Intensitas medan magnet, karakteristik, sumber, contoh

Dia Medan gaya Ini adalah pengaruh dari muatan listrik yang bergerak di ruang sekitar. Beban selalu memiliki medan listrik, tetapi hanya mereka yang bergerak yang dapat menghasilkan efek magnetik.

Keberadaan magnet telah dikenal sejak lama. Orang -orang Yunani kuno menggambarkan mineral yang mampu menarik potongan -potongan besi kecil: itu adalah magnette atau batu magnetit.

Gambar 1. Sampel magnetit. Sumber: Wikimedia Commons. Rojinegro81 [cc by-sa 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)].

Orang -orang bijak Miletus dan Plato mengurus mendaftarkan efek magnetik dalam tulisan mereka; Ngomong -ngomong, mereka juga tahu listrik statis.

Tetapi magnetisme tidak terkait dengan listrik sampai abad kesembilan belas, ketika Hans Christian Oersted mengamati bahwa kompas dialihkan di dekat kawat pengemudi yang mengangkut arus.

Hari ini kita tahu bahwa listrik dan magnet, jadi untuk berbicara, dua sisi dari mata uang yang sama.

[TOC]

Medan Magnet dalam Fisika

Dalam fisika, istilah itu Medan gaya Ini adalah besarnya vektor, dengan modul (nilai numeriknya), arah dalam ruang dan arah. Ini juga memiliki dua makna. Yang pertama adalah vektor yang kadang -kadang disebut induksi magnetik Dan itu dilambangkan dengan B.

Unit B Dalam sistem unit internasional adalah Tesla, disingkat t. Besarnya lainnya juga disebut medan magnet H, juga dikenal sebagai Intensitas medan magnet Dan unitnya adalah amperio/meter.

Kedua besaran proporsional, tetapi mereka didefinisikan dengan cara ini untuk memperhitungkan efek yang dimiliki bahan magnetik pada medan yang sedang melaluinya.

Jika suatu bahan ditempatkan di tengah medan magnet eksternal, medan yang dihasilkan akan tergantung pada ini dan juga pada respons magnetik material. Itu sebabnya B Dan H Mereka terkait melalui:

B = μ_MH

Di Sini μ_M  Itu adalah konstanta yang tergantung pada materi dan memiliki unit yang memadai sehingga dengan mengalikan H Hasilnya adalah Tesla.

Karakteristik medan magnet

-Medan magnet adalah besarnya vektor, oleh karena itu memiliki besarnya, arah dan makna.

-Kesatuan medan magnet B Dalam sistem internasional itu adalah Tesla, disingkat t, sementara H Itu ampere/meter. Unit lain yang sering muncul dalam literatur adalah Gauss (g) dan yang di -oersted.

-Garis medan magnet selalu ditutup ikatan, yang meninggalkan kutub utara dan memasuki kutub selatan. Lapangan selalu bersinggungan dengan garis.

-Tiang magnet selalu muncul pada pasangan utara-selatan. Tidak mungkin untuk memiliki tiang magnet yang terisolasi.

-Itu selalu berasal dari pergerakan muatan listrik.

-Intensitasnya sebanding dengan besarnya beban atau arus yang menghasilkannya.

-Besarnya medan magnet berkurang dengan terbalik ke kuadrat jarak.

-Medan magnet bisa konstan atau variabel, baik waktu dan ruang.

-Medan magnet mampu mengerahkan gaya magnet pada beban bergerak atau pada kawat yang saat ini transportasi.

Tiang magnet

Magnet bar selalu memiliki dua tiang magnet: Kutub Utara dan Kutub Selatan. Sangat mudah untuk memverifikasi bahwa kutub dengan tanda yang sama tolak, sedangkan yang dari berbagai jenis tertarik.

Ini seperti apa yang terjadi dengan muatan listrik. Dapat dilihat bahwa semakin dekat mereka, semakin besar kekuatan yang mereka tarik atau tolak.

Ini dapat melayani Anda: Galaksi Kurcaci: Pelatihan, Evolusi, Karakteristik, Contoh

Magnet bar memiliki pola garis bidang yang khas. Mereka adalah kurva tertutup, yang meninggalkan Kutub Utara dan memasuki Kutub Selatan.

Gambar 2. Garis medan magnet magnet bar. Sumber: Wikimedia Commons.

Eksperimen sederhana untuk mengamati garis -garis ini, terdiri dari menyebarkan file besi di atas selembar kertas dan menempatkan magnet batang di bawah.

Intensitas medan magnet diberikan sesuai dengan kepadatan garis medan. Ini selalu lebih padat di dekat kutub, dan memperpanjang saat kita menjauh dari magnet.

Magnet ini juga dikenal sebagai dipol magnetik, di mana kedua kutub justru adalah tiang magnet utara dan selatan.

Tapi mereka tidak pernah bisa berpisah. Jika magnet dipotong menjadi dua, dua magnet diperoleh, masing -masing dengan tiang utara dan selatan masing -masing. Tiang yang terisolasi disebut Monopol magnetik, Tetapi sampai saat ini tidak ada yang bisa mengisolasi.

Sumber

Anda dapat berbicara tentang berbagai sumber medan magnet. Mereka berkisar dari mineral magnetik, melalui tanah itu sendiri, yang berperilaku seperti magnet besar, sampai Anda mencapai elektromagnet.

Tetapi kebenarannya adalah bahwa setiap medan magnet berawal dari pergerakan partikel yang dimuat.

Kemudian kita akan melihat bahwa sumber utama semua magnet terletak pada arus kecil di dalam atom, terutama yang terjadi karena pergerakan elektron di sekitar nukleus dan untuk efek kuantum yang ada dalam atom.

Namun, dalam hal asal makroskopiknya, Anda dapat memikirkan sumber alami dan sumber buatan.

Sumber alami pada prinsipnya tidak "mematikan" adalah magnet permanen, namun harus diperhitungkan bahwa panas menghancurkan magnet zat.

Adapun sumber buatan, efek magnetik dapat ditekan dan dikendalikan. Karena itu kami memiliki:

-Magnet asal alami, terbuat dari mineral magnetik seperti magnetit dan magemitik, keduanya oksida besi, misalnya.

-Arus listrik dan elektroiman.

Mineral magnetik dan elektromagnet

Di alam ada berbagai senyawa yang menunjukkan sifat magnetik penting. Mereka dapat menarik potongan besi dan nikel, misalnya, serta magnet lainnya.

Besi oksida yang disebutkan, seperti magnetit dan maghemita, adalah contoh dari zat semacam ini.

Itu kerentanan magnetik Itu adalah parameter yang digunakan untuk mengukur sifat magnetik batuan. Batuan beku dasar adalah kerentanan tertinggi, karena kandungan magnetitnya yang tinggi.

Di sisi lain, asalkan ada kawat yang arus, akan ada medan magnet terkait. Di sini kita memiliki cara lain untuk menghasilkan bidang, yang dalam hal ini, mengadopsi bentuk keliling konsentris dengan kawat.

Rasa sirkulasi lapangan diberikan oleh aturan ibu jari kanan. Saat jempol tangan kanan menunjuk ke arah arus, empat jari yang tersisa akan menunjukkan pengertian di mana garis bidang melengkung.

Gambar 3. Aturan ibu jari kanan untuk mendapatkan arah dan makna medan magnet. Sumber: Wikimedia Commons.

Elektromagnet adalah perangkat yang menghasilkan magnet dari arus listrik. Itu memiliki keuntungan karena dapat hidup dan mati sesuka hati. Saat arus berhenti, medan magnet menghilang. Selain itu intensitas bidang juga dapat dikontrol.

Elektromagnes adalah bagian dari berbagai perangkat, di antaranya adalah penutur, hard drive, mesin dan relay, antara lain.

Dapat melayani Anda: aturan tangan kanan

Gaya magnet pada muatan bergerak

Anda dapat memeriksa keberadaan medan magnet B Melalui beban uji listrik yang disebut Q- Dan itu bergerak dengan kecepatan v. Untuk ini, keberadaan medan listrik dan gravitasi dikesampingkan setidaknya untuk saat ini.

Dalam hal ini, kekuatan yang dialami beban Q, yang dilambangkan sebagai F_B, Itu sepenuhnya karena pengaruh lapangan. Secara kualitatif berikut ini diamati:

-Besarnya  F_B  Itu sebanding dengan  Q Dan dengan kecepatan v.

-Ya v sejajar dengan vektor medan magnet, besarnya F_B Itu nol.

-Gaya magnetnya tegak lurus terhadap keduanya v menyukai B.

-Akhirnya, besarnya gaya magnet sebanding dosa θ, makhluk θ Sudut antara vektor kecepatan dan vektor medan magnet.

Semua hal di atas berlaku untuk beban positif dan negatif. Satu -satunya perbedaan adalah bahwa makna gaya magnet terbalik.

Pengamatan ini setuju dengan produk vektor antara dua vektor, sehingga gaya magnet yang dialami oleh beban tepat waktu Q, yang bergerak dengan kecepatan v Di tengah medan magnet itu adalah:

F_B = q v X B

Yang modulnya adalah:

F_B = q.v.B.dosa θ

Gambar 4. Aturan tangan kanan untuk gaya magnet pada beban tepat waktu positif. Sumber: Wikimedia Commons.

Bagaimana medan magnet dihasilkan?

Ada beberapa cara, misalnya:

-Dengan menggunakan zat yang tepat.

-Melewati arus listrik melalui kawat pengemudi.

Tetapi asal mula magnet dalam masalah ini dijelaskan dengan mengingat bahwa itu harus dikaitkan dengan pergerakan beban.

Sebuah elektron yang mengorbit nukleus pada dasarnya adalah sirkuit kecil tertutup arus, tetapi mampu secara substansial berkontribusi pada magnet atom. Ada banyak elektron dalam sepotong bahan magnetik.

Kontribusi ini terhadap magnet atom ini disebut Momen magnetik orbital. Tetapi ada lebih banyak, karena terjemahan bukan satu -satunya gerakan elektron. Ini juga memiliki Momen magnetis spin, Efek kuantum yang analoginya adalah rotasi elektron pada porosnya.

Faktanya, momen magnetik Espín adalah penyebab utama magnet sebuah atom.

Teman-teman

Medan magnet dapat mengadopsi banyak bentuk, tergantung pada distribusi arus yang berasal. Pada gilirannya, itu dapat bervariasi tidak hanya di ruang angkasa, tetapi juga dalam waktu atau keduanya secara bersamaan.

-Di sekitar kutub elektromagnet ada bidang konstan yang kira -kira.

-Juga di dalam solenoid intensitas tinggi dan medan seragam diperoleh, dengan garis medan diarahkan sepanjang sumbu aksial.

-Medan magnet Bumi cukup baik ke medan magnet bar, terutama di sekitar permukaan. Selanjutnya, angin matahari memodifikasi arus listrik dan merusaknya secara signifikan.

-Kawat yang mengangkut arus memiliki ladang dalam bentuk keliling konsentris dengan kawat.

Adapun apakah lapangan mungkin atau mungkin tidak bervariasi dalam waktu, mereka memiliki:

-Medan magnet statis, ketika besarnya maupun arahnya tidak berubah seiring waktu. Bidang magnet bar adalah contoh yang baik dari jenis bidang ini. Juga mereka yang berasal dari kabel yang mengangkut arus stasioner.

-Bidang variabel dari waktu ke waktu, jika ada karakteristiknya yang bervariasi dari waktu ke waktu. Salah satu cara untuk mendapatkannya adalah dari generator arus bergantian, yang memanfaatkan fenomena induksi magnetik. Mereka ditemukan di berbagai perangkat penggunaan umum, misalnya ponsel.

Dapat melayani Anda: vektor yang dihasilkan: perhitungan, contoh, latihan

Hukum Biot-Savart

Ketika diperlukan untuk menghitung bentuk medan magnet yang dihasilkan oleh distribusi arus, undang-undang Biot-Savart dapat digunakan, ditemukan pada tahun 1820 oleh fisikawan Prancis Jean Marie Biot (1774-1862) dan Felix Savart (1791-1841).

Untuk beberapa distribusi saat ini dengan geometri sederhana, ekspresi matematika untuk vektor medan magnet dapat diperoleh secara langsung.

Misalkan Anda memiliki segmen kawat panjang diferensial dl yang mengangkut arus listrik yo. Juga akan diasumsikan bahwa kawat sedang dalam ruang hampa. Medan magnet yang menghasilkan distribusi ini:

-Berkurang dengan terbalik ke kuadrat jarak ke kawat.

-Itu sebanding dengan intensitas arus yo yang melakukan perjalanan di kawat.

-Alamat Anda tangensial untuk lingkar radio R Berpusat pada kawat dan maknanya diberikan, oleh aturan ibu jari kanan.

Pengamatan ini digabungkan dalam ungkapan berikut:Konstanta proporsionalitas adalah Permeabilitas vakum μ_{salah satu}, Dengan mana diperoleh:Di mana:

-μ_{salah satu} = 4π. 10^-7 T.m/ a 

-DB Ini adalah diferensial medan magnet.

-yo Itu adalah intensitas arus yang bersirkulasi pada kawat.

-R Itu adalah jarak antara pusat kawat dan titik di mana Anda ingin menemukan lapangan.

-Dl Itu adalah vektor yang besarnya adalah panjang segmen diferensial dl.

-R Itu adalah vektor yang beralih dari kawat ke titik di mana Anda ingin menghitung bidang.

Contoh

Di bawah ada dua contoh medan magnet dan ekspresi analitiknya.

Medan magnet diproduksi oleh kawat bujursangkar yang sangat panjang

Dengan cara. Saat membuat integrasi di sepanjang pengemudi dan mengambil kasus batas di mana ini sangat panjang, besarnya bidang hasil:

 Arah dan arah vektor B ditunjukkan oleh aturan ibu jari kanan, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 3.

Lapangan dibuat oleh kumparan helmholtz

Kumparan Helmholtz dibentuk oleh dua kumparan melingkar yang identik dan konsentris, yang arus yang sama dilewatkan. Mereka berfungsi untuk membuat medan magnet yang seragam di dalamnya.

Gambar 5. Skema Coils Helmholtz. Sumber: Wikimedia Commons.

Besarnya di tengah kumparan adalah:

Dan diarahkan sepanjang sumbu aksial. Faktor -faktor persamaannya adalah:

-N mewakili jumlah belokan kumparan

-yo Itu adalah besarnya arus

-μ_{salah satu} Ini adalah permeabilitas magnetik dari vakum

-R Itu adalah jari -jari gulungan.

Referensi

1. Figueroa, d. (2005). Seri: Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 1. Kinematika. Diedit oleh Douglas Figueroa (USB).
2. Intensitas medan magnet H. Pulih dari: 230nsc1.Phy-astr.GSU.Edu.
3. Kirkpatrick, l. 2007. Fisika: Pandangan Dunia. Edisi Singkat ke -6. Pembelajaran Cengage.
4. Medan magnet dan gaya magnetik. Pulih dari: fisika.UCF.Edu.
5. Rex, a. 2011. Dasar -dasar fisika. Pearson.
6. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 2. 7. Ed. Pembelajaran Cengage.
7. Universitas Vigo. Contoh Magnetisme. Diperoleh dari: Quintans.situs web.Uvigo.adalah