Magnetiske felter og krefter

Samspill av et magnetisk felt med en kostnad på

Hvordan du gjør det magnetiske feltet samhandle med en ladet objekt? Hvis ladningen er i ro, er det ingen interaksjon. Hvis charge-trekk, men det er utsatt for en kraft, størrelsen som øker direkte proporsjonalt med hastigheten på lade. Styrken har en retning som er vinkelrett på både retning av bevegelse av kostnad og i retning av magnetfelt., Det er to mulige nøyaktig motsatt retning for en slik styrke for en gitt retning av bevegelse. Denne tilsynelatende tvetydighet er løst ved at den ene av de to retningene gjelder styrken på et bevegelig positiv ladning, mens den andre retningen gjelder styrken på et bevegelig negativ ladning. Figur 3 illustrerer retninger av den magnetiske kraften på positive ladninger og negative ladninger som beveger seg i et magnetfelt som er vinkelrett på bevegelse.,

– >

Avhengig av den innledende orientering av partikkel hastighet til det magnetiske feltet, lader som har en konstant hastighet i en uniform magnetiske feltet vil følge en sirkulær eller spiralformet bane.,

Elektrisk strøm i ledningene ikke den eneste kilden av magnetiske felt. Naturlig forekommende mineraler utstilling magnetiske egenskaper og har magnetiske felt. Disse magnetiske felt resultat fra bevegelse av elektroner i atomer av materialet. De har også et resultat av en eiendom av elektroner kalles magnetisk dipolmoment, som er relatert til den iboende spinn av enkelte elektroner. I de fleste materialer, lite eller ingen feltet er observert utenfor saken på grunn av tilfeldig retning av de ulike deltagende atomer., I noen materialer som jern, men atomer innen visse avstander har en tendens til å bli justert på en bestemt retning.

Magneter har en rekke bruksområder, alt fra bruk som leketøy og papir holdere på hjem kjøleskap til viktige komponenter i elektriske generatorer og maskiner som kan akselerere partikler til hastigheter som nærmer seg lys. Den praktiske anvendelsen av magnetisme i teknologi er sterkt forbedret ved hjelp av strykejern og andre ferromagnetiske materialer med elektriske strømmer i enheter som motorer., Disse materialene forsterke den magnetiske felt produsert av strømmen, og dermed skape mer kraftige felt.

Mens elektriske og magnetiske effekter er godt atskilt i mange fenomener og programmer, de er koblet tett sammen når det er rask tid svingninger. Faraday ‘ s lov av induksjon beskriver hvordan et tidsvarierende magnetfelt produserer et elektrisk felt. Viktige praktiske anvendelser inkluderer elektrisk generator og transformator. I en generator, fysisk bevegelse av et magnetisk felt produserer elektrisitet for strøm., I en transformator, elektrisk strøm er konvertert fra ett spenningsnivå til et annet ved den magnetiske felt av en krets fremkalle en elektrisk strøm i en annen krets.

eksistensen av elektromagnetiske bølger avhenger av samspillet mellom elektriske og magnetiske felt. Maxwell postulerte at et tidsvarierende elektrisk felt produserer et magnetisk felt. Hans teori forutså eksistensen av elektromagnetiske bølger som hver tids-varierende felt produserer det andre feltet., For eksempel, radio bølger genereres av elektroniske kretser kjent som oscillatorer som forårsaker raskt oscillerende strømmer til flyten i antenner; den hurtig varierende magnetfelt har en tilknyttet varierende elektrisk felt. Resultatet er utslipp av radiobølger i verdensrommet (se elektromagnetisk stråling: Generasjon av elektromagnetisk stråling).

Mange av elektromagnetiske enheter kan beskrives ved kretser bestående av ledere og andre elementer. Disse kretser kan operere med en jevn flyt av strøm, som i en lommelykt, eller med tids-varierende strømforhold., Viktige elementer i kretser inkluderer kilder til makt kalt electromotive styrker; motstander, som styrer flyten av strøm for en gitt spenning; kondensatorer, som lagrer ladning og energi midlertidig, og induktorer, som også lagre elektrisk energi for en begrenset tid. Kretser med disse elementene kan beskrives helt med algebra. (For mer kompliserte krets elementer som transistorer, se semiconductor enhet og integrert krets).,

To matematiske mengder assosiert med vektor felt, som det elektriske feltet E og magnetiske felt B), er nyttige for å beskrive elektromagnetiske fenomener. De er forandring av et slikt felt gjennom en overflate og linje integral av feltet langs en bane. Flux av et felt gjennom en overflate som måler hvor mye av feltet som har trengt gjennom overflaten, for hver eneste liten del av overflaten, flux er proporsjonal med arealet av den delen og er også avhengig av den relative retningen på den delen og i felt., Linjen integrert i et felt langs en sti som måler i hvilken grad feltet er på linje med vei, for hver eneste liten del av banen, det er proporsjonal med lengden på den delen og er også avhengig av plasseringen av feltet med den delen av banen. Når feltet er vinkelrett på banen, det er ingen bidrag til linje integral. Fluksene av E-og B gjennom en overflate og linjen integraler av disse feltene langs en sti spille en viktig rolle i elektromagnetisk teori., Som eksempler, flux av det elektriske feltet E gjennom en lukket overflate måler mengde energi som finnes i overflaten; flux av magnetisk felt B gjennom en lukket flate er alltid null fordi det er ingen magnetiske enpoler (magnetiske ladninger som består av en enkelt stang) til å fungere som kilder til det magnetiske feltet på den måten at lade er en kilde til det elektriske feltet.