câmpuri și forțe magnetice

interacțiunea unui câmp magnetic cu o sarcină

cum interacționează câmpul magnetic cu un obiect încărcat? Dacă încărcarea este în repaus, nu există interacțiune. Dacă sarcina se mișcă, totuși, ea este supusă unei forțe, a cărei dimensiune crește în proporție directă cu viteza încărcăturii. Forța are o direcție perpendiculară atât pe direcția de mișcare a încărcăturii, cât și pe direcția câmpului magnetic., Există două direcții posibile exact opuse pentru o astfel de forță pentru o anumită direcție de mișcare. Această ambiguitate aparentă este rezolvată prin faptul că una dintre cele două direcții se aplică forței pe o sarcină pozitivă în mișcare, în timp ce cealaltă direcție se aplică forței pe o sarcină negativă în mișcare. Figura 3 ilustrează direcțiile forței magnetice asupra sarcinilor pozitive și asupra sarcinilor negative pe măsură ce se deplasează într-un câmp magnetic perpendicular pe mișcare.,

în Funcție de orientarea inițială a vitezei particulelor în câmp magnetic, taxe cu o viteză constantă într-un câmp magnetic uniform va urma o circulară sau elicoidală calea.,curenții electrici din fire nu sunt singura sursă de câmpuri magnetice. Mineralele naturale prezintă proprietăți magnetice și au câmpuri magnetice. Aceste câmpuri magnetice rezultă din mișcarea electronilor în atomii materialului. Ele rezultă, de asemenea, dintr-o proprietate a electronilor numită momentul dipolului magnetic, care este legat de spinul intrinsec al electronilor individuali. În majoritatea materialelor, câmpul puțin sau deloc este observat în afara materiei din cauza orientării aleatorii a diferiților atomi constituenți., Cu toate acestea, în unele materiale, cum ar fi fierul, atomii din anumite distanțe tind să se alinieze într-o anumită direcție.magneții au numeroase aplicații, variind de la utilizarea ca jucării și suporturi de hârtie pe frigidere acasă la componente esențiale în generatoare electrice și mașini care pot accelera particulele la viteze care se apropie de cea a luminii. Aplicarea practică a magnetismului în tehnologie este mult îmbunătățită prin utilizarea fierului și a altor materiale feromagnetice cu curenți electrici în dispozitive precum motoarele., Aceste materiale amplifică câmpul magnetic produs de curenți și creează astfel câmpuri mai puternice.în timp ce efectele electrice și magnetice sunt bine separate în multe fenomene și aplicații, ele sunt cuplate strâns împreună atunci când există fluctuații rapide de timp. Legea inducției lui Faraday descrie modul în care un câmp magnetic care variază în timp produce un câmp electric. Aplicațiile practice importante includ generatorul electric și transformatorul. Într-un generator, mișcarea fizică a unui câmp magnetic produce energie electrică pentru putere., Într-un transformator, energia electrică este convertită de la un nivel de tensiune la altul prin câmpul magnetic al unui circuit care induce un curent electric într-un alt circuit.existența undelor electromagnetice depinde de interacțiunea dintre câmpurile electrice și magnetice. Maxwell a postulat că un câmp electric care variază în timp produce un câmp magnetic. Teoria sa a prezis existența undelor electromagnetice în care fiecare câmp de timp diferite produce celălalt câmp., De exemplu, undele radio sunt generate de circuite electronice cunoscute sub numele de oscilatoare care determină curgerea rapidă a curenților oscilanți în antene; câmpul magnetic variabil rapid are un câmp electric variabil asociat. Rezultatul este emisia de unde radio în spațiu (a se vedea radiația electromagnetică: generarea de radiații electromagnetice).multe dispozitive electromagnetice pot fi descrise prin circuite constând din conductori și alte elemente. Aceste circuite pot funcționa cu un flux constant de curent, ca într-o lanternă sau cu curenți care variază în timp., Elementele importante din circuite includ surse de putere numite forțe electromotoare; rezistențe, care controlează fluxul de curent pentru o anumită tensiune; condensatoare, care stochează temporar încărcarea și energia; și inductoare, care stochează și energie electrică pentru o perioadă limitată de timp. Circuitele cu aceste elemente pot fi descrise în întregime cu algebră. (Pentru elemente de circuit mai complicate, cum ar fi tranzistori, a se vedea dispozitiv semiconductor și circuit integrat).,două cantități matematice asociate câmpurilor vectoriale, cum ar fi câmpul electric E și câmpul magnetic B, sunt utile pentru descrierea fenomenelor electromagnetice. Ele sunt fluxul unui astfel de câmp printr-o suprafață și linia integrală a câmpului de-a lungul unei căi. Fluxul unui câmp printr-o suprafață măsoară cât de mult din câmp pătrunde prin suprafață; pentru fiecare secțiune mică a suprafeței, fluxul este proporțional cu aria acelei secțiuni și depinde și de orientarea relativă a secțiunii și a câmpului., Integrala de linie a unui câmp de-a lungul unei căi măsoară gradul în care câmpul este aliniat cu calea; pentru fiecare secțiune mică de cale, este proporțională cu lungimea acelei secțiuni și depinde, de asemenea, de alinierea câmpului cu acea secțiune de cale. Când câmpul este perpendicular pe cale, nu există nicio contribuție la integrala liniei. Fluxurile de E și B printr-o suprafață și integralele de linie ale acestor câmpuri de-a lungul unei căi joacă un rol important în teoria electromagnetică., Ca exemple, fluxul câmpului electric E printr-o suprafață închisă măsoară cantitatea de încărcare cuprinse în suprafață; fluxul câmpului magnetic B printr-o suprafață închisă este întotdeauna zero, deoarece nu există monopoluri magnetice (magnetic taxe constând dintr-un singur pol) să acționeze în calitate de surse de câmp magnetic în felul în care taxa este o sursă de câmp electric.