mágneses mezők és erők

egy mágneses mező kölcsönhatása egy töltéssel

hogyan hat a mágneses mező egy feltöltött tárgyra? Ha a töltés nyugalomban van, nincs kölcsönhatás. Ha a töltés mozog, akkor olyan erőnek van kitéve,amelynek mérete közvetlenül növekszik a töltés sebességével. Az erőnek olyan iránya van, amely merőleges mind a töltés mozgási irányára, mind a mágneses mező irányára., Két lehetséges pontosan ellentétes irány van egy ilyen erő számára egy adott mozgásirányhoz. Ezt a látszólagos kétértelműséget az a tény oldja meg, hogy a két irány egyike a mozgó pozitív töltésen lévő erőre vonatkozik, míg a másik irány a mozgó negatív töltésen lévő erőre vonatkozik. A 3. ábra a mágneses erő pozitív töltésekre és negatív töltésekre gyakorolt irányait szemlélteti, amikor a mozgásra merőleges mágneses mezőben mozognak.,

a részecskeszám kezdeti irányától függően az egyenletes mágneses mezőben állandó sebességgel rendelkező töltések körkörös vagy spirális utat követnek.,

a vezetékekben lévő elektromos áramok nem az egyetlen mágneses mező forrása. A természetben előforduló ásványi anyagok mágneses tulajdonságokkal rendelkeznek, mágneses mezőkkel rendelkeznek. Ezek a mágneses mezők az elektronok mozgásából származnak az anyag atomjaiban. Ezek a mágneses dipól pillanatnak nevezett elektronok tulajdonságából is erednek, amely az egyes elektronok belső spinjéhez kapcsolódik. A legtöbb anyagban a különböző alkotó atomok véletlenszerű orientációja miatt kevés vagy semmilyen mező figyelhető meg az anyagon kívül., Egyes anyagokban, például a vasban azonban bizonyos távolságokon belül az atomok általában egy adott irányba igazodnak.

Mágnesek számos alkalmazások, kezdve használja, mint a játékok, papír tartók haza hűtőszekrények, hogy alapvető alkatrészek elektromos generátorok, valamint a gépek, hogy lehet gyorsítani a részecskéket sebességgel közeledik, hogy a fény. A mágnesesség gyakorlati alkalmazását a technológiában nagymértékben fokozza a vas és más ferromágneses anyagok elektromos árammal történő használata olyan eszközökben, mint a motorok., Ezek az anyagok felerősítik az áramok által termelt mágneses mezőt, ezáltal erősebb mezőket hoznak létre.

míg az elektromos és mágneses hatások sok jelenségben és alkalmazásban jól elkülönülnek egymástól, szorosan összekapcsolódnak, amikor gyors időingadozások vannak. Faraday indukciós törvénye leírja, hogy egy időben változó mágneses mező hogyan termel elektromos mezőt. Fontos gyakorlati alkalmazások közé tartozik az elektromos generátor, transzformátor. Egy generátorban a mágneses mező fizikai mozgása villamos energiát termel., Egy transzformátorban az elektromos áramot az egyik feszültségszintről a másikra az egyik áramkör mágneses mezője alakítja át, amely elektromos áramot indukál egy másik áramkörben.

az elektromágneses hullámok létezése az elektromos és a mágneses mezők kölcsönhatásától függ. Maxwell feltételezte, hogy egy időben változó elektromos mező mágneses mezőt hoz létre. Elmélete megjósolta az elektromágneses hullámok létezését, amelyekben minden alkalommal változó mező termeli a másik mezőt., Például a rádió hullámok által generált elektronikus áramkörök ismert oszcillátorok, mert gyorsan oszcilláló áram folyni az antennák; a gyorsan változó mágneses mező egy kapcsolódó változó elektromos mező. Az eredmény a rádióhullámok kibocsátása az űrbe (lásd elektromágneses sugárzás: elektromágneses sugárzás generálása).

számos elektromágneses eszköz leírható vezetékekből és más elemekből álló áramkörökkel. Ezek az áramkörök állandó áramárammal működhetnek, mint egy zseblámpa, vagy időben változó áramokkal., Az áramkörök fontos elemei közé tartoznak az elektromotoros erőknek nevezett energiaforrások; ellenállások, amelyek szabályozzák az adott feszültség áramát; kondenzátorok, amelyek ideiglenesen tárolják a töltést és az energiát; valamint induktorok, amelyek korlátozott ideig tárolják az elektromos energiát is. Az ezekkel az elemekkel rendelkező áramkörök teljes egészében algebrával írhatók le. (A bonyolultabb áramköri elemek, például tranzisztorok esetében lásd a félvezető eszközt és az integrált áramkört).,

a vektormezőkhöz kapcsolódó két matematikai mennyiség, mint például az e elektromos mező és a B mágneses mező, hasznos az elektromágneses jelenségek leírására. Ezek egy ilyen mező fluxusa egy felületen keresztül,a mező vonala pedig egy út mentén. A mező fluxusa egy felületen méri, hogy a mező mekkora része hatol át a felületen; a felület minden kis részén a fluxus arányos az adott szakasz területével, és a szakasz és a mező relatív orientációjától is függ., A vonal szerves része egy mező, egy görbe mentén méri a mértéke, hogy a mező igazodik az utat; minden kis rész út, arányos hosszúságú szakasz is függ, hogy az összehangolás a pályán, hogy a szakasz az utat. Ha a mező merőleges az útra, nincs hozzájárulás a vonal integráljához. Az elektromágneses elméletben fontos szerepet játszanak az e és B fluxusai egy felületen keresztül, valamint ezen mezők vonalintegrálói egy út mentén., Példaként, a fluxus az elektromos térerősség E át egy zárt felület intézkedések az összeg a díj tartalmazza a felszínen; a fluxus a mágneses mező B. keresztül egy zárt felület mindig nulla, mert nincs mágneses töltéseket (mágneses vádat, amely egyetlen pole) jár, mint forrásból a mágneses mező, ahogy azt a vádat forrása az elektromos mező.