Az áram által keltett mágneses mező
A mozgó elektromos töltés mágneses mezőt hoz létre maga körül, így minden áramvezető huzalt körkörös mágneses erővonalak öveznek. Ha hajlítod a huzalt tekercsbe, minden menet erővonalai összeadódnak belül, és egy erős, homogén, a tekercs hosszában futó mezőt alkotnak. Több menet huzalt teszel bele, vagy több áramot tolssz át rajta, és a belső mező erősebb lesz.
A képlet
B = μ₀ · N · I / L
- B — mágneses mező (T): a mágneses mező erőssége a tekercs belsejében
- μ₀ — vákuum permeabilitása (T·m/A): rögzített állandó, amely megadja, milyen erősen hoz létre az áram mágneses mezőt
- N — menetszám (turns): hány huzalhurkból áll a tekercs
- I — áram (A): mennyi töltés áramlik át a vezetéken másodpercenként
- L — hossz (m): a tekercs hossza, amelyen a menetek fel vannak csévélve
Megoldott példa
Egy tekercs (szolenoid) 500 menet huzalt visz 0,5 méter hosszon, és 2 amper áram folyik benne. Mekkora a mágneses térerősség a belsejében?
- N = 500 menet
- 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
Teszteld magad
A szolenoidnak most 1000 menete van 500 helyett, ugyanazzal az árammal és hosszal. Mi történik a belső mágneses mezővel?
- Helyes válasz: Megduplázódik 16π × 10⁻⁴ T-ra
- Felére csökken, 4π × 10⁻⁴ T-ra
- Változatlan marad, 8π × 10⁻⁴ T
Helyes! B arányos N-nel, így a menetszám megduplázása megduplázza a mezőt: 4π×10⁻⁷ × 1000 × 2 A / 0.5 m = 16π × 10⁻⁴ T.
Egy egyenes, áramot vezető huzal körül, tekercs nélkül, milyen alakúak a mágneses erővonalak?
- Homogén mező, mint a tekercs belsejében
- Egyenes vonalak a vezeték mentén
- Helyes válasz: Körök a vezeték körül
Pontosan — az egyenes áramvezető huzalt körkörös mágneses erővonal-körök övezik, a jobbkéz-szabály szerint.
Hol találkozol vele
Egy roncstelepi daru leejt egy huzaltekercset, bekapcsolja az áramot, és felemel egy autót — kikapcsolja az áramot, és az autó leesik. Nincs mágnesesség áram nélkül, teljes mágnesesség igény szerint: csengők, MRI-berendezések és roncstelepi daruk mind ugyanaz az eszköz, egy szolenoid, amelynek mezejét egy kapcsolóval vezényled.
Gyakori hibák
Először is, a mező alakja: egy egyenes huzal körül a mezővonalak a huzal köré tekert körök formájában jelennek meg — nem egyenes vonalak, nem egyenletes mező; az erős, egyenletes mező csak egy tekercsen belül jelenik meg. Másodszor, a méretezés: B = μ₀ · N · I / L a menetekkel és az árammal nő, tehát az 500-ról 1000 menetre váltás ugyanannál az áramnál pontosan megduplázza a mezőt a belsejében. Az áram hozza létre a mezőt — egy vasmag csak koncentrálja azt.
Hogyan kapcsolódik
Ez az elektromágnesség modul fordulópontja az elektromosságtól a mágnesesség felé: Coulomb törvénye és a kapacitás nyugvó töltésekről szólt, itt pedig a mozgó töltés — az áram — mezőt kavar maga körül. A Lorentz-erő, a következő lecke, zárja a kört: ezek a mezők visszatolnak bármely más mozgó töltésre, amely áthalad rajtuk.