Magnitudinea forței magnetice
Obiective de învățare
Chei de luat masa
Puncte cheie
- Câmpurile magnetice exercită forțe asupra particulelor încărcate în mișcare.
- Direcția forței magnetice \ text {F} este perpendiculară pe planul format prin \ text {v} și \ text {B}, așa cum este determinat de regula mâinii drepte.
- Unitatea SI pentru mărimea intensității câmpului magnetic se numește tesla (T), care este echivalentă cu una Newton pe ampere-metru. Uneori se folosește unitatea gauss mai mică (10-4 T).
- Când expresia forței magnetice este combinată cu cea pentru forța electrică, expresia combinată este cunoscută sub numele de forța Lorentz.
Termeni cheie
- Forța lui Coulomb: forța electrostatică dintre două sarcini, așa cum este descris de legea lui Coulomb
- câmpul magnetic: o condiție în spațiu în jurul unui magnet sau curent electric în care există o forță magnetică detectabilă și unde sunt prezenți doi poli magnetici.
- tesla: În sistemul internațional de unități, unitatea derivată a densității fluxului magnetic sau a inductivității magnetice . Simbol: T
Magnitudinea forței magnetice
Cum atrage un magnet altul? Răspunsul se bazează pe faptul că tot magnetismul se bazează pe curent, fluxul de sarcină. Câmpurile magnetice exercită forțe asupra sarcinilor în mișcare, și astfel exercită forțe asupra altor magneți, toate având sarcini în mișcare.
Forța magnetică pe o sarcină în mișcare este una dintre cele mai fundamentale cunoscute. Forța magnetică este la fel de importantă ca forța electrostatică sau Coulomb. Cu toate acestea, forța magnetică este mai complexă, atât în numărul factorilor care o afectează, cât și în direcția sa, decât forța relativ simplă a lui Coulomb. Mărimea forței magnetice \ text {F} pe o încărcare \ text {q} care se deplasează cu o viteză \ text {v} într-un câmp magnetic de putere \ text {B} este dată de:
\ text {F} = \ text {qvBsin} (\ theta)
\ text {B} = \ frac {\ text {F}} {\ text {qvsin} (\ theta)}
Deoarece sinθ este fără unitate, tesla este
1 \ text {T} = \ frac {1 \ text {N}} {\ text {C} * \ text {m} / \ text {s}} = \ frac {1 \ text {N}} {\ text {A} * \ text {m}}
O altă unitate mai mică, numită gauss (G), unde 1 G = 10−4 T, este uneori folosit. Cei mai puternici magneți permanenți au câmpuri apropiate de 2 T; electromagnetii supraconductori pot atinge 10 T sau mai mult. Câmpul magnetic al Pământului pe suprafața sa este de numai aproximativ 5 × 10−5 T, sau 0,5 G.
Direcția forței magnetice \ text {F} este perpendiculară pe planul format de \ text {v } și \ text {B} așa cum este determinat de regula mâinii drepte, care este ilustrată în Figura 1. Se afirmă că, pentru a determina direcția forței magnetice pe o sarcină pozitivă în mișcare, îndreptați degetul mare al mâinii drepte direcția \ text {v}, degetele în direcția \ text {B} și o perpendiculară pe punctele palmei în direcția \ text {F}. O modalitate de a ne aminti acest lucru este că există o singură viteză și deci degetul mare o reprezintă. Există multe linii de câmp, astfel încât degetele le reprezintă. Forța este în direcția în care ați împinge cu palma. Forța asupra unei sarcini negative este exact în direcția opusă celei pe o sarcină pozitivă.
Regula mâinii drepte: câmpurile magnetice exercită forțe asupra sarcinilor în mișcare. Această forță este una dintre cele mai de bază cunoscute. Direcția forței magnetice pe o sarcină în mișcare este perpendiculară pe planul format de v și B și urmează regula mâinii drepte – 1 (RHR-1) așa cum se arată. Mărimea forței este proporțională cu q, v, B și sinusul unghiului dintre v și B.