Größe der Magnetkraft
Lernziele
Wichtige Erkenntnisse
Schlüsselpunkte
- Magnetfelder üben Kräfte auf geladene Teilchen in Bewegung aus.
- Die Richtung der Magnetkraft \ text {F} ist senkrecht zur gebildeten Ebene durch \ text {v} und \ text {B}, wie durch die rechte Regel bestimmt.
- Die SI-Einheit für die Größe der Magnetfeldstärke wird als Tesla (T) bezeichnet, was eins entspricht Newton pro Amperemeter. Manchmal wird stattdessen die kleinere Einheit Gauß (10-4 T) verwendet.
- Wenn der Ausdruck für die Magnetkraft mit dem für die elektrische Kraft kombiniert wird, wird der kombinierte Ausdruck als Lorentzkraft bezeichnet.
Schlüsselbegriffe
- Coulomb-Kraft: Die elektrostatische Kraft zwischen zwei Ladungen, wie durch das Coulomb-Gesetz beschrieben.
- Magnetfeld: Ein Zustand in der Raum um einen Magneten oder elektrischen Strom, in dem eine nachweisbare Magnetkraft vorhanden ist und in dem zwei Magnetpole vorhanden sind.
- Tesla: Im Internationalen Einheitensystem die abgeleitete Einheit der magnetischen Flussdichte oder der magnetischen Induktivität . Symbol: T
Größe der Magnetkraft
Wie zieht ein Magnet einen anderen an? Die Antwort beruht auf der Tatsache, dass jeder Magnetismus vom Strom, dem Ladungsfluss, abhängt. Magnetfelder üben Kräfte auf sich bewegende Ladungen aus und üben daher Kräfte auf andere Magnete aus, die alle bewegliche Ladungen aufweisen.
Die Magnetkraft auf eine sich bewegende Ladung ist eine der grundlegendsten bekannten. Die Magnetkraft ist ebenso wichtig wie die elektrostatische oder Coulomb-Kraft. Die Magnetkraft ist jedoch sowohl in Bezug auf die Anzahl der Faktoren, die sie beeinflussen, als auch in Bezug auf ihre Richtung komplexer als die relativ einfache Coulomb-Kraft. Die Größe der Magnetkraft \ text {F} auf eine Ladung \ text {q}, die sich mit einer Geschwindigkeit \ text {v} in einem Magnetfeld der Stärke \ text {B} bewegt, ist gegeben durch:
\ text {F} = \ text {qvBsin} (\ theta)
\ text {B} = \ frac {\ text {F}} {\ text {qvsin} (\ theta)}
Da sinθ einheitlos ist, ist die Tesla
1 \ text {T} = \ frac {1 \ text {N}} {\ text {C} * \ text {m} / \ text {s}} = \ frac {1 \ text {N}} {\ text {A} * \ text {m}}
Eine weitere kleinere Einheit namens Gauß (G), wobei 1 Manchmal wird G = 10 – 4 T verwendet. Die stärksten Permanentmagnete haben Felder nahe 2 T; supraleitende Elektromagnete können 10 T oder mehr erreichen. Das Erdmagnetfeld auf seiner Oberfläche beträgt nur etwa 5 × 10 –5 T oder 0,5 G. Die Richtung der Magnetkraft \ text {F} ist senkrecht zu der durch \ text {v gebildeten Ebene } und \ text {B} gemäß der in Abbildung 1 dargestellten Regel für die rechte Hand. Um die Richtung der Magnetkraft auf eine sich positiv bewegende Ladung zu bestimmen, zeigen Sie mit dem Daumen der rechten Hand in die Richtung von \ text {v}, die Finger in Richtung von \ text {B} und eine Senkrechte zur Handfläche zeigen in Richtung von \ text {F}. Eine Möglichkeit, sich daran zu erinnern, besteht darin, dass es eine Geschwindigkeit gibt, die vom Daumen dargestellt wird. Es gibt viele Feldlinien, und so repräsentieren die Finger sie. Die Kraft ist in die Richtung, in die Sie mit Ihrer Handfläche drücken würden. Die Kraft auf eine negative Ladung ist genau entgegengesetzt zu der auf eine positive Ladung.
Regel für die rechte Hand: Magnetfelder üben Kräfte auf sich bewegende Ladungen aus. Diese Kraft ist eine der grundlegendsten bekannten. Die Richtung der Magnetkraft auf eine sich bewegende Ladung ist senkrecht zu der durch v und B gebildeten Ebene und folgt der rechten Regel – 1 (RHR-1) wie gezeigt. Die Größe der Kraft ist proportional zu q, v, B und dem Sinus des Winkels zwischen v und B.