Magnetfeldmaterie: Formeln, Beispiele für Probleme und Erklärungen

Das Magnetfeld ist eine Illustration, die beschreiben und visualisieren soll, wie die Magnetkraft zwischen einem magnetischen Objekt oder um ein magnetisches Objekt selbst verteilt ist.

Wie wir bereits wissen, haben Magnete zwei Pole, einen Nordpol und einen Südpol.

Wenn ein Magnet einem anderen Magneten nahe gebracht wird, dessen Pole vom gleichen Typ sind, werden die beiden Magnete abgestoßen.

Es ist unterschiedlich, wenn die beiden Magnete durch unterschiedliche Arten von Polen nahe gebracht werden. Die Ergebnisse werden sich gegenseitig anziehen.

Magnetfeldvisualisierung

Das Magnetfeld kann auf zwei Arten sichtbar gemacht werden, nämlich:

• Mathematisch als Vektor beschrieben. Jeder Vektor an jedem Punkt in Form eines Pfeils hat eine Richtung und eine Größe, die von der Größe der Magnetkraft an diesem Punkt abhängt.

• Illustriert mit Linien. Jeder Vektor ist durch eine durchgehende Linie verbunden und es können so viele Linien wie möglich erstellt werden. Diese Methode wird am häufigsten zur Beschreibung eines Magnetfelds verwendet.

Eigenschaften von Magnetfeldlinien

Magnetfeldlinien haben Eigenschaften, die für die Analyse nützlich sind, nämlich:

• Jede Linie schneidet sich nie

• In Bereichen, in denen das Magnetfeld größer wird, werden die Linien enger. Dies zeigt an, dass die Magnetkraft in der Region umso größer ist, je näher die Magnetfeldlinien sind.

• Diese Linien starten oder stoppen nicht von irgendwoher, aber die Linien bilden einen geschlossenen Kreis und bleiben im magnetischen Material verbunden.

• Die Richtung des Magnetfeldes wird durch Pfeile auf den Linien dargestellt. Manchmal werden Pfeile nicht auf Magnetfeldlinien gezeichnet, aber das Magnetfeld hat immer eine Richtung vom Nordpol (Nordpol) zum Südpol (Südpol).

• Diese Linien können real visualisiert werden. Die einfachste Methode besteht darin, Eisenkornpulver um den Magneten zu verteilen, und es erzeugt die gleichen Eigenschaften wie die Magnetfeldlinien.

Mess- und Magnetfeldformeln

Das Magnetfeld ist eine Vektorgröße, daher gibt es zwei Aspekte bei der Messung des Magnetfelds, nämlich seine Größe und Richtung.

Um die Richtung zu messen, können wir einen Magnetkompass verwenden. Wenn ein Magnetkompass um ein Magnetfeld gelegt wird, folgt die Kompassnadel auch an diesem Punkt der Richtung des Magnetfelds.

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In der Magnetfeldformel wird die Stärke des Magnetfelds mit dem Symbol B geschrieben. Gemäß dem internationalen System hat die Menge Einheiten in Tesla (T), die dem Namen Nikola Tesla entnommen sind.

Tesla ist definiert als die Stärke des Magnetfelds. Beispielsweise erzeugt ein kleiner Kühlschrank ein Magnetfeld von 0,001 T.

Es gibt eine Möglichkeit, ein Magnetfeld ohne Verwendung eines Magneten zu erzeugen, nämlich durch Leiten eines elektrischen Stroms.

Wenn wir einen elektrischen Strom durch einen Draht leiten (zum Beispiel durch Anschließen an eine Batterie), treten zwei Phänomene auf. Je größer der im Kabel fließende Strom ist, desto größer ist das erzeugte Magnetfeld. Ebenso das Gegenteil.

In Übereinstimmung mit dem Ampere-Gesetz werden Magnetfelder auf viele Arten angelegt, so dass einige der Gleichungen wie folgt lauten:

Größenformel für Magnetfeld

B = μ I / 2 π r

Information:

• B = Größe des Magnetfeldes (T)
• μ = Permeabilitätskonstante (4π 10-7 Tm / A)
• I = elektrischer Strom (A)
• r = Abstand vom Kabel (m)

Die Formel für die Menge an elektrischem Strom

I = B 2πr / μ

Information:

• B = Größe des Magnetfeldes (T)
• μ = Permeabilitätskonstante (4π 10-7 Tm / A)
• I = elektrischer Strom (A)
• r = Abstand vom Kabel (m)

Bestimmung des Magnetpols mit der rechten Hand

Um die Richtung herauszufinden, können wir das Prinzip der rechten Hand verwenden. Der Daumen ist die Richtung des Stromflusses und die anderen Finger zeigen die Richtung des Magnetfelds um den Draht.

Die Richtung des nach oben zeigenden Daumens gibt die Richtung des elektrischen Flusses mit dem Symbol i an. Während die Richtung der anderen vier Radien die Richtung des Megnet-Feldes mit dem Symbol B darstellt. Das obige Bild befindet sich in horizontaler und vertikaler Position.

Beispiele für Magnetfeldprobleme und Erklärungen

Problem 1

Ein elektrifizierter Draht i = 4 A wie unten gezeigt!

Angeben:

• Magnetfeldstärke am Punkt A.
• Magnetfeldstärke am Punkt B.
• Die Richtung des Magnetfeldes am Punkt A.
• Die Richtung des Magnetfeldes am Punkt B.

Diskussion:

Ist bekannt

• I = 4 A.
• r _A = 2 m
• r _B = 1 m

Siedlung

• B = μI / 2 π r _A.
• = 4 π 10 - 7 4/2 π 2
• = 4 10-7 T.

Das Magnetfeld am Punkt A beträgt also 4 10-7 T.

• B = μI / 2 π r _B.
• B = 4 π 10 - 7 4/2 π 1
• B = 8 10-7 T.

Das Magnetfeld am Punkt B beträgt also 8 10-7 T.

Bei einem Problem, das nach der Richtung fragt, können wir die Regel der rechten Hand verwenden, bei der angenommen wird, dass der Daumen ein Strom ist und die anderen vier Finger ein Magnetfeld sind, während der Draht an Punkt A ergriffen wird.

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Damit ist die Richtung des Magnetfeldes am Punkt A nach außen oder zum Leser gerichtet.

Bei einem Problem, das nach der Richtung fragt, können wir die Regel der rechten Hand verwenden, bei der angenommen wird, dass der Daumen ein Strom ist und die anderen vier Finger ein Magnetfeld sind, während der Draht an Punkt B ergriffen wird.

Damit ist die Richtung des Magnetfeldes am Punkt B im oder vom Leser entfernt

Problem 2

Schauen Sie sich das folgende Bild an!

Bestimmen Sie die Größe und Richtung des Magnetfeldes am Punkt P!

Diskussion

Strom A erzeugt am Punkt P ein Magnetfeld mit der Richtung des Eintritts in das Feld, während Strom B ein Magnetfeld mit der Richtung außerhalb des Feldes erzeugt.

Die Richtung nach B _a betritt das Feld.

Problem 3

Schauen Sie sich das Bild oben an, ein Draht mit elektrischem Strom wird in der Nähe des Magnetkompasses platziert. Wie viel elektrischer Strom (und Richtung) wird benötigt, um das Erdmagnetfeld gegen den Kompass aufzuheben, damit der Kompass nicht funktioniert?

Es wird angenommen, dass das Erdmagnetfeld ist

Diskussion

Verwendung der Magnetfeldformel:

Sie können die Menge an elektrischem Strom finden, nämlich:

Sie wissen, dass der Abstand r vom Kompass zum Kabel 0,05 m beträgt. dann erhalten:

Mit der Rechtsregel müssen wir unsere Daumen nach unten legen, damit die anderen Finger in die entgegengesetzte Richtung zum Kompassmagnetfeld zeigen. Damit die Richtung des Stroms das Papier / Sieb von uns weg durchdringen muss.

Problem 4

Draht A und B sind 1 m voneinander entfernt und werden in der in der folgenden Abbildung gezeigten Richtung mit 1 A bzw. 2 A erregt.

Bestimmen Sie den Ort von Punkt C, an dem die Magnetfeldstärke NULL ist!

Diskussion

Damit die Feldstärke Null ist, müssen die von Draht A und Draht B erzeugten Feldstärken entgegengesetzt und gleich sein. Mögliche Positionen befinden sich links von Draht A oder rechts von Draht B. Welche Position Sie einnehmen möchten, nehmen Sie den Punkt näher an die Stärke des kleineren Stroms. Damit sich die Position links von Draht A befindet, benennen Sie den Abstand einfach als x.

Dies ist die Erklärung des Magnetfeldmaterials und Beispiele für Probleme. Könnte nützlich sein.

Referenz:

• Magnetfeldmaterie
• Magnetfeld verstehen
• Magnetfeld - Formel, Definition, vollständige Materie, Beispielproblem
• Magnetfeld: Definition, Typen, Formeln, Beispielprobleme