Изненађујуће откриће у раној физици било је да су електрицитет и магнетизам две стране истог феномена: електромагнетизам. Заправо, магнетна поља се генеришу покретним електричним набојима или променама електричног поља. Као такве, магнетне силе делују, не само на било шта магнетизовано, већ и на покретне наелектрисања.
Дефиниција магнетне силе
Магнетна сила је сила на предмет услед интеракција са магнетним пољем.
СИ јединица за магнетну силу је њутн (Н), а СИ јединица за магнетно поље је тесла (Т).
Свако ко је држао два стална магнета један близу другог приметио је присуство магнетне силе. Ако се два магнетна јужна пола или два магнетна северна пола приближе један другом, магнетна сила одбија и магнети ће се гурати један у други у супротним смеровима. Ако се приближе супротни стубови, то је атрактивно.
Али основно порекло магнетног поља је покретни набој. На микроскопском нивоу, ово се дешава услед кретања електрона у атомима магнетизованих материјала. Тада порекло магнетних сила можемо разумети експлицитније, схватајући како магнетно поље утиче на покретни набој.
Једначина магнетне силе
Лоренцов закон о сили повезује магнетно поље са силом коју осећа пуњење или струја у покрету. Овај закон се може изразити као векторски унакрсни производ:
\ болд Ф = к \ болд в \ тимес \ болд Б.
за наплатуккрећући се брзиномву магнетном пољуБ.Величина резултата се поједностављује наФ = квБсин (θ)гдеθје угао измеђувиБ.. (Дакле, сила је максимална кадавиБ.су окомите и 0 када су паралелне.)
Ово такође може бити записано као:
за електричну струјуЈау жици дужинеЛу пољуБ..
То је зато:
\ болд ИЛ = \ фрац {к} {\ Делта т} Л = к \ фрац {Л} {\ Делта т} = к \ болд в
Савети
Ако је присутно и електрично поље, овај закон о сили укључује терминкЕ.да се укључи и електрична сила, гдеЕ.је електрично поље.
Правац Лорентзове силе одређујеправило десне руке. Ако кажипрст десне руке усмерите у смеру кретања позитивног наелектрисања, и средњи прст у смеру магнетног поља, палац даје смер сила. (За негативно наелектрисање смер се окреће.)
Примери
Пример 1:Позитивно наелектрисана алфа честица која путује удесно улази у једнообразно магнетно поље од 0,083 Т са линијама свог магнетног поља које показују према екрану. Као резултат, креће се у круг. Колики је радијус и смер његовог кружног пута ако је брзина честице 2 × 105 Госпођа? (Маса алфа честице је 6,64424 × 10-27 кг и садржи два позитивно наелектрисана протона.)
Како честица улази у поље, користећи правило десне руке, можемо утврдити да ће у почетку искусити силазну силу. Како мења смер у пољу, магнетна сила завршава усмеравајући ка центру кружне орбите. Такоњегово кретање ће бити у смеру казаљке на сату.
За објекте који се подвргавају кружном кретању константном брзином, нето сила је дата саФнето = мв2/r.Поставивши ово једнако магнетној сили, тада можемо решити зар:
\ фрац {мв ^ 2} {р} = квБ \ подразумева р = \ фрац {мв} {кБ} = \ фрац {(6.64424 \ тимес10 ^ {- 27}) (2 \ пута 10 ^ 5)} {(2 \ пута 1,602 \ пута 10 ^ {- 19}) (0,083)} = 0,05 \ тект {м}
Пример 2:Одредите растојање силе по јединици дужине на две паралелне равне жицеродвојено носећи струјуЈа.
Пошто су поље и струја под правим углом, сила на жици која носи струју јеФ = ИЛБ, па ће сила по јединици дужине битиФ / Л = ИБ.
Поље због жице дато је:
Б = \ фрац {\ му_0И} {2 \ пи р}
Дакле, сила по јединици дужине коју једна жица осећа због друге је:
\ фрац {Ф} {Л} = ИБ = \ фрац {\ му_0И ^ 2} {2 \ пи р}
Имајте на уму да ако је смер струјања исти, правило десне стране показује нам да ће ово бити привлачна сила. Ако су струје анти-поравнате, то ће бити одбојно.
