Velikost magnetické síly
Cíle učení
Klíčové možnosti
Klíčové body
- Magnetická pole vyvíjejí síly na nabité částice v pohybu.
- Směr magnetické síly \ text {F} je kolmý na vytvořenou rovinu podle \ text {v} a \ text {B} podle pravidla pravé ruky.
- Jednotka SI pro velikost intenzity magnetického pole se nazývá tesla (T), což odpovídá jedné Newton na ampérmetr. Někdy se místo toho používá menší jednotka gauss (10–4 T).
- Když je výraz pro magnetickou sílu kombinován s výrazem pro elektrickou sílu, je kombinovaný výraz známý jako Lorentzova síla.
Klíčové pojmy
- Coulombova síla: elektrostatická síla mezi dvěma náboji, jak je popsáno Coulombovým zákonem
- magnetické pole: Podmínka v prostor kolem magnetu nebo elektrického proudu, ve kterém je detekovatelná magnetická síla a kde jsou přítomny dva magnetické póly.
- tesla: V mezinárodním systému jednotek je odvozená jednotka hustoty magnetického toku nebo magnetické indukčnosti . Symbol: T
Velikost magnetické síly
Jak jeden magnet přitahuje jiný? Odpověď se spoléhá na skutečnost, že veškerý magnetismus závisí na proudu, toku náboje. Magnetická pole vyvíjejí síly na pohybující se náboje, a tak vyvíjejí síly na další magnety, z nichž všechny mají pohyblivé náboje.
Magnetická síla na pohybující se náboj je jedním z nejzákladnějších známých. Magnetická síla je stejně důležitá jako elektrostatická nebo Coulombova síla. Přesto je magnetická síla komplexnější jak v počtu faktorů, které ji ovlivňují, tak v jejím směru, než relativně jednoduchá Coulombova síla. Velikost magnetické síly \ text {F} na náboji \ text {q} pohybující se rychlostí \ text {v} v magnetickém poli síly \ text {B} je dána vztahem:
\ text {F} = \ text {qvBsin} (\ theta)
\ text {B} = \ frac {\ text {F}} {\ text {qvsin} (\ theta)}
Protože sinθ není jednotkový, tesla je
1 \ text {T} = \ frac {1 \ text {N}} {\ text {C} * \ text {m} / \ text {s}} = \ frac {1 \ text {N}} {\ text {A} * \ text {m}}
Další menší jednotka zvaná gauss (G), kde 1 G = 10–4 T, je někdy používán. Nejsilnější permanentní magnety mají pole blízko 2 T; supravodivé elektromagnety mohou dosáhnout 10 T nebo více. Magnetické pole Země na svém povrchu je pouze asi 5 × 10−5 T nebo 0,5 G.
Směr magnetické síly \ text {F} je kolmý k rovině tvořené \ text {v } a \ text {B}, jak je určeno pravidlem pravé ruky, které je znázorněno na obrázku 1. Uvádí, že k určení směru magnetické síly na kladný pohybující se náboj nasměrujete palec pravé ruky do směr \ text {v}, prsty ve směru \ text {B} a kolmo k palmovým bodům ve směru \ text {F}. Jeden způsob, jak si to zapamatovat, je, že existuje jedna rychlost, a tak ji představuje palec. Existuje mnoho siločar, a tak je představují prsty. Síla je ve směru, jakým byste tlačili dlaní. Síla na záporný náboj je přesně opačným směrem než síla na kladný náboj.
Pravidlo pravé ruky: Magnetické pole vyvíjí síly na pohybující se náboje. Tato síla je jednou z nejzákladnějších známých. Směr magnetické síly na pohybující se náboj je kolmý k rovině tvořené v a B a řídí se pravidlem pravé ruky – 1 (RHR-1), jak je znázorněno. Velikost síly je úměrná q, v, B a sinu úhlu mezi v a B.