Magneettisen voiman suuruus
Oppimistavoitteet
Tärkeimmät takaisinot
Tärkeimmät kohdat
- Magneettikentät kohdistavat voimia liikkuviin varautuneisiin hiukkasiin.
- Magneettisen voiman \ text {F} suunta on kohtisuorassa muodostuneeseen tasoon. \ text {v} ja \ text {B} oikean käden säännön mukaan.
- SI-yksikköä magneettikentän voimakkuuden suuruudelle kutsutaan tesla (T), joka vastaa yhtä Newton / ampeerimetri. Joskus sen sijaan käytetään pienempää gauss-yksikköä (10-4 T).
- Kun magneettisen voiman ilmaisu yhdistetään sähkövoiman ilmaisuun, yhdistetty ilmaisu tunnetaan nimellä Lorentz-voima.
Tärkeimmät termit
- Coulomb-voima: kahden varauksen välinen sähköstaattinen voima, kuten Coulombin laki kuvaa.
- magneettikenttä: Ehto tila magneetin tai sähkövirran ympärillä, jossa on havaittavissa oleva magneettinen voima ja jossa on kaksi magneettista napaa.
- tesla: Kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä johdettu magneettivuon tiheyden tai magneettisen induktiivisuuden yksikkö . Symboli: T
Magneettisen voiman suuruus
Kuinka yksi magneetti houkuttelee toista? Vastaus perustuu siihen tosiasiaan, että kaikki magneetit perustuvat virtaan, varauksen virtaukseen. Magneettikentät kohdistavat voimia liikkuviin varauksiin, joten ne kohdistavat voimia muihin magneetteihin, joilla kaikilla on liikkuvia varauksia.
Liikkuvan varauksen magneettinen voima on yksi tunnetuimmista. Magneettinen voima on yhtä tärkeä kuin sähköstaattinen tai Coulomb-voima. Magneettinen voima on kuitenkin monimutkaisempi sekä siihen vaikuttavien tekijöiden lukumäärässä että suunnassa kuin suhteellisen yksinkertainen Coulomb-voima. Magneettisen voiman \ text {F} suuruus varauksella \ text {q}, joka liikkuu nopeudella \ text {v} voimakkuuden magneettikentässä \ text {B}, saadaan seuraavasti:
\ text {F} = \ text {qvBsin} (\ theta)
\ text {B} = \ frac {\ text {F}} {\ text {qvsin} (\ theta)}
Koska sinθ on yksikön, tesla on
1 \ text {T} = \ frac {1 \ text {N}} {\ text {C} * \ text {m} / \ text {s}} = \ frac {1 \ text {N}} {\ text {A} * \ text {m}}
Toinen pienempi yksikkö, nimeltään gauss (G), jossa 1 G = 10-4 T, käytetään joskus. Vahvimpien kestomagneettien kentät ovat lähellä 2 T; suprajohtavat sähkömagneetit voivat saavuttaa 10 T tai enemmän. Maan magneettikenttä sen pinnalla on vain noin 5 × 10−5 T tai 0,5 G.
Magneettisen voiman \ text {F} suunta on kohtisuorassa \ text {v: n muodostamaan tasoon } ja \ text {B} määritettynä oikean käden säännöllä, joka on esitetty kuvassa 1. Siinä todetaan, että positiivisen liikkuvan varauksen magneettisen voiman suunnan osoittamiseksi osoitat oikean käden peukalolla \ text {v} -suuntaan, sormet \ text {B} -suuntaan ja kohtisuorassa kämmentä kohtaan \ text {F} -suuntaan. Yksi tapa muistaa tämä on, että nopeus on yksi, ja peukalo edustaa sitä. Kenttäviivoja on monia, ja sormet edustavat niitä. Voima on suuntaan, johon työnnät kämmenelläsi. Negatiivisen varauksen voima on täsmälleen päinvastainen kuin positiivisen varauksen voima.
Oikean käden sääntö: Magneettikentät kohdistavat voimia liikkuviin panoksiin. Tämä voima on yksi tunnetuimmista. Magneettisen voiman suunta liikkuvalla latauksella on kohtisuorassa v: n ja B: n muodostamaan tasoon nähden ja noudattaa oikean käden sääntöä 1 (RHR-1) kuvan mukaisesti. Voiman suuruus on verrannollinen arvoihin q, v, B ja v: n ja B: n välisen kulman siniin.