Câmpuri magnetice din curenți
O sarcină electrică în mișcare creează în jurul ei un câmp magnetic, deci orice fir parcurs de curent este înconjurat de linii de câmp magnetice circulare. Dacă îndoi firul acela într-o bobină, liniile de câmp ale fiecărei bucle se adaugă în interior, formând un singur câmp puternic și uniform de-a lungul bobinei. Înghesuie mai multe spire de fir sau împinge mai mult curent prin el, și câmpul din interior devine mai puternic.
Formula
B = μ₀ · N · I / L
- B — câmpul magnetic (T): tăria câmpului magnetic în interiorul bobinei
- μ₀ — permeabilitatea vidului (T·m/A): o constantă fixă care stabilește cât de puternic produce un curent un câmp magnetic
- N — numărul de spire (turns): câte bucle de fir formează bobina
- I — curentul (A): câtă sarcină curge prin fir în fiecare secundă
- L — lungimea (m): lungimea bobinei pe care sunt răsucite spirele
Exemplu rezolvat
O bobină (solenoid) are 500 de spire de fir răsucite pe o lungime de 0.5 metri, purtând un curent de 2 amperi. Care este tăria câmpului magnetic în interior?
- N = 500 de spire
- 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
Testează-te
Solenoidul are acum 1000 de spire în loc de 500, cu același curent și lungime. Ce se întâmplă cu câmpul magnetic în interior?
- Răspuns corect: Se dublează la 16π × 10⁻⁴ T
- Se înjumătățește la 4π × 10⁻⁴ T
- Rămâne același, 8π × 10⁻⁴ T
Corect! B este proporțional cu N, deci dublarea spirilor dublează câmpul: 4π×10⁻⁷ × 1000 × 2 A / 0.5 m = 16π × 10⁻⁴ T.
În jurul unui singur fir drept parcurs de curent, fără nicio bobină implicată, ce formă fac liniile de câmp magnetic?
- Un câmp uniform ca în interiorul unei bobine
- Linii drepte de-a lungul firului
- Răspuns corect: Cercuri înfășurate în jurul firului
Exact — un fir drept parcurs de curent este înconjurat de bucle magnetice circulare, după regula mâinii drepte.
Unde vezi asta
O macara de la un depozit de fiare vechi lasă să cadă o bobină de sârmă, pornește curentul și ridică o mașină — oprește curentul și mașina cade. Fără magnetism fără curent, magnetism complet la comandă: soneriile, scanerele RMN și macaralele de la depozitele de fiare vechi sunt toate același dispozitiv, un solenoid al cărui câmp îl comanzi cu un întrerupător.
Greșeli frecvente
Mai întâi, forma câmpului: în jurul unui fir drept liniile câmpului formează cercuri înfășurate în jurul firului — nu linii drepte, nu un câmp uniform; câmpul uniform puternic apare doar în interiorul unei bobine. Apoi scalarea: B = μ₀ · N · I / L crește cu numărul de spire și curentul, deci trecerea de la 500 la 1000 de spire la același curent dublează exact câmpul din interior. Curentul creează câmpul — un miez de fier doar îl concentrează.
Cum se leagă
Acesta este punctul de pivotare al modulului de electromagnetism de la electricitate la magnetism: legea lui Coulomb și capacitatea erau despre sarcini în repaus, iar aici sarcina în mișcare — curentul — stârnește un câmp în jurul ei. Forța Lorentz, următoarea, închide bucla: acele câmpuri împing înapoi orice altă sarcină în mișcare care rătăcește prin ele.