทางของกระแสไฟฟ้าด้วยสัญลักษณ์ i ในขณะที่ทิศทางของอีกสี่รัศมีแสดงถึงทิศทางของเขตข้อมูลเม็กเน็ตด้วยสัญลักษณ์ B ภาพด้านบนอยู่ในตำแหน่งแนวนอนและแนวตั้ง
ตัวอย่างปัญหาสนามแม่เหล็กและคำอธิบาย
ปัญหา 1
ลวดไฟฟ้า i = 4 A ดังแสดงด้านล่าง!
ระบุ:
- ความแรงของสนามแม่เหล็กที่จุด A
- ความแรงของสนามแม่เหล็กที่จุด B
- ทิศทางของสนามแม่เหล็กที่จุด A
- ทิศทางของสนามแม่เหล็กที่จุด B
อภิปรายผล:
เป็นที่รู้จัก
- ฉัน = 4 ก
- r A = 2 ม
- r B = 1 ม
การตั้งถิ่นฐาน
- B = μI / 2 π r A
- = 4 π 10 - 7 4/2 π 2
- = 4 10-7 ต
ดังนั้นสนามแม่เหล็กที่จุด A คือ 4 10-7 T
- B = μI / 2 π r B
- B = 4 π 10 - 7 4/2 π 1
- B = 8 10-7 ต
ดังนั้นสนามแม่เหล็กที่จุด B คือ 8 10-7 T
ในปัญหาในการขอทิศทางเราสามารถใช้กฎมือขวาโดยที่นิ้วหัวแม่มือจะถือว่าเป็นกระแสและอีกสี่นิ้วเป็นสนามแม่เหล็กขณะจับลวดที่จุด A
อ่านเพิ่มเติม: 24+ รูปแบบภาษา (ประเภทของวิชา) พร้อมด้วยความเข้าใจและตัวอย่างที่สมบูรณ์เพื่อให้ทิศทางของสนามแม่เหล็กที่จุด A อยู่ด้านนอกหรือไปทางผู้อ่าน
ในปัญหาที่ขอทิศทางเราสามารถใช้กฎมือขวาโดยที่นิ้วหัวแม่มือจะถือว่าเป็นกระแสไฟฟ้าและอีกสี่นิ้วเป็นสนามแม่เหล็กขณะจับลวดที่จุด B
เพื่อให้ทิศทางของสนามแม่เหล็กที่จุด B อยู่ในหรือห่างจากเครื่องอ่าน
ปัญหา 2
ดูภาพต่อไปนี้!
กำหนดขนาดและทิศทางของสนามแม่เหล็กที่จุด P!
อภิปรายผล
กระแส A จะสร้างสนามแม่เหล็กที่จุด P โดยมีทิศทางเข้าสู่สนามในขณะที่กระแส B จะสร้างสนามแม่เหล็กโดยมีทิศทางออกจากสนาม
ทิศทางตาม B aกำลังเข้าสู่สนาม
ปัญหา 3
ดูภาพด้านบนลวดที่มีกระแสไฟฟ้าวางอยู่ใกล้กับเข็มทิศแม่เหล็ก จำเป็นต้องใช้กระแสไฟฟ้า (และทิศทาง) เท่าใดในการยกเลิกสนามแม่เหล็กโลกกับเข็มทิศเพื่อไม่ให้เข็มทิศทำงาน
สนามแม่เหล็กโลกถูกสันนิษฐานว่าเป็น
อภิปรายผล
ใช้สูตรสนามแม่เหล็ก:
คุณสามารถหาปริมาณกระแสไฟฟ้า ได้แก่ :
คุณรู้ว่าระยะทาง r จากเข็มทิศถึงสายเคเบิลคือ 0.05 ม. รับแล้ว:
การใช้กฎมือขวาเราต้องวางนิ้วหัวแม่มือลงเพื่อให้นิ้วอื่น ๆ อยู่ในทิศทางตรงกันข้ามกับสนามแม่เหล็กของเข็มทิศ เพื่อให้ทิศทางของกระแสไฟฟ้าต้องทะลุกระดาษ / หน้าจอออกไปจากเรา
ปัญหา 4
ลวด A และ B อยู่ห่างกัน 1 เมตรและมีพลังงาน 1 A และ 2 A ตามลำดับตามทิศทางที่แสดงในรูปด้านล่าง
กำหนดตำแหน่งของจุด C ที่ความแรงของสนามแม่เหล็กเป็นศูนย์!
อภิปรายผล
เพื่อให้ความแรงของสนามเป็นศูนย์จุดแข็งของสนามที่ผลิตโดยลวด A และลวด B ต้องตรงข้ามและเท่ากัน ตำแหน่งที่เป็นไปได้คือทางซ้ายของสาย A หรือทางขวาของลวด B อันไหนที่จะใช้ให้จุดที่ใกล้กับความแรงของกระแสไฟฟ้าที่น้อย เพื่อให้ตำแหน่งอยู่ทางซ้ายของเส้น A เพียงแค่ตั้งชื่อระยะทางเป็น x
นี่คือคำอธิบายของวัสดุสนามแม่เหล็กและตัวอย่างปัญหา อาจมีประโยชน์.
อ้างอิง:
- เรื่องสนามแม่เหล็ก
- การทำความเข้าใจสนามแม่เหล็ก
- สนามแม่เหล็ก - สูตรคำจำกัดความเรื่องสมบูรณ์ตัวอย่างปัญหา
- สนามแม่เหล็ก: นิยามประเภทสูตรปัญหาตัวอย่าง