Magnetkrafts størrelse
Læringsmål
Nøgleudtag
Nøglepunkter
- Magnetiske felter udøver kræfter på ladede partikler i bevægelse.
- Retningen af magnetkraften \ text {F} er vinkelret på det dannede plan af \ text {v} og \ text {B} som bestemt af højrehåndsreglen.
- SI-enheden for størrelsen af magnetfeltstyrken kaldes tesla (T), hvilket svarer til en Newton pr. Ampere-meter. Nogle gange bruges den mindre enhedsgauss (10-4 T) i stedet.
- Når udtrykket for den magnetiske kraft kombineres med det for den elektriske kraft, er det kombinerede udtryk kendt som Lorentz-kraften.
Nøgleudtryk
- Coulomb-kraft: den elektrostatiske kraft mellem to ladninger, som beskrevet i Coulombs lov
- magnetfelt: En tilstand i rum omkring en magnet eller elektrisk strøm, hvor der er en detekterbar magnetisk kraft, og hvor der er to magnetiske poler.
- tesla: I det internationale system for enheder er den afledte enhed med magnetisk fluxdensitet eller magnetisk induktivitet . Symbol: T
Magnetkraftens størrelse
Hvordan tiltrækker en magnet en anden? Svaret afhænger af det faktum, at al magnetisme er afhængig af strøm, strømmen af ladning. Magnetfelter udøver kræfter på bevægelige ladninger, og derfor udøver de kræfter på andre magneter, som alle har bevægelige ladninger.
Den magnetiske kraft på en bevægende ladning er en af de mest grundlæggende kendte. Den magnetiske kraft er lige så vigtig som den elektrostatiske eller Coulomb-kraften. Alligevel er den magnetiske kraft mere kompleks, både i antallet af faktorer, der påvirker den og i dens retning, end den relativt enkle Coulomb-kraft. Størrelsen af den magnetiske kraft \ text {F} på en ladning \ tekst {q}, der bevæger sig med en hastighed \ tekst {v} i et magnetisk felt af styrke \ tekst {B}, gives ved:
\ text {F} = \ text {qvBsin} (\ theta)
\ text {B} = \ frac {\ text {F}} {\ text {qvsin} (\ theta)}
Fordi sinθ er enhedsløs, er tesla
1 \ text {T} = \ frac {1 \ text {N}} {\ text {C} * \ text {m} / \ text {s}} = \ frac {1 \ text {N}} {\ text {A} * \ text {m}}
En anden mindre enhed, kaldet gauss (G), hvor 1 G = 10−4 T, bruges undertiden. De stærkeste permanente magneter har felter nær 2 T; superledende elektromagneter kan nå 10 T eller mere. Jordens magnetfelt på overfladen er kun ca. 5 × 10−5 T eller 0,5 G.
Retningen af den magnetiske kraft \ text {F} er vinkelret på det plan, der dannes af \ text {v } og \ text {B} som bestemt af højrehåndsreglen, som er illustreret i figur 1. Den siger, at for at bestemme retningen af den magnetiske kraft på en positiv bevægelsesladning peger du højre hånds tommelfinger i retning af \ tekst {v}, fingrene i retning af \ tekst {B} og en vinkelret på håndfladen peger i retning af \ tekst {F}. En måde at huske dette på er, at der er en hastighed, og tommelfingeren repræsenterer den. Der er mange feltlinjer, så fingrene repræsenterer dem. Kraften er i den retning, du vil skubbe med din håndflade. Kraften på en negativ ladning er i nøjagtig den modsatte retning af den på en positiv ladning.
Højre håndregel: Magnetfelter udøver kræfter på bevægelige ladninger. Denne kraft er en af de mest kendte. Retningen af den magnetiske kraft på en bevægende ladning er vinkelret på planet dannet af v og B og følger højre håndregel – 1 (RHR-1) som vist. Kraftens størrelse er proportional med q, v, B og sinus for vinklen mellem v og B.