Voolude tekitatud magnetväljad
Liikuv elektrilaeng tekitab ümberringi magnetvälja, seega iga voolu kandev juhe on ümbritsetud ringiliste magnetvälja joontega. Kui sa painutad selle juhme mähiseks, liituvad igast silmusest tulevad väljajooned seespool üheks tugevaks, ühtlaseks väljaks, mis jookseb mööda mähise pikkust. Paki sisse rohkem keerdusid või ajab rohkem voolu läbi, ja väli sees muutub tugevamaks.
Valem
B = μ₀ · N · I / L
- B — magnetväli (T): magnetvälja tugevus mähise sees
- μ₀ — vakuumi läbitavus (T·m/A): fikseeritud konstant, mis määrab, kui tugevalt vool tekitab magnetvälja
- N — keerude arv (turns): kui palju juhtme silmust mähist moodustab
- I — vool (A): kui palju laengut voolab juhtme kaudu iga sekundiga
- L — pikkus (m): mähise pikkus, mille üle keerdused on keritud
Lahendatud näide
Mähisel (solenoidil) on 500 keerdust juhet, keritud 0,5 meetri pikkusele, kandes voolu 2 amprit. Missugune on magnetvälja tugevus sees?
- N = 500 keerdust
- I = 2 A
- L = 0.5 m
- B = μ₀ · N · I / L
- B = (4π × 10⁻⁷ T·m/A) · 500 · 2 A / 0.5 m
B = 8π × 10⁻⁴ T
Kontrolli end
Solenoidil on nüüd 1000 keerdust pigem kui 500, sama vool ja pikkus. Mis juhtub magnetväljaga sees?
- Õige vastus: Ta kahekordistub 16π × 10⁻⁴ T-ni
- Ta poolendub 4π × 10⁻⁴ T-ni
- Ta jääb samaks 8π × 10⁻⁴ T
Õigesti! B on võrdeline N-iga, seega keerude kahekordistamine kahekordistab välja: 4π×10⁻⁷ × 1000 × 2 A / 0.5 m = 16π × 10⁻⁴ T.
Ümber üksiku sirge voolu kandva juhtme, ilma mähiseta, missugust kuju magnetvälja jooned teevad?
- Ühtlane väli nagu mähise sees
- Sirged jooned mööda juhet jooksmas
- Õige vastus: Ringid ümber juhme keerutatud
Täpselt — sirge voolu kandev juhe on ümbritsetud ringiliste magnetvälja silmustega, järgides parema käe reeglit.
Kus sa seda näed
Prügiaia kraana laseb juhtmähise alla, lülitab voolu sisse ja tõstab auto — lülita vool välja ja auto langeb. Magnetismi pole ilma vooluta, täielik magnetism nõudmisel: uksekellad, MRI-skannerid ja sisseveo kraanad on kõik sama seade, solenoid, kelle välja sa juhid lülitiga.
Tüüpilised vead
Esiteks välja kuju: ümber sirge juhtme moodustavad väljajooned ringid ümber juhme keerutatud — mitte sirged jooned, mitte ühtlane väli; tugev ühtlane väli ilmub ainult mähise sees. Teiseks skaleerumine: B = μ₀ · N · I / L kasvab keerude ja vooluga, seega minek 500-lt 1000 keeruni samal voolul kahekordistab välja sees täpselt. Vool teeb välja — rauatuum ainult koondab teda.
Kuidas see seondub
See on elektromagnetismi mooduli pöördepunkt elektrilt magnetismile: Coulombi seadus ja mahtuvus rääkisid laengutest paigal, ja siin liikuv laeng — vool — kisatab ümberringi välja. Lorentzi jõud, järgmisena, sulgub ringi: need väljad lükkavad tagasi iga teise liikuvat laengut, kes sisse eksib.