자기장은 어떻게 작동합니까?

•••Syed Hussain Ather

​자기장자기력이 물체 주변의 공간을 통해 어떻게 분산되는지 설명합니다. 일반적으로 자기 인 물체의 경우, 자기장 선은 위의 다이어그램에 표시된 것처럼 지구 자기장에서와 마찬가지로 물체의 북극에서 남극으로 이동합니다.

물체를 냉장고 표면에 달라 붙게 만드는 동일한 자기력이 유해한 태양풍으로부터 오존층을 보호하는 지구 자기장에 사용됩니다. 자기장은 오존층이 이산화탄소를 잃는 것을 방지하는 에너지 패킷을 형성합니다.

자석이있는 상태에서 작은 가루 모양의 철 조각 인 철 파일링을 부어서이를 관찰 할 수 있습니다. 종이 또는 가벼운 천 아래에 자석을 놓습니다. 철제 파일링을 따르고 그들이 취하는 모양과 형성을 관찰하십시오. 자기장 물리학에 따라 파일링이 이와 같이 배열되고 분배되도록하기 위해 어떤 필드 라인이 있어야하는지 결정합니다.

북쪽에서 남쪽으로 그려지는 자기장 선의 밀도가 클수록 자기장의 크기가 커집니다. 이러한 북극과 남극은 또한 자기 물체가 매력적인 지 (북극과 남극 사이) 또는 반발 (동일한 극 사이)인지를 나타냅니다. 자기장은 테슬라 단위로 측정됩니다.티​.

전하가 움직일 때마다 자기장이 형성되기 때문에 전선을 통해 전류로부터 자기장이 유도됩니다. 이 필드는 전선을 통과하는 전류와 전류가 이동하는 거리에 따라 자기력의 잠재적 강도와 방향을 설명하는 방법을 제공합니다. 자기장 라인은 전선 주위에 동심원을 형성합니다. 이 필드의 방향은 "오른쪽 규칙"을 통해 결정할 수 있습니다.

이 규칙은 전선을 통과하는 전류 방향으로 오른쪽 엄지 손가락을 대면 결과적으로 발생하는 자기장이 손의 손가락이 말리는 방향에 있음을 알려줍니다. 전류가 클수록 더 큰 자기장이 유도됩니다.

다른 예를 사용할 수 있습니다.오른손 법칙, 자기장, 자기력 및 전류를 포함하는 다른 양의 방향을 결정하기위한 일반적인 규칙. 이 경험 법칙은 수량의 수학에 의해 지시되는 전기 및 자기의 많은 경우에 유용합니다.

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이 오른손 법칙은 자석의 다른 방향으로도 적용될 수 있습니다.솔레노이드, 또는 자석 주위의 와이어로 감싼 일련의 전류. 오른손 엄지 손가락을 자기장 방향으로 가리키면 오른손 손가락이 전류 방향으로 둥글게 감 깁니다. 솔레노이드를 사용하면 전류를 통해 자기장의 힘을 활용할 수 있습니다.

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전하가 이동할 때 자기장은 회전하고 이동하는 전자가 자성 물체가됨에 따라 생성됩니다. 철, 코발트 및 니켈과 같은 접지 상태에서 짝을 이루지 않는 전자를 가진 요소는 영구 자석을 형성하도록 정렬 될 수 있습니다. 이러한 요소의 전자에 의해 생성 된 자기장은 이러한 요소를 통해 전류가 더 쉽게 흐르도록합니다. 자기장이 반대 방향으로 크기가 같으면 자기장 자체도 서로 상쇄 될 수 있습니다.

배터리를 통해 흐르는 전류나는자기장을 발산하다비반경에서아르 자형방정식에 따르면Ampère의 법칙​:

어디μ​₀ 진공 투과성의 자기 상수,1.26 x 10^-6 H / m( "Henries per meter"에서 Henries는 인덕턴스의 단위입니다.) 전류를 높이고 와이어에 가까워지면 자기장을 증가시킵니다.

물체가 자성을 갖기 위해서는 물체를 구성하는 전자가 물체의 원자 사이를 자유롭게 이동할 수 있어야합니다. 물질이 자성을 띄는 경우, 동일한 스핀의 짝을 이루지 않은 전자를 가진 원자는 전자가 자유롭게 흐르도록 서로 쌍을 이룰 수 있으므로 이상적인 후보입니다. 자기장이있는 상태에서 재료를 테스트하고 이러한 재료를 만드는 원자의 자기 특성을 조사하면 자기에 대해 알 수 있습니다.

​강자성체영구적 인 자기라는 속성을 가지고 있습니다.파라 마그넷반대로 전자의 스핀을 정렬하여 자유롭게 움직일 수 있도록 자기장이 존재하지 않는 한 자기 특성을 표시하지 않습니다.Diamagnets자기장의 영향을 전혀받지 않거나 자기장의 영향을 거의받지 않는 원자 구성을 가지고 있습니다. 그들은 전하가 흐를 수 있도록 짝을 이루지 않은 전자가 없거나 거의 없습니다.

Paramagnets는 항상 가지고있는 재료로 만들어 졌기 때문에 작동합니다.자기 모멘트, 쌍극자로 알려져 있습니다. 이러한 순간은 이러한 물질을 만드는 원자의 궤도에서 짝을 이루지 않은 전자의 스핀으로 인해 외부 자기장과 정렬하는 능력입니다. 자기장이있을 때 재료는 자기장의 힘에 반대하도록 정렬됩니다. 상자성 요소에는 마그네슘, 몰리브덴, 리튬 및 탄탈륨이 포함됩니다.

강자성 물질 내에서 원자의 쌍극자는 일반적으로 상자성 물질을 가열 및 냉각하여 결과적으로 영구적입니다. 따라서 전기 장치에 사용하기위한 전자석, 모터, 발전기 및 변압기에 이상적인 후보입니다. 대조적으로 Diamagnets는 전자가 전류의 형태로 자유롭게 흐르도록하는 힘을 생성 할 수 있으며, 그러면 전자에 적용된 자기장과 반대되는 자기장을 생성합니다. 이것은 자기장을 상쇄하고 자기장이되는 것을 방지합니다.

자기장은 자기 물질이있을 때 자기력이 어떻게 분산 될 수 있는지를 결정합니다. 전기장은 전자가있을 때의 전기력을 설명하지만 자기장은 자기력을 설명 할 수있는 유사한 입자가 없습니다. 과학자들은 자기 모노폴이 존재할 수 있다는 이론을 세웠지 만 이러한 입자가 존재한다는 것을 보여주는 실험적 증거는 없습니다. 그들이 존재한다면, 이 입자들은 하전 된 입자들이 전하를 갖는 것과 거의 같은 방식으로 자기 "전하"를 가질 것입니다.

자기력은 입자와 물체의 전기 및 자기 구성 요소를 모두 설명하는 힘인 전자기력으로 인해 발생합니다. 이것은 고유 자기가 전류 및 전기장과 같은 동일한 전기 현상에 얼마나 영향을 미치는지 보여줍니다. 전자의 전하는 전기장과 전기력이하는 것과 거의 같은 방식으로 자기장이 자기력을 통해 그것을 편향시키는 원인입니다.

움직이는 하전 입자 만 자기장을 내고 모든 하전 입자는 내 보냅니다. 전기장, 자기장 및 전자기장은 동일한 기본 힘의 일부입니다. 전자기학. 전자기력은 우주의 모든 하전 입자 사이에서 작용합니다. 전자기력은 정전기 및 분자를 함께 유지하는 전하 결합과 같은 전기 및 자기의 일상적인 현상의 형태를 취합니다.

화학 반응과 함께이 힘은 전류가 회로를 통해 흐르도록하는 기전력의 기초를 형성합니다. 자기장이 전기장과 얽혀있는 것으로 볼 때 결과물은 전자기장으로 알려져 있습니다.

그만큼로렌츠 힘 방정식​

하전 입자에 대한 힘을 설명큐속도로 이동V전기장이있을 때이자형및 자기장비. 이 방정식에서엑스중에서qv과비외적을 나타냅니다. 첫 학기qE힘에 대한 전기장의 기여이며 두 번째 항qv x B자기장의 기여도입니다.

Lorentz 방정식은 또한 전하 속도 사이의 자기력이V그리고 자기장비이다qvbsinϕ유료로큐어디ϕ( "phi")는V과비, 1보다 작아야합니다.80도. 사이의 각도V과비더 큰 경우 반대 방향으로 각도를 사용하여이를 수정해야합니다 (외적 정의에서). 만약ϕ속도와 자기장이 같은 방향을 가리 키 듯이 0이면 자기력은 0이됩니다. 입자는 자기장에 의해 편향되지 않고 계속 움직입니다.

•••Syed Hussain Ather

위의 다이어그램에서 두 벡터 간의 외적ㅏ과비이다씨. 방향과 크기에 유의하십시오.씨. 수직 방향입니다.ㅏ과비오른손 법칙에 의해 주어질 때. 오른손 법칙은 결과적인 외적의 방향이씨오른쪽 집게 손가락이 방향에있을 때 엄지 손가락의 방향으로 주어집니다.비오른쪽 가운데 손가락은ㅏ​.

외적은 벡터가 양쪽에 수직 인 벡터 연산입니다.qv과비세 벡터의 오른손 법칙과 평행 사변형 영역의 크기에 의해 주어진다.qv과비스팬. 오른손 법칙은 다음 사이의 외적 방향을 결정할 수 있음을 의미합니다.qv과비오른쪽 집게 손가락을비, 중지 방향으로qv, 엄지 손가락의 결과 방향은이 두 벡터의 외적 방향이됩니다.

•••Syed Hussain Ather

위의 다이어그램에서 오른손 법칙은 또한 자기장, 자기력 및 와이어를 통과하는 전류 간의 관계를 보여줍니다. 이것은 또한 힘의 방향과 장 사이의 교차 곱이 전류의 방향과 같기 때문에이 세 가지 양 사이의 외적이 오른손 법칙을 나타낼 수 있음을 보여줍니다.

약 0.2 ~ 0.3 테슬라의 자기장은 MRI, 자기 공명 영상에 사용됩니다. MRI는 의사가 뇌, 관절 및 근육과 같은 환자의 신체 내부 구조를 연구하는 데 사용하는 방법입니다. 이것은 일반적으로 자기장이 신체의 축을 따라 흐르도록 환자를 강한 자기장 내에 배치함으로써 수행됩니다. 환자가 자기 솔레노이드라고 상상하면 전류가 환자의 몸을 감싸고 자기장은 오른손에 의해 지시 된대로 신체에 대해 수직 방향으로 향합니다. 규칙.

그런 다음 과학자와 의사는 양성자가 정상 정렬에서 벗어나는 방식을 연구하여 환자의 신체 구조를 연구합니다. 이를 통해 의사는 다양한 상태에 대해 안전한 비 침습적 진단을 내릴 수 있습니다.

그 과정에서 사람은 자기장을 느끼지 못하지만 물이 너무 많아서 인체에서 수소 핵 (양성자)은 자기로 인해 스스로 정렬됩니다. 들. MRI 스캐너는 양성자가 에너지를 흡수하는 자기장을 사용하며, 자기장이 꺼지면 양성자는 정상 위치로 돌아갑니다. 그런 다음 장치는 이러한 위치 변화를 추적하여 양성자가 정렬되는 방식을 결정하고 환자의 신체 내부 이미지를 생성합니다.