İçerik
- Manyetik Alanlar Bilimi
- Manyetik alanı nasıl belirlersiniz?
- Mıknatıs Çeşitleri
- Manyetik kuvvet
- Manyetik Alanlar ve Elektrik Alanlar
- Manyetik Alan Çapraz Ürünleri
- Günlük Yaşamda Manyetik Alan
Manyetik alanlar Manyetik kuvvetin nesnelerin etrafındaki uzayda nasıl dağıldığını açıklar. Genel olarak, manyetik olan bir nesne için, manyetik alan çizgileri, yukarıdaki diyagramda gösterildiği gibi, Dünya'nın manyetik alanı için olduğu gibi, Kuzey Kutbu'ndaki nesnelerden kuzey kutbuna kadar ilerler.
Nesneleri buzdolabının yüzeylerine yapışmasını sağlayan aynı manyetik kuvvet, ozon tabakasını zararlı güneş rüzgarlarından koruyan manyetik manyetik alanda kullanılır. Manyetik alan, ozon tabakasının karbondioksit kaybetmesini önleyen enerji paketleri oluşturur.
Bunu, bir manyetik varlığında küçük toz benzeri demir parçaları demiri dökerek gözlemleyebilirsiniz. Bir kağıt parçasının veya hafif bir bez yaprağın altına bir mıknatıs yerleştirin. Demir dolgularını dökün ve aldıkları şekil ve oluşumları gözlemleyin. Hangi alan çizgilerinin, alanların manyetik alan fiziğine göre kendilerini bu şekilde düzenlemelerine ve dağıtmalarına neden olması gerektiğine karar verin.
Kuzeyden güneye çekilen manyetik alan çizgilerinin yoğunluğu arttıkça, manyetik alanın büyüklüğü de artar. Bu kuzey ve güney kutupları aynı zamanda manyetik cisimlerin çekici (kuzey ve güney kutupları arasında) veya itici (aynı kutuplar arasında) olup olmadığını belirler. Manyetik alanlar Tesla birimlerinde ölçülür, T.
Manyetik Alanlar Bilimi
Yükler hareket halindeyken manyetik alanlar oluştuğundan, manyetik alanlar teller üzerinden elektrik akımından uyarılır. Alan, bir elektrik teli üzerinden akıma ve akımın gittiği mesafeye bağlı olarak manyetik kuvvetin potansiyel gücünü ve yönünü açıklamanın bir yolunu sunar. Manyetik alan çizgileri tellerin çevresinde eşmerkezli daireler oluşturur. Bu alanların yönü "sağ kural" ile belirlenebilir.
Bu kural size, sağ baş parmağınızı bir tel üzerinden elektrik akımı yönünde yerleştirirseniz, ortaya çıkan manyetik alanların ellerin parmaklarının kıvrılma yönünde olduğunu belirtir. Daha büyük akımla daha büyük manyetik alan uyarılır.
Manyetik alanı nasıl belirlersiniz?
Farklı örnekleri kullanabilirsiniz. sağ kuralmanyetik alan, manyetik kuvvet ve akımı içeren farklı miktarların yönünü belirlemek için genel bir kural. Bu genel kural, miktarların matematiğinin belirttiği gibi, elektrik ve manyetizmadaki birçok durum için kullanışlıdır.
••• Syed Hussain AtherBu sağ kural, manyetik için diğer yönde de uygulanabilir. solenoitveya bir mıknatıs etrafına kablolarla sarılmış bir dizi elektrik akımı. Sağ baş parmağınızı manyetik alanın yönünde işaret ederseniz, sağ parmaklarınız elektrik akımı yönünde etrafa sarılır. Selenoidler, manyetik alanın gücünü elektrik akımlarından geçirmenize izin verir.
Bir elektrik yükü hareket ettiğinde manyetik alan, dönen ve hareket eden elektronların kendileri de manyetik nesneler haline geldikçe meydana gelir. Demir, kobalt ve nikel gibi zemin durumlarında eşlenmemiş elektronlara sahip elementler, kalıcı mıknatıslar oluşturacak şekilde hizalanabilir. Bu elemanların elektronları tarafından üretilen manyetik alan elektrik akımının bu elemanlardan daha kolay akmasını sağlar. Manyetik alanların kendileri de, aksi yönlerde büyüklük bakımından eşit olmaları durumunda birbirlerini iptal edebilirler.
Aküden geçen akım ben manyetik alan verir B yarıçapında r denklemine göre Amper yasası: B = 2πr μ0 ben nerede μ0 vakum geçirgenliğinin manyetik sabitidir, 1,26 x 10-6 H / m (Henries endüktans birimidir "metre başına Henries"). Akımı artırmak ve kabloya yaklaşmak, ortaya çıkan manyetik alanı arttırır.
Mıknatıs Çeşitleri
Bir nesnenin manyetik olması için, nesneyi oluşturan elektronların, nesnedeki atomlar arasında ve çevresinde serbestçe hareket edebilmesi gerekir. Bir malzemenin manyetik olması için, aynı dönüşe sahip eşleştirilmemiş elektronlu atomlar, bu atomların elektronların serbestçe akmasını sağlamak için birbirleriyle eşleşebilecekleri için ideal adaylardır. Malzemelerin manyetik alanların varlığında test edilmesi ve bu malzemeleri yapan atomların manyetik özelliklerinin incelenmesi size manyetizma hakkında bilgi verebilir.
Ferromıknatıs Bu özelliği kalıcı olarak manyetik olmalarıdır. ParamagnetsBuna karşılık, elektronların dönüşlerini yukarı doğru hizalamak için manyetik bir alan olmadıkça, böylece serbestçe hareket edebilmeleri için manyetik özellikleri göstermezler. diamagnets atomik bileşimlere sahip oldukları şekilde manyetik alanlardan hiç etkilenmezler veya sadece manyetik alanlardan çok az etkilenirler. Yüklerin akmasını sağlamak için eşleştirilmemiş elektronları yoktur veya çok azdır.
Paramanyetikler çalışır, çünkü her zaman manyetik momentlerdipoller olarak da bilinir. Bu anlar, bu malzemeleri yapan atomların yörüngelerinde eşleştirilmemiş elektronların dönmesi nedeniyle harici bir manyetik alan ile hizalanma yetenekleridir. Bir manyetik alanın varlığında, malzemeler manyetik alanın kuvvetine karşı gelecek şekilde hizalanır. Paramanyetik elementler arasında magnezyum, molibden, lityum ve tantal bulunur.
Bir ferromanyetik malzeme içinde, atomların dipolü genellikle ısıtma ve soğutma paramanyetik malzemesinin bir sonucu olarak kalıcıdır. Bu, elektrikli cihazlarda kullanım için elektromanyetik motorlar, jeneratörler ve transformatörler için ideal adaylar olmalarını sağlar. Diamagnets, aksine, elektronların akım şeklinde serbestçe akmasına izin veren bir kuvvet üretebilir, daha sonra kendilerine uygulanan herhangi bir manyetik alanın karşısında manyetik bir alan oluşturur. Bu, manyetik alanı iptal eder ve manyetik olmalarını önler.
Manyetik kuvvet
Manyetik alanlar, manyetik kuvvetlerin varlığında manyetik kuvvetlerin nasıl dağılabileceğini belirler. Elektrik alanları bir elektronun varlığında elektrik kuvvetini tanımlarken, manyetik alanlar üzerinde manyetik kuvveti tanımlayan benzer bir parçacık içermez. Bilim adamları manyetik bir tekelin var olabileceğine dair teorik olmuşlardır, ancak bu parçacıkların var olduğunu gösteren deneysel bir kanıt yoktur. Olmaları halinde, bu parçacıklar, yüklü parçacıklar elektrik yükleriyle aynı şekilde manyetik bir "yüke" sahip olacaklardır.
Manyetik kuvvet, parçacıkların ve nesnelerin hem elektriksel hem de manyetik bileşenlerini açıklayan kuvvet olan elektromanyetik kuvvet nedeniyle ortaya çıkar. Bu, içsel manyetizmanın, akım ve elektrik alanı gibi aynı elektrik fenomenine nasıl olduğunu göstermektedir. Bir elektronun yükü, manyetik alanın onu elektrik kuvveti ve elektrik kuvveti ile aynı şekilde manyetik kuvvetle saptırmasına neden olan şeydir.
Manyetik Alanlar ve Elektrik Alanlar
Sadece hareketli yüklü parçacıklar manyetik alan verirken tüm yüklü parçacıklar elektrik alan verir, manyetik ve elektromanyetik alanlar aynı temel elektromanyetizma gücünün bir parçasıdır. Elektromanyetik kuvvet, evrendeki tüm yüklü parçacıklar arasında etki eder. Elektromanyetik kuvvet, statik elektrik gibi elektrik ve manyetizma ve molekülleri bir arada tutan elektrik yüklü bağlar gibi günlük olayların şeklini alır.
Kimyasal reaksiyonların yanı sıra bu kuvvet, akımların devrelerden akmasına izin veren elektromotor kuvvetinin temelini de oluşturur. Bir manyetik alan elektriksel bir alanla iç içe olduğunda, elde edilen ürün elektromanyetik alan olarak bilinir.
Lorentz kuvvet denklemi F = qE + qv × B yüklü bir parçacık üzerindeki kuvveti tanımlar q hızda hareket v elektrik alanı varlığında E ve manyetik alan B. Bu denklemde x arasında qv ve B çapraz ürünü temsil eder. İlk dönem qE elektrik alanın kuvvete katkısı, ikinci terim qv x B manyetik alan katkısıdır.
Lorentz denklemi ayrıca şarj hızı arasındaki manyetik kuvvetin de olduğunu söyler. v ve manyetik alan B dır-dir qvbsinφ bir ücret karşılığında q nerede ϕ ("phi") arasındaki açı v ve B, 1_80_ dereceden az olmalıdır. Eğer açı v ve B daha büyükse, bunu düzeltmek için açıyı zıt yönde kullanmalısınız (bir çapraz ürün tanımından). _Φ_ ise, aynı yönde hız ve manyetik alan noktasında olduğu gibi, manyetik kuvvet 0 olacaktır. Parçacık manyetik alan tarafından saptırılmadan hareket etmeye devam edecektir.
Manyetik Alan Çapraz Ürünleri
••• Syed Hussain AtherYukarıdaki diyagramda, iki vektör arasındaki çapraz ürün bir ve b dır-dir c. Yönünü ve büyüklüğünü not edin c. Onun dik yönünde bir ve b sağ kural tarafından verildiğinde. Sağ kural, elde edilen çapraz ürünün yönünü ifade eder. c sağ işaret parmağınızın yönünde olduğunda parmağınızın yönü ile verilir b ve sağ orta parmağın bir.
Çapraz ürün, her ikisine dik vektör ile sonuçlanan bir vektör işlemidir. qv ve B Üç vektörün sağ kuralıyla ve vektörlerin oluşturduğu paralelkenarın alanının büyüklüğü ile verilir. qv ve B yayılma. Sağ kural, çapraz ürünün yönünü belirleyebileceğiniz anlamına gelir. qv ve B sağ işaret parmağınızı yönünde tutarak B, orta parmağınızı yönünde qvve başparmağınızın sonuçtaki yönü, bu iki vektörün çapraz ürün yönü olacaktır.
Yukarıdaki şemada, sağ kural ayrıca manyetik alan, manyetik kuvvet ve bir tel üzerinden akım arasındaki ilişkiyi de göstermektedir. Bu aynı zamanda, bu üç büyüklük arasındaki çapraz ürünün sağdaki kuralı temsil edebileceğini göstermektedir, çünkü kuvvetin yönü ile alan arasındaki çapraz ürün akımların yönüne eşittir.
Günlük Yaşamda Manyetik Alan
MRI, manyetik rezonans görüntülemede yaklaşık 0.2 ila 0.3 teslalık manyetik alanlar kullanılmaktadır. MRG, hekimlerin beyin, eklem ve kas gibi bir hastanın vücudundaki iç yapıları incelemek için kullandıkları bir yöntemdir. Bu genellikle hastayı vücudun ekseni boyunca uzanacak şekilde güçlü bir manyetik alana yerleştirerek yapılır. Hastanın manyetik bir solenoid olduğunu hayal ederseniz, elektrik akımları vücudunun etrafına sarılır ve manyetik alan, sağ kural tarafından belirtildiği gibi vücuda göre dikey yönde yönlendirilir.
Bilim adamları ve doktorlar daha sonra protonların bir hasta vücudundaki yapıları incelemek için normal uyumlarından sapma yollarını inceler. Bu sayede doktorlar, çeşitli koşulların güvenli, invazif olmayan teşhisini yapabilirler.
Kişi, işlem sırasında manyetik alanı hissetmez, ancak insan vücudunda çok fazla su bulunduğundan, hidrojen çekirdekleri (proton olan) manyetik alan nedeniyle kendilerini hizalar.MRI tarayıcı, protonların enerjiyi emdiği bir manyetik alan kullanır ve manyetik alan kapatıldığında protonlar normal konumlarına döner. Ardından cihaz, protonların nasıl hizalandığını belirlemek ve hastanın vücudunun iç görüntüsünü oluşturmak için bu değişikliği pozisyonda izler.