ప్రవాహాల నుండి అయస్కాంత క్షేత్రాలు
కదిలే విద్యుత్ ఆవేశం తన చుట్టూ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది, కాబట్టి ప్రవాహం మోసుకెళ్ళే ఏ వైరైనా వృత్తాకార అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖలతో చుట్టబడి ఉంటుంది. ఆ వైర్ను కాయిల్గా వంచితే, ప్రతి లూప్ నుండి వచ్చే క్షేత్ర రేఖలు లోపల కలిసి, కాయిల్ నిడివు వెంబడి నడిచే ఒక బలమైన, ఏకరీతి క్షేత్రంగా మారతాయి. ఎక్కువ మలుపులు చుట్టినా లేదా ఎక్కువ ప్రవాహాన్ని పంపినా లోపలి క్షేత్రం బలపడుతుంది.
సూత్రం
B = μ₀ · N · I / L
- B — అయస్కాంత క్షేత్రం (T): కాయిల్ లోపల అయస్కాంత క్షేత్రపు బలం
- μ₀ — విద్యుత్ శూన్య ప్రవేశ్యత (T·m/A): ప్రవాహం ఎంత బలంగా అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుందో నిర్ణయించే స్థిరాంకం
- N — మలుపుల సంఖ్య (turns): కాయిల్ను ఎన్ని లూప్ల వైర్ తో చేశారు
- I — ప్రవాహం (A): ప్రతి సెకనూ వైర్ గుండా ప్రవహించే ఆవేశం
- L — నిడివు (m): మలుపులు చుట్టబడిన కాయిల్ నిడివు
సాల్వ్ చేసిన ఉదాహరణ
ఒక కాయిల్ (సోలినాయిడ్) 0.5 మీటర్ల నిడివుపై 500 మలుపుల వైర్ చుట్టబడి, 2 ఆంప్స్ ప్రవాహాన్ని మోసుకెళ్తోంది. లోపల అయస్కాంత క్షేత్ర బలం ఎంత?
- N = 500 మలుపులు
- 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
మీను మీరు పరీక్షించుకోండి
సోలినాయిడ్కు ఇప్పుడు 500 బదులు 1000 మలుపులున్నాయి, అదే ప్రవాహం, అదే నిడివు. లోపల అయస్కాంత క్షేత్రానికి ఏమి జరుగుతుంది?
- సరైన సమాధానం: 16π × 10⁻⁴ T కు రెట్టింపవుతుంది
- 4π × 10⁻⁴ T కు సగమవుతుంది
- 8π × 10⁻⁴ T వద్దనే ఉంటుంది
సరిగ్గా చెప్పారు! B అనేది N కి అనుపాతంలో, కాబట్టి మలుపులు రెట్టింపు అయితే క్షేత్రం రెట్టింపు: 4π×10⁻⁷ × 1000 × 2 A / 0.5 m = 16π × 10⁻⁴ T.
కాయిల్ లేకుండా, ప్రవాహం మోసుకెళ్ళే ఒకే సరళ వైర్ చుట్టూ, అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖలు ఏ ఆకారం చేస్తాయి?
- కాయిల్ లోపలి వంటి ఏకరీతి క్షేత్రం
- వైర్ వెంబడి నడిచే సరళ రేఖలు
- సరైన సమాధానం: వైర్ చుట్టూ చుట్టబడిన వృత్తాలు
ఖచ్చితంగా — ప్రవాహం మోసుకెళ్ళే సరళ వైర్ చుట్టూ వృత్తాకార అయస్కాంత క్షేత్ర లూప్లుంటాయి, కుడి-చేతి నియమాన్ని అనుసరిస్తూ.
ఇక్కడ ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది
స్క్రాప్-యార్డ్ క్రేన్ వైర్ కాయిల్ను దించి, ప్రవాహం ఆన్ చేస్తే కారును ఎత్తుతుంది — ప్రవాహం ఆఫ్ చేస్తే కారు పడిపోతుంది. ప్రవాహం లేకుంటే అయస్కాంతత్వం లేదు, డిమాండ్పై పూర్తి అయస్కాంతత్వం: డోర్బెల్స్, MRI స్కానర్లు, స్క్రాప్యార్డ్ క్రేన్లన్నీ ఒకటే పరికరం, స్విచ్తో ఆజ్ఞలు ఇచ్చే సోలినాయిడ్.
సాధారణ తప్పులు
మొదటిది, క్షేత్రపు ఆకారం: సరళ వైర్ చుట్టూ క్షేత్ర రేఖలు వైర్ చుట్టూ చుట్టబడిన వృత్తాలుగా ఏర్పడతాయి — సరళ రేఖలు కావు, ఏకరీతి క్షేత్రం కాదు; బలమైన ఏకరీతి క్షేత్రం కాయిల్ లోపల మాత్రమే కనిపిస్తుంది. రెండోది, స్కేలింగ్: B = μ₀ · N · I / L మలుపులు, ప్రవాహంతో పెరుగుతుంది, కాబట్టి అదే ప్రవాహం వద్ద 500 నుండి 1000 మలుపులకు వెళ్ళడం వల్ల లోపలి క్షేత్రం ఖచ్చితంగా రెట్టింపవుతుంది. క్షేత్రాన్ని సృష్టించేది ప్రవాహమే — ఇనుప కోర్ అదనంగా కేవలం దాన్ని కేంద్రీకరిస్తుంది.
ఇది ఎలా అనుసంధానమవుతుంది
ఇది విద్యుదయస్కాంతత్వ మాడ్యూల్లో విద్యుత్ నుండి అయస్కాంతత్వానికి కీలకమార్పు: కూలాంబ్ నియమం, సామర్థ్యం నిశ్చల ఆవేశాల గురించి, ఇక్కడ కదిలే ఆవేశం — ప్రవాహం — తన చుట్టూ క్షేత్రాన్ని రేపుతుంది. తర్వాతి లోరెంజ్ బలం చక్రాన్ని మూస్తుంది: ఆ క్షేత్రాలు తమ మధ్యకు వచ్చే మరో కదిలే ఆవేశాన్ని తిరిగి నెట్టతాయి.