Mga Magnetikong Patlang Na -Decode: Mga Prinsipyo, Pagsukat, at Praktikal na Paggamit

Ang mga magnetikong patlang at ang kanilang mga pakikipag -ugnay sa mga materyales at mga de -koryenteng alon ay pangunahing bahagi ng pisika.Marami silang gamit sa teknolohiya, gamot, at pang -araw -araw na buhay.Ang pag -aaral ng pahaba at pabilog na magnetic field ay tumutulong na ipaliwanag ang magnetic na pag -uugali sa iba't ibang mga sitwasyon, mula sa mga materyales sa pagsubok nang walang pinsala sa pag -inspeksyon ng mga guwang na bagay.Ang mga pamamaraan tulad ng Magnetometry, Electromagnets, at Simple Compass ay tumutulong sa amin na masukat at gamitin ang mga magnetic field nang tumpak sa parehong agham at industriya.Ang pag -unawa kung paano gumagana ang mga magnetic field sa paligid ng mga conductor, solenoids, at coils na pinakamahusay para sa pagdidisenyo ng mahusay na mga de -koryenteng circuit at magnetic na aparato.Ang mga prinsipyo tulad ng inductance at ang kanang kamay na panuntunan ay mahalaga para sa mga makabagong aplikasyon, mula sa mga makina ng MRI hanggang sa mga accelerator ng butil.Ang artikulong ito ay galugarin ang mga epekto ng mga magnetic field, kung paano sukatin ang mga ito, ang kanilang pag -uugali sa paligid ng mga conductor at coils, at kung paano lumikha at mapahusay ang mga magnetic field para sa mga praktikal na gamit.

Catalog

Larawan 1: Magnetic Field Lines ng isang bar magnet

Ano ang isang magnetic field?

Ang isang magnetic field ay isang hindi nakikita na lugar na nakapalibot sa isang magnet kung saan pinipilit nito ang iba pang mga magnet o ferromagnetic na materyales tulad ng bakal.Bagaman hindi natin nakikita ang bukid, ang pagkakaroon nito ay maliwanag sa pamamagitan ng mga epekto nito, tulad ng pag -align ng mga pag -file ng bakal o ang pagpapalihis ng isang karayom ​​ng kumpas.Pinapayagan ng patlang na ito ang mga magnet na maakit o maitaboy ang iba pang mga magnet at ferromagnetic na materyales.

Larawan 2: Mga mapagkukunan ng magnetic field

Ang isang magnetic field ay bumubuo tuwing gumagalaw ang isang de -koryenteng singil.Ang prinsipyong ito, na unang ipinahayag ni André-Marie ampère, ay nagsasaad na ang mga electric currents ay bumubuo ng mga magnetic field.Ang mga elektron, sa pamamagitan ng kanilang pag -ikot at pag -orbit sa paligid ng atomic nuclei o paglipat sa pamamagitan ng isang kawad, ay gumawa ng mga patlang na ito.Ang pag -ikot at orbital na paggalaw ng mga electron ay nagdidikta sa direksyon at lakas ng mga magnetic field.Kapag ang isang electric kasalukuyang dumadaan sa isang conductor, lumilikha ito ng isang magnetic field na naiimpluwensyahan ng intensity at direksyon ng kasalukuyang.Ang mga permanenteng magnet, tulad ng mga magnet ng bar na gawa sa bakal, ay bumubuo ng malakas, pare -pareho ang mga magnetic field dahil sa pagkakahanay ng kanilang mga molekula.Kapag ang isang conductor ay malapit sa isang magnet, ang magnetic field ay nakikipag -ugnay sa mga gumagalaw na singil sa conductor, na hinihimok ang isang kasalukuyang at lumilikha ng sariling magnetic field.Ang mga pakikipag -ugnay na ito ay maaaring magresulta sa kaakit -akit o mapang -uyam na puwersa.

Mga katangian ng magnetic field

Ang mga magnetic field ay may iba't ibang mga katangian: lakas, direksyon, at polarity.

Larawan 3: lakas ng magnetic field

Lakas ng magnetic field

Ang lakas ng isang magnetic field, o magnetic flux density, ay nakasalalay lalo na sa kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng conductor na gumawa nito.Mas mataas na kasalukuyang mga resulta sa isang mas malakas na magnetic field.Ang mga linya ng magnetic field ay biswal na kumakatawan sa lakas ng patlang;Ang mga ito ay mas malalakas sa mas malakas na mga patlang at mas maraming spaced out sa mas mahina na mga patlang.Ang relasyon na ito ay malinaw na ipinakita sa mga solenoids, kung saan ang pagtaas ng bilang ng coil ay lumiliko ang nagpapaganda ng magnetic field.Ang mga pakikipag -ugnayan sa pagitan ng maraming mga magnetic field ay maaaring mapalakas o mapahina ang kanilang mga indibidwal na lakas, depende sa kanilang oryentasyon.Ang lakas ng isang magnetic field ay bumababa na may distansya mula sa pinagmulan nito, na nagpapakita ng isang kabaligtaran na relasyon sa pagitan ng lakas ng patlang at distansya.

Direksyon ng magnetic field

Ang direksyon ng isang magnetic field ay ang landas na susundan ng isang North Pole kung inilalagay sa loob ng bukid.Ang mga linya ng puwersa ay mailarawan ang tilapon na ito.Ang isang kumpas ay isang praktikal na tool para sa pagtukoy ng direksyon ng patlang, dahil ang karayom ​​nito ay nakahanay sa magnetic field.Ang direksyon ng patlang ay maaari ring ibukod mula sa epekto nito sa paglipat ng mga singil;Ang isang singil na gumagalaw sa pamamagitan ng isang magnetic field ay nakakaranas ng isang puwersa na patayo sa parehong direksyon ng bukid at paggalaw nito, na tumutulong upang matukoy ang oryentasyon ng patlang.

Larawan 4: Ang direksyon ng arrow ng kumpas na katulad ng direksyon ng magnetic field

Magnetic Field Polarity

Ang pag -unawa sa magnetism ay nakasalalay nang labis sa polaridad.Ang lahat ng mga magnet ay may dalawang mga poste, na katulad ng positibo at negatibong singil sa koryente.Ang mga pole na ito ay tinatawag na North at South Poles.Ang pangalang ito ay sumasalamin sa mga geographic pole ng lupa, kahit na kawili -wili, ang hilagang magnetic poste ng lupa ay malapit sa geographic southern poste at kabaligtaran.Ipinapakita nito ang kumplikadong link sa pagitan ng magnetic at geographic phenomena.

Ang mga magnet ng dalawang poste ay hilaga at timog.Ang mga pole na ito ay gumagana tulad ng positibo at negatibong singil sa kuryente.Ang kabaligtaran ng mga poste ay nakakaakit, habang tulad ng mga poste ay nagtataboy.Halimbawa, kung magdala ka ng dalawang magnet na malapit, ang North Pole ng isa ay maakit ang timog na poste ng iba pa.Gayunpaman, kung susubukan mong magdala ng dalawang mga north pole o dalawang timog na mga pole na magkasama, itutulak nila ang bawat isa.Ang pang -akit at pagtanggi na ito ay nagpapaliwanag kung paano nakikipag -ugnay ang mga magnet sa bawat isa at sa mga magnetic na materyales.

Larawan 5: magnetic field polarity

Mga epekto ng magnetic field

Ang mga magnetic field ay may malaking epekto sa mga materyales, lalo na sa mga atom na may mga electron na naglalakad sa paligid ng kanilang nuclei.Kapag inilalapat ang isang magnetic field, ang mga electron na ito ay pumila sa bukid, na ginagawang magnetic ang materyal.Maaari itong maging sanhi ng materyal na maakit o ma -repelled mula sa magnetic field, depende sa kung gaano kalakas ang patlang at kung aling paraan ito ay nakatuon.Minsan, ang pag -align na ito ay maaari ring baguhin ang hugis ng materyal.

Ang mga magnetic field ay may papel din sa paglipat ng mga electron sa pamamagitan ng mga circuit at nakakaapekto kung paano kumilos ang mga magnet.Ang isang konsepto ay inductance, na nangyayari kapag ang isang wire na nagdadala ng isang electric kasalukuyang ay nasa isang magnetic field.Nararamdaman ng wire ang isang puwersa na sumasalungat sa mga pagbabago sa kasalukuyang, at ito ay mabuti para sa mga aparato tulad ng mga de -koryenteng transformer at generator.Ang mga magnetikong patlang ay maaaring gumawa ng ilang mga materyales na naglalabas ng ilaw, isang kababalaghan na kilala bilang electroluminescence.Ginagamit ito sa mga bagay tulad ng mga flat-screen na display at mga palatandaan ng emerhensiya.

Pagsukat ng mga magnetic field

Ang mga magnetic field ay maaaring masukat gamit ang iba't ibang mga pamamaraan.Sinusukat ng mga magnetometer ang lakas at direksyon ng mga magnetic field nang tumpak.Ang mga electromagnets, na bumubuo ng isang magnetic field kapag ang isang electric kasalukuyang dumadaan sa isang coil, ay maaari ring magamit para sa pagsukat.Nag -aalok ang mga compass ng isang simpleng pamamaraan upang matukoy ang direksyon ng patlang.Ang mga pamamaraan na ito ay nagbibigay -daan sa tumpak na pagtatasa ng mga magnetic field, pinadali ang kanilang pag -aaral at aplikasyon sa iba't ibang mga teknolohiya.

Larawan 6: Magnetometer

Larawan 7: Electromagnet

Mga tagapagpahiwatig ng patlang

Ang mga tagapagpahiwatig ng patlang ay mahalagang mga tool para sa pagsukat ng mga magnetic field, na nagbibigay ng parehong husay at kung minsan ay dami ng impormasyon tungkol sa magnetic environment.Ang mga aparatong ito ay gumagamit ng isang malambot na bakal na bakal na gumagalaw bilang tugon sa isang magnetic field.Ang pagsusuri sa kanila nang detalyado, tulad ng isang imahe ng X-ray, ay nagpapakita ng kanilang panloob na mekanika.Ang iron vane ay nakakabit sa isang karayom, na gumagalaw ng isang pointer kasama ang isang scale, na nagko -convert ng impluwensya ng magnetic field sa isang mababasa na halaga.

Larawan 8: Mga tagapagpahiwatig ng patlang

Ang mga tagapagpahiwatig ng patlang ay nakakakuha ng katumpakan sa pamamagitan ng pinong pag-tune at pagkakalibrate.Pinapayagan silang magbigay ng tumpak na data ng dami sa loob ng isang tukoy na saklaw.Sinusukat nila ang mga magnetic field mula sa +20 gauss hanggang -20 gauss, na ginagawang perpekto para sa mga aplikasyon tulad ng pagtuklas ng mga natitirang magnetic field pagkatapos ng demagnetization.Bagaman ang kanilang saklaw ay limitado, ang kanilang katumpakan at pagiging maaasahan ay ginagawang kapaki -pakinabang para sa detalyadong mga sukat ng magnetic field sa loob ng mga hadlang na ito.Sa praktikal na paggamit, ang mga tagapagpahiwatig ng patlang ay higit sa mga sitwasyon na nangangailangan ng simple, malakas na sukat nang walang kumplikadong elektronika.Tinitiyak ng kanilang mekanikal na pagiging simple ang kadalian ng paggamit at tibay, na ginagawang isang ginustong pagpipilian sa iba't ibang mga setting ng pang -industriya at laboratoryo kung saan kinakailangan ang mabilis, maaasahang pagsukat.

Hall-effect (Gauss/Tesla) metro

Larawan 9: Hall-effect

Ang mga metro na epekto sa Hall ay mga advanced na instrumento para sa tumpak na pagsukat ng lakas ng magnetic field, na nagbibigay ng mga pagbabasa sa Gauss o Tesla.Hindi tulad ng mga tagapagpahiwatig ng mekanikal na patlang, ang mga metro ng epekto sa hall ay gumagamit ng mga elektronikong sangkap, pagpapahusay ng kawastuhan at kakayahang umangkop.Mayroon silang isang maliit na conductor o elemento ng semiconductor sa tip ng probe.Kapag ang isang de -koryenteng kasalukuyang dumadaan sa elementong ito sa isang magnetic field, ang mga electron ay inilipat sa isang tabi, na lumilikha ng isang pagkakaiba sa boltahe na kilala bilang Hall boltahe, isang kababalaghan na natuklasan ni Edwin H. Hall noong 1879.

Larawan 10: Schematic diagram ng Hall-effect meter

Ang relasyon na namamahala sa boltahe na ito ay ibinigay ng:

Saan:

• Ang VH ay ang boltahe ng Hall,

• Ako ang inilapat na kasalukuyang,

• Ang B ay ang patayo na sangkap na magnetic field,

• Ang RH ay ang koepisyent ng Hall,

• Ang B ay ang kapal ng elemento ng Hall.

Ang mga metro ng Hall-effect ay may iba't ibang mga probes na nagtatampok ng tangential (transverse) o mga elemento ng sensing axial.Ang mga probes na ito, na magagamit sa iba't ibang laki, ay pinasadya para sa mga tiyak na saklaw ng pagsukat, na nagpapahintulot sa kakayahang umangkop sa iba't ibang mga sitwasyon.Ang tumpak na pagbabasa ay nakasalalay sa tamang pagpoposisyon ng pagsisiyasat, na may mga magnetic na linya ng lakas na intersecting ang mga pangunahing sukat ng elemento ng sensing sa isang tamang anggulo.Ang kakayahang magamit ng mga metro na epekto sa hall ay ginagawang angkop sa kanila para sa isang malawak na hanay ng mga aplikasyon, mula sa pang-industriya na paggawa hanggang sa pananaliksik na pang-agham.Ang kanilang mga digital na pagbabasa at pagiging tugma sa iba pang mga digital na sistema ay nagpapaganda ng kanilang utility sa mga modernong awtomatikong kapaligiran.Sa pamamagitan ng mastering paglalagay ng pagsisiyasat at ang pisika ng epekto ng Hall, ang mga gumagamit ay maaaring ganap na samantalahin ang mga advanced na instrumento para sa tumpak na mga sukat ng magnetic field.

Longitudinal Magnetic Fields

Ang mga paayon na magnetic field ay nilikha sa mga sangkap na mas mahaba kaysa sa mga ito ay malawak.Ito ay karaniwang ginagawa sa pamamagitan ng paglalagay ng sangkap na pahaba sa isang puro magnetic field sa loob ng isang coil o solenoid, na kilala bilang isang "coil shot."Sa loob ng sangkap, ang mga linya ng magnetic flux ay tuwid, lumilipat mula sa isang dulo hanggang sa isa pa, kahit na ang ilang pagkilos ng bagay ay nawala.Ipinapakita ito ng diagram sa dalawang sukat, ngunit ang mga linya ng flux ay talagang three-dimensional.Ang mga materyales sa Ferromagnetic ay may mas mataas na density ng linya ng flux kumpara sa hangin dahil sa kanilang mas mataas na pagkamatagusin.

Habang iniiwan ng flux ang materyal sa mga dulo at pumapasok sa hangin, kumakalat ito dahil hindi maaaring suportahan ng hangin ang maraming mga linya ng flux bawat dami ng yunit.Ang pagkalat na ito ay nagdudulot ng ilang mga linya ng flux upang lumabas sa mga gilid ng sangkap.Kapag ang isang sangkap ay ganap na magnetized kasama ang haba nito, ang pagkawala ng flux ay minimal, na nagreresulta sa isang pantay na density ng flux.Kapag gumagawa ng hindi mapanirang pagsubok (NDT), ang mga uniporme ay kung saan ang mga bahid na patayo sa mga linya ng pagkilos ng bagay ay nagdudulot ng isang nakikitang patlang na pagtagas sa ibabaw.

Larawan 11: Longitudinal magnetic field

Gayunpaman, ang paggamit ng isang solenoid upang magnetize ang isang sangkap ay maaaring magresulta lamang sa bahagi nito na malakas na magnetized.Ang lugar sa loob ng solenoid at isang maliit na margin sa magkabilang panig ay ma -magnetize, habang lampas dito, iniwan ng mga linya ng flux ang sangkap at bumalik sa mga pole ng solenoid.Ito ay dahil ang lakas ng magnetizing ay nagpapahina sa distansya mula sa solenoid, na nakahanay sa mga magnetic domain lamang sa loob at malapit dito.Ang hindi nakagagambalang bahagi ng sangkap ay hindi maaaring suportahan ang mas maraming pagkilos ng bagay tulad ng magnetized na bahagi, na pinilit ang ilang pagkilos ng bagay sa labas ng sangkap.Upang masuri ang mga mahabang sangkap nang lubusan, dapat silang ma -magnetize at siyasatin sa maraming lokasyon kasama ang kanilang haba.

Pabilog na magnetic field

Kapag ang isang electric kasalukuyang dumadaloy sa isang solidong conductor, bumubuo ito ng isang magnetic field sa paligid ng conductor.Ang pamamahagi at intensity ng patlang ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan.Sa gitna ng conductor, ang lakas ng patlang ay zero, na umaabot sa isang maximum sa ibabaw.Para sa isang palaging kasalukuyang, ang lakas ng patlang ng ibabaw ay bumababa habang tumataas ang radius ng conductor, bagaman ang isang mas malaking conductor ay maaaring magdala ng mas maraming kasalukuyang.Sa labas ng conductor, ang lakas ng patlang ay direktang proporsyonal sa kasalukuyang, habang nasa loob, nakasalalay ito sa kasalukuyang, ang magnetic permeability ng materyal, at ang posisyon nito sa curve ng B-H.Ang lakas ng patlang sa labas ng conductor ay bumababa nang may distansya.

Sa isang nonmagnetic conductor na nagdadala ng direktang kasalukuyang (DC), ang panloob na lakas ng patlang ay tumataas mula sa zero sa gitna hanggang sa isang maximum sa ibabaw, habang ang panlabas na lakas ng patlang ay bumababa na may distansya mula sa ibabaw.Sa mga magnetic na materyales, ang panloob na lakas ng larangan ay mas mataas dahil sa pagkamatagusin ng materyal.Ang panlabas na lakas ng patlang ay nananatiling pareho para sa parehong mga materyales kung ang kasalukuyang at conductor radius ay magkapareho.

Sa alternating kasalukuyang (AC), ang panloob na lakas ng patlang ay tumataas din mula sa zero sa gitna hanggang sa isang maximum sa ibabaw ngunit puro sa isang manipis na layer na malapit sa ibabaw, na kilala bilang "epekto ng balat."Ang panlabas na patlang ay bumababa nang may distansya, na katulad ng DC.Sa mga guwang na pabilog na conductor, walang magnetic field na umiiral sa walang bisa na lugar.Ang lakas ng patlang ay nagsisimula mula sa zero sa loob ng dingding at umabot sa isang maximum sa labas ng dingding.Tulad ng mga solidong conductor, ang mga magnetic na materyales ay nagpapakita ng higit na lakas ng larangan dahil sa kanilang pagkamatagusin, kasama ang panlabas na patlang na bumababa na may distansya mula sa ibabaw.

Sa mga guwang na conductor na nagdadala ng AC, ang epekto ng balat ay tumutok sa magnetic field sa labas ng diameter.Ang lakas ng patlang sa loob ng isang guwang na conductor ay napakababa kapag ang isang pabilog na magnetic field ay itinatag sa pamamagitan ng direktang magnetization.Kaya, ang direktang pamamaraan ay hindi inirerekomenda para sa pag -inspeksyon sa dingding sa loob ng diameter (ID) ng isang guwang na sangkap para sa mababaw na mga depekto.Ang lakas ng patlang ay mabilis na tumataas mula sa ID palabas, na ginagawang mas malalim ang mga depekto.

Ang isang mas mahusay na pamamaraan para sa magnetizing guwang na mga sangkap para sa pag -inspeksyon sa parehong mga ibabaw ng ID at labas ng diameter (OD) ay gumagamit ng isang sentral na conductor.Ang pagpasa ng kasalukuyang sa pamamagitan ng isang nonmagnetic central conductor, tulad ng isang tanso bar, ay lumilikha ng isang mas malakas na magnetic field sa ID na ibabaw ng isang magnetic tube habang pinapanatili pa rin ang sapat na lakas ng patlang para sa pagtuklas ng mga depekto sa ibabaw ng OD.

Larawan 12: pabilog na magnetic field

Magnetic field sa paligid ng mga conductor

Kapag ang isang electric kasalukuyang dumadaloy sa isang conductor, ang isang magnetic field ay bumubuo sa paligid nito.Ang kababalaghan na ito ay maaaring ipakita gamit ang mga pag -file ng bakal sa karton na may isang vertical conductor na dumadaan dito.Nang walang kasalukuyang, walang magnetic field, ngunit sa kasalukuyan, ang mga pag -file ay nag -aayos sa mga concentric na singsing sa paligid ng conductor.Ang direksyon ng magnetic field sa paligid ng isang kasalukuyang nagdadala ng conductor ay maaaring galugarin gamit ang mga magnetic compass.Depende sa direksyon ng kasalukuyang, ang mga karayom ​​ng compass ay nakahanay nang naaayon, alinman sa sunud -sunod o counterclockwise.Ang panuntunan sa kanang kamay at panuntunan sa kanang kamay ay nagbibigay ng madaling maunawaan na mga paraan upang matukoy ang magnetic na direksyon ng flux sa paligid ng isang conductor.Kapag ang dalawang conductor ay nagdadala ng mga alon sa kabaligtaran ng mga direksyon, ang kanilang mga magnetic field ay sumasalungat sa bawat isa, na lumilikha ng isang mapang -akit na puwersa.Kung ang mga alon ay dumadaloy sa parehong direksyon, pinagsama ang mga magnetic field, na nagsasagawa ng isang kaakit -akit na puwersa sa mga conductor.

Kapag ang isang wire ay nagdadala ng isang kasalukuyang, ang mga linya ng magnetic field sa paligid nito ay bumubuo ng halos perpektong mga bilog.Ang mga bilog na ito, na nakasentro sa kawad, ay nagpapakita kung paano kumalat ang magnetic field mula sa kawad.Ang karagdagang pagpunta mo mula sa kawad, mas mahina ang magnetic field.Kung ang wire ay bumubuo ng isang loop, mas malaki ang mga bilog habang lumipat ka sa gitna ng loop.Nangangahulugan ito na ang magnetic field ay kumakalat nang higit pa.Malapit sa gitna, ang mga bilog na ito ay nagbabago sa tuwid, magkakatulad na mga linya, na nagpapakita na ang magnetic field dito ay pantay.Ang pagkakapareho na ito ay ginagawang mas madali upang makalkula at gamitin ang magnetic field sa teknolohiya at agham.

Larawan 13: Magnetic field kasalukuyang nagdadala ng conductor

Sa sentro ng loop, ang magnetic field ay halos pareho ng lakas sa lahat ng dako.Ang patlang na ito ay mabuti para sa mga bagay tulad ng MRI machine, kung saan ang isang matatag na magnetic field ay kinakailangan para sa tumpak na imaging.Nagbibigay din ito ng isang matatag na lugar para sa mga eksperimento na nakasalalay sa isang mahuhulaan na magnetic field.Ang lakas ng magnetic field sa gitna ng loop ay nakasalalay sa kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng kawad.Ang higit pang kasalukuyang nangangahulugang isang mas malakas na magnetic field.Ang lakas ng magnetic field ay mas malakas kung ang loop ay mas maliit at mas mahina kung ang loop ay mas malaki.

Magnetic field sa paligid ng mga coil

Ang pagpasa ng isang kasalukuyang sa pamamagitan ng isang coil, kahit na may isang solong pagliko, ay lumilikha ng isang magnetic flux sa pamamagitan ng sentro ng coil, na binibigyan ito ng hilaga at timog na mga poste tulad ng isang maliit na magnet.Kapag ang coil ay may maraming mga liko, na bumubuo ng isang solenoid, ang indibidwal na magnetic field ay nag -uugnay, na lumilikha ng isang pinag -isang patlang na katulad ng isang bar magnet.Ang panuntunan sa kanang kamay ay maaaring matukoy ang direksyon ng pagkilos ng bagay sa isang solenoid, kung saan ang kasalukuyang direksyon ng daloy at magnetic flux ay magkakaugnay.

Larawan 14: Magnetic field sa paligid ng mga coils

Kapag ang kuryente ay gumagalaw sa pamamagitan ng isang kawad, lumilikha ito ng isang pabilog na magnetic field sa paligid nito.Ang pangunahing ideyang ito sa electromagnetism ay kilala bilang magnetic field mula sa isang kasalukuyang nagdadala ng conductor.Maaari mong malaman ang direksyon ng magnetic field na ito gamit ang kanang kamay na panuntunan: Kung itinuro mo ang iyong kanang hinlalaki sa direksyon ng kasalukuyang, ang iyong mga daliri ay makakagulo sa direksyon ng magnetic field.Ang patlang na ito ay maaaring maging sanhi ng mga kapansin -pansin na epekto, tulad ng paglipat ng karayom ​​ng isang magnetic compass, na nagpapakita kung paano nakikipag -ugnay ang mga electric currents at magnetic field.

Ang lakas ng magnetic field ay nakasalalay sa dalawang pangunahing mga kadahilanan: gaano kalayo ka mula sa kawad at kung gaano kalakas ang kasalukuyang.Mas malakas ang patlang kapag mas malapit ka sa kawad at lumalakas bilang kasalukuyang pagtaas.Ipinapakita nito na ang lakas ng magnetic field ay direktang nauugnay sa kasalukuyang.

Isang coil ng wire (solenoid)

Larawan 15: Solenoid magnetic field

Ang isang solenoid ay isang coil ng wire na ginagawang mas malakas ang magnetic field kapag dumadaloy ang kuryente.Ang solenoid ay ginawa sa pamamagitan ng pagbalot ng isang wire sa isang hugis ng spiral, na lumilikha ng isang magnetic field tulad ng isang magnet ng bar.Sa loob ng solenoid, ang magnetic field ay malakas at kahit na dahil ang maliit na mga patlang mula sa bawat coil ay nagdaragdag.Maaari mong gamitin ang panuntunan ng kanang kamay upang mahanap ang direksyon ng magnetic field ng solenoid: kung ang iyong mga daliri ay tumuturo sa direksyon ng kasalukuyang, ang iyong mga hinlalaki ay tumuturo sa hilagang poste ng electromagnet.

Ang magnetic field ng isang solenoid ay katulad ng isang bar magnet at nagbabago ng direksyon kapag ang kasalukuyang baligtad, na nagpapakita kung paano mababago ang mga patlang ng electromagnetic.Ang pormula para sa magnetic field sa loob ng isang solenoid ay b = ₀ni, kung saan n ang bilang ng mga coils bawat haba ng yunit at ako ang kasalukuyang.Ipinapakita ng pormula na ito na ang pagdaragdag ng higit pang mga coils o pagtaas ng kasalukuyang ginagawang mas malakas ang magnetic field.Ang mga solenoids ay ginagamit sa mga makina, mga scanner ng MRI, at mga eksperimento sa pisika dahil lumikha sila ng malakas, pantay na magnetic field.

Ang kasalukuyang nagdadala ng conductor na hugis sa isang likid

Larawan 16: Ang epekto ng isang kasalukuyang nagdadala ng coil sa isang magnetic field

Kapag ang isang wire na nagdadala ng kasalukuyang ay hugis sa isang loop o serye ng mga loop, lumilikha ito ng isang natatanging magnetic field.Ang patlang na ito ay dumadaan sa gitna ng coil at mga bilog pabalik sa labas.Ang mga patlang mula sa bawat loop ay pinagsama upang makagawa ng isang puro na patlang sa sentro ng coil.Sa mahigpit na sugat na coils, ginagawa nitong magnetic field sa loob ng napaka -uniporme.Ang lakas ng patlang na ito ay nakasalalay sa kasalukuyang at ang bilang ng mga loop.Higit pang mga loop na ginagawang mas malakas ang patlang, na ang dahilan kung bakit mahaba, tuwid na coils (solenoids) ay epektibo sa paglikha ng malakas, pantay na mga patlang tulad ng isang bar magnet.

Ang malakas, pantay na magnetic field sa loob ng isang solenoid ay kapaki -pakinabang para sa mga magnetizing na materyales at ginagamit sa mga de -koryenteng circuit, transformer, at iba pang mga aparato.Ang magnetic field sa labas ng coil ay mahina, na hindi kapaki -pakinabang para sa magnetization.Ipinapakita nito ang kahalagahan ng panloob na larangan ng solenoid para sa mga praktikal na gamit.Ginagamit din ang mga Solenoids sa mga accelerator at sensor ng butil, na nagpapakita ng kanilang malawak na hanay ng mga aplikasyon sa teknolohiya at agham.

Pag -set up ng isang magnetic field

Ang mga magnetic field ay nilikha tuwing electric kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng isang wire o coil.Ang panuntunan sa kanang kamay ay tumutulong upang matukoy ang direksyon ng magnetic field: ituro ang iyong kanang hinlalaki sa direksyon ng kasalukuyang, at ang iyong mga daliri ay makakagulo sa direksyon ng mga linya ng magnetic field.

Upang makagawa ng isang malakas na magnetic field, kailangan mong gumamit ng electromagnetism.Pinagsasama ng isang electromagnet ang isang electric current na may magnetic material, karaniwang bakal, upang mapahusay ang magnetic effect.Ginagamit ito sa maraming bagay, mula sa maliliit na aparato hanggang sa malalaking makina na nag -aangat ng mabibigat na mga bagay na metal.Ang lakas ng magnetic field ay nakasalalay sa kung gaano karaming beses ang wire ay nakabalot sa core, ang dami ng electric current, at ang mga katangian ng wire at core material.

Magsimula sa pamamagitan ng pagpili ng isang piraso ng bakal, tulad ng isang baras na anim hanggang walong pulgada ang haba, tulad ng isang malaking kuko.Ang laki ng iron rod ay maaaring mag -iba depende sa kung ano ang kailangan mo ng electromagnet.Kapag mayroon kang core, balutin ito ng mahigpit na may magnetic wire mula sa isang dulo hanggang sa isa pa.Ang kawad ay dapat na sugat nang malapit at ligtas, na may ilang kawad na naiwan na nakabitin sa bawat dulo para sa mga koneksyon.Tape ang wire na mahigpit sa baras.

Bago ikonekta ang electromagnet sa isang mapagkukunan ng kuryente, hubarin ang pagkakabukod sa huling pulgada ng bawat dulo ng wire.Init ang pagkakabukod na may mas magaan o tugma hanggang sa ito ay sapat na malambot upang alisin, pagkatapos ay linisin ang anumang nalalabi na may isang tela para sa isang mahusay na koneksyon sa koryente.Ikabit ang nakalantad na wire ay nagtatapos sa isang baterya ng parol.Pinapayagan ng setup na ito ang kasalukuyang dumaloy sa pamamagitan ng kawad, na lumilikha ng isang magnetic field sa paligid ng iron core, na nagpapakita ng mga pangunahing kaalaman ng electromagnetism sa paggawa ng isang malakas na magnetic field.

Mayroong dalawang pangunahing paraan upang lumikha ng malakas na magnetic field.Ang una ay ang paggamit ng isang solenoid, isang coil ng wire na gumagawa ng isang magnetic field kapag ang electric kasalukuyang dumadaloy dito.Ang pangalawang paraan ay upang maglagay ng isang bakal na core sa loob ng solenoid, na ginagawang mas malakas ang magnetic field sa pamamagitan ng pagbabawas ng magnetic resistance.Ang iron core ay may limitasyon sa kung gaano kalakas ang maaaring gawin ang magnetic field, na kilala bilang saturation.Kapag naabot nito ang puntong ito, hindi ito maaaring gawing mas malakas ang patlang.Ito ay isang pag -aari ng bakal mismo, at kahit na sa patuloy na pananaliksik, ang paghahanap ng isang materyal na maaaring lumampas sa halaga ng saturation ng Iron ay hindi malamang.Samakatuwid, ang lakas ng magnetic field ay limitado sa pamamagitan ng mga katangian ng iron core, at ang mga bagong solusyon ay lampas sa mga limitasyong ito.

Mga aplikasyon ng mga magnetic field

Ang mga magnetic field ay may maraming mga aplikasyon, kabilang ang henerasyon ng kuryente, medikal na imaging, at transportasyon.Ang mga ito ay pangunahing bahagi sa mga operasyon ng MRI machine at pag -levitation ng tren.Ang mga data ng magneto ay nag -iimbak ng mga hard drive at credit card, na may papel sa modernong teknolohiya.Ang magnetic field ng lupa ay pinoprotektahan tayo mula sa nakakapinsalang cosmic radiation, na itinampok ang kahalagahan nito sa buhay.Ang malawak na mga aplikasyon ng mga magnetic field ay binibigyang diin ang kanilang kabuluhan sa pang-araw-araw na buhay at advanced na pang-agham na pagsusumikap.

Konklusyon

Ang mga magnetic field ay kapaki -pakinabang sa maraming mga pang -agham at teknolohikal na lugar, mula sa mga pangunahing prinsipyo ng pag -uugali ng elektron sa mga materyales hanggang sa mga advanced na paggamit sa medikal na imaging at pag -iimbak ng data.Ang tumpak na pagmamanipula at pagsukat ng mga magnetic field ay humantong sa mga pangunahing pagsulong, kabilang ang pag -unlad ng mga aparato ng electroluminescent, mahusay na henerasyon ng kuryente, at mga advanced na sistema ng transportasyon.Ang pag -aaral ng mga magnetic field sa paligid ng mga conductor at coils ay nagbibigay ng mga pananaw sa electromagnetism, na nagpapahintulot sa paglikha ng mga aparato na may mahuhulaan at makokontrol na mga katangian ng magnetic.Ang mga pamamaraan tulad ng panuntunan sa kanang kamay at mga prinsipyo ng inductance ay mabuti para sa pagdidisenyo at pag-optimize ng mga aparatong ito.Ang mga pamamaraan para sa pagbuo ng malakas na mga magnetic field, tulad ng paggamit ng mga solenoids at iron cores, ay nagpapakita ng patuloy na pagbabago sa teknolohiyang electromagnetic.Ang mga aplikasyon ng mga magnetic field ay lampas sa pang -industriya at teknolohikal na paggamit, na itinampok ang kanilang kahalagahan sa pang -araw -araw na buhay at pang -agham na pananaliksik.Ang pag -unawa sa mga magnetic field ay hindi lamang sumusulong sa kaalamang pang -agham ngunit nagtutulak din ng pagbabago sa maraming lugar, na nagpapakita ng kahalagahan ng mastering electromagnetic phenomena.

Madalas na Itinanong [FAQ]

1. Paano mo mailalarawan ang magnetic field sa paligid ng coil?

Ang magnetic field sa paligid ng isang coil, na kilala rin bilang isang solenoid, ay katulad ng larangan ng isang bar magnet.Sa loob ng coil, ang mga linya ng magnetic field ay kahanay, siksik, at pantay na spaced, na nagpapahiwatig ng isang malakas at pantay na patlang.Sa labas ng coil, ang mga linya ng magnetic field ay kumalat at bumabalik mula sa isang dulo ng coil hanggang sa iba pa, na bumubuo ng mga saradong mga loop.Ang direksyon ng mga linya ng patlang ay natutukoy sa pamamagitan ng direksyon ng kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng likid, kasunod ng panuntunan sa kanang kamay.

2. Ano ang magnetic field sa paligid ng conductor?

Kapag ang kasalukuyang dumadaloy sa isang tuwid na conductor, bumubuo ito ng isang magnetic field sa paligid nito.Ang patlang na ito ay bumubuo ng mga concentric na bilog sa paligid ng conductor, na may direksyon ng mga linya ng patlang na ibinigay ng panuntunan ng kanang kamay: kung naiintindihan mo ang conductor gamit ang iyong kanang kamay upang ang iyong mga puntos ng hinlalaki sa direksyon ng kasalukuyang, ang iyong mga daliri ay magbaluktot saAng direksyon ng magnetic field.Ang lakas ng magnetic field ay bumababa habang lumayo ka sa conductor.

3. Ano ang sanhi ng pagbuo ng isang magnetic field sa paligid ng isang conductor?

Ang isang magnetic field ay bumubuo sa paligid ng isang conductor dahil sa paggalaw ng mga singil sa kuryente (kasalukuyang).Kapag ang mga electron ay gumagalaw sa isang conductor, bumubuo sila ng isang magnetic field patayo sa direksyon ng kanilang paggalaw.Ito ay isang direktang kinahinatnan ng batas ng circuital ng Ampère, na nauugnay ang magnetic field sa paligid ng isang conductor sa kasalukuyang electric na dumadaan dito.

4. Ano ang mangyayari kung ilipat mo ang isang magnet sa isang coil ng wire?

Kapag ang isang magnet ay inilipat sa isang coil ng wire, ipinapahiwatig nito ang isang electromotive force (EMF) sa likid, na bumubuo ng isang electric current.Ang kababalaghan na ito ay kilala bilang electromagnetic induction, na natuklasan ni Michael Faraday.Ang direksyon ng sapilitan na kasalukuyang nakasalalay sa direksyon ng paggalaw ng magnet at ang orientation ng magnetic field.Kung ang magnet ay inilipat nang mas mabilis o may mas malakas na magnetic field, ang sapilitan na EMF at kasalukuyang ay magiging mas malakas.

5. Ano ang pattern ng magnetic field sa paligid ng isang conductor?

Ang pattern ng magnetic field sa paligid ng isang tuwid na conductor na nagdadala ng kasalukuyang ay nailalarawan sa pamamagitan ng concentric na mga bilog na nakasentro sa conductor.Kung ang conductor ay baluktot sa isang loop, ang mga linya ng patlang ay bumubuo ng mas kumplikadong mga pattern, na may patlang sa loob ng loop na mas malakas at mas puro.Para sa isang solenoid, ang patlang sa loob ay pantay at kahanay, habang sa labas nito ay kahawig ng bukid ng isang magnet na bar.

6. Paano mapalakas ang magnetic field sa paligid ng coil?

Upang gawing mas malakas ang magnetic field sa paligid ng isang coil, maaari mong:

Dagdagan ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng coil;

Magdagdag ng higit pang mga liko sa coil, pagtaas ng bilang ng mga loop;

Ipasok ang isang ferromagnetic core, tulad ng bakal, sa loob ng likid upang mapahusay ang magnetic field dahil sa mataas na magnetic permeability ng core.

7. Nasaan ang isang magnetic field na pinakamalakas?

Ang magnetic field ay pinakamalakas sa loob ng isang coil, lalo na malapit sa gitna, kung saan ang mga linya ng patlang ay pinaka -puro at pantay na kahanay.Sa isang bar magnet, ang magnetic field ay pinakamalakas sa mga poste, kung saan ang mga linya ng patlang ay nag -uugnay at ang density ng patlang ay pinakamataas.