Manyetik alan, manyetik kuvvetin manyetik bir nesne arasında veya manyetik bir nesnenin etrafında nasıl dağıtıldığını tanımlamayı ve görselleştirmeyi amaçlayan bir gösterimdir.
Zaten bildiğimiz gibi, mıknatısların kuzey kutbu ve güney kutbu olarak adlandırılan iki kutbu vardır.
Bir mıknatıs, kutupları aynı türden olan başka bir mıknatısın yakınına getirilirse, iki mıknatıs itme yaşayacaktır.
İki mıknatısın farklı tipte bir direğe yaklaştırılması farklıdır, sonuçlar karşılıklı çekiciliği yaşayacaktır.
Manyetik Alan Görselleştirme
Manyetik alan iki şekilde görselleştirilebilir:
- Matematiksel olarak bir vektör olarak tanımlandı. Ok şeklindeki her noktadaki her vektör, o noktadaki manyetik kuvvetin büyüklüğüne bağlı olarak bir yöne ve büyüklüğe sahiptir.
- Çizgileri kullanarak gösterir. Her vektör kesintisiz bir çizgi ile bağlanır ve mümkün olduğu kadar çok sayıda çizgi yapılabilir. Bu yöntem çoğunlukla bir manyetik alanı tanımlamak için kullanılır.
Manyetik Alan Çizgilerinin Özellikleri
Manyetik alan çizgileri, analiz için yararlı özelliklere sahiptir, yani:
- Her çizgi asla birbiriyle kesişmez
- Manyetik alanın büyüdüğü alanlarda çizgiler daha da daralacaktır. Bu, manyetik alan çizgileri ne kadar yoğunsa, bölgedeki manyetik kuvvetin o kadar büyük olduğunu gösterir.
- Bu çizgiler herhangi bir yerden başlamaz veya durmaz, ancak çizgiler kapalı bir daire oluşturur ve manyetik malzemede bağlı kalır.
- Manyetik alanın yönü, çizgiler üzerindeki oklarla temsil edilir. Bazen, manyetik alan çizgileri üzerine oklar çizilmez, ancak manyetik alanın her zaman Kuzey (Kuzey) ile Güney (Güney) kutbu arasında bir yönü olacaktır.
- Bu çizgiler gerçek anlamda görselleştirilebilir. En basit yöntem, mıknatısın etrafına demir tozu yaymaktır ve manyetik alan çizgileriyle aynı özellikleri üretecektir.
Ölçüm ve Manyetik Alan Formülleri
Manyetik alan bir vektör miktarıdır, dolayısıyla manyetik alanı ölçmenin iki yönü vardır, yani büyüklüğü ve yönü.
Yönü ölçmek için manyetik bir pusula kullanabiliriz. Manyetik bir alanın etrafına bir manyetik pusula yerleştirilirse, pusula iğnesi o noktada manyetik alanın yönünü de takip edecektir.
Ayrıca şunu okuyun: Eşsesli, Eşsesli ve Eş anlamlıların Tanımı ve FarkıManyetik alan formülünde manyetik alanın büyüklüğü B sembolü ile yazılır. Uluslararası sisteme göre miktarın Nikola Tesla adından alınan tesla (T) cinsinden birimleri vardır.
Tesla, manyetik alanın ne kadar kuvvet olduğu olarak tanımlanır. Örneğin, küçük bir buzdolabı 0,001 T'lik bir manyetik alan üretir.
Mıknatıs kullanmadan manyetik alan oluşturmanın bir yolu vardır, yani bir elektrik akımı ileterek.
Bir elektrik akımını bir kablodan geçirdiğimizde (örneğin, bir pile bağlayarak), o zaman iki fenomen elde ederiz. Kabloda akan akım ne kadar büyükse, üretilen manyetik alan o kadar büyük olur. Aynı şekilde tam tersi.
Ampere yasasına göre, manyetik alanlar birçok şekilde uygulanır, böylece denklemlerden bazıları aşağıdaki gibidir:
Manyetik Alan için Büyüklük Formülü
B = μ I / 2 π r
Bilgi:
- B = manyetik alanın büyüklüğü (T)
- μ = geçirgenlik sabiti (4π 10-7 Tm / A)
- I = elektrik akımı (A)
- r = kablodan uzaklık (m)
Elektrik akımı miktarının formülü
Ben = B 2πr / μ
Bilgi:
- B = manyetik alanın büyüklüğü (T)
- μ = geçirgenlik sabiti (4π 10-7 Tm / A)
- I = elektrik akımı (A)
- r = kablodan uzaklık (m)
Manyetik Kutbu Sağ El ile Belirleme
Yönü bulmak için sağ el prensibini kullanabiliriz. Başparmak elektrik akışının yönüdür ve diğer parmaklar telin etrafındaki manyetik alanın yönünü gösterir.
Başparmağın yukarıyı gösteren yönü, i sembolüyle elektrik akışının yönünü gösterir. Diğer dört yarıçapın yönü B sembolüyle megnet alanının yönünü temsil ederken, yukarıdaki görüntü yatay ve dikey konumdadır.
Manyetik Alan Problemlerine Örnekler ve Açıklamaları
Problem 1
Aşağıda gösterildiği gibi elektrikli bir tel i = 4 A!
Belirtin:
- A noktasındaki manyetik alan kuvveti.
- B noktasındaki manyetik alan gücü
- A noktasındaki manyetik alanın yönü.
- B noktasındaki manyetik alanın yönü
Tartışma:
Bilinen
- Ben = 4 A
- r bir = 2m
- r B = 1m
Yerleşme
- B = μI / 2 π r A
- = 4 π 10-7 4/2 π 2
- = 4 10-7 T
Yani A noktasındaki manyetik alan 4 10-7 T
- B = μI / 2 π r B
- B = 4 π 10-7 4/2 π 1
- B = 8 10-7 T
Yani B noktasındaki manyetik alan 8 10-7 T
Yön soran bir problemde, sağ el kuralını kullanabiliriz, burada baş parmağın bir akım olduğu varsayılır ve diğer dört parmak, teli A noktasında tutarken manyetik bir alandır.
Ayrıca şunu okuyun: Tam Anlayış ve Örneklerle birlikte 24+ Dil Stili (Maja Türleri)A noktasındaki manyetik alanın yönü dışa doğru veya okuyucuya doğru olacak şekilde.
Yön soran bir problemde, sağ el kuralını kullanabiliriz; burada baş parmağın bir akım olduğu varsayılır ve diğer dört parmak, teli B noktasında tutarken manyetik bir alandır.
Böylece B noktasındaki manyetik alanın yönü okuyucunun içinde veya dışında olacaktır.
Problem 2
Aşağıdaki resme bakın!
P noktasındaki manyetik alanın büyüklüğünü ve yönünü belirleyin!
Tartışma
Akım A, P noktasında alana giriş yönüyle bir manyetik alan üretirken, akım B alanın dışında bir manyetik alan üretir.
B ye göre olan yönde bir alan giriyor.
Sorun 3
Yukarıdaki resme bakın, manyetik pusulanın yanına elektrik akımı olan bir tel yerleştirilir. Pusulanın çalışmaması için dünyanın pusulaya karşı manyetik alanını iptal etmek için ne kadar elektrik akımı (ve yönü) gereklidir?
Dünyanın manyetik alanı olduğu varsayılmaktadır
Tartışma
Manyetik alan formülünü kullanarak:
Elektrik akımı miktarını şu şekilde bulabilirsiniz:
Pusuladan kabloya r mesafesinin 0,05 m olduğunu biliyorsunuz. sonra elde edildi:
Sağ el kuralını kullanarak, diğer parmaklar pusula manyetik alanına ters yönde olacak şekilde başparmağımızı yerleştirmeliyiz. Böylece akımın yönü kağıda / ekrana bizden uzağa girmelidir.
Sorun 4
Kablo A ve B 1 m ayrıdır ve aşağıdaki şekilde gösterilen yönde sırasıyla 1 A ve 2 A ile enerjilendirilir.
Manyetik alan kuvvetinin SIFIR olduğu C noktasının konumunu belirleyin!
Tartışma
Alan gücünün sıfır olması için, A teli ve B teli tarafından üretilen alan güçlerinin zıt ve eşit olması gerekir. Olası pozisyonlar, A telinin solunda veya B kablosunun sağındadır. Hangisini alacaksınız, noktayı daha küçük akımın gücüne yaklaştırın. Konum A kablosunun solunda olması için, mesafeyi x olarak adlandırmanız yeterlidir.
Bu, manyetik alan materyalinin açıklaması ve problem örnekleridir. Faydalı olabilir.
Referans:
- Manyetik Alan Maddesi
- Manyetik Alanı Anlamak
- Manyetik Alan - Formül, Tanım, Tam Madde, Örnek Problem
- Manyetik Alan: Tanım, Tipler, Formüller, Örnek Problemler