Magnetická pole dekódována: Principy, měření a praktická použití

Magnetická pole a jejich interakce s materiály a elektrickými proudy jsou hlavní součástí fyziky.Mají mnoho využití v technologii, medicíně a každodenním životě.Studium podélných a kruhových magnetických polí pomáhá vysvětlit magnetické chování v různých situacích, z testování materiálů bez poškození kontroly dutých objektů.Metody, jako je magnetometrie, elektromagnety a jednoduché kompasy, nám pomáhají měřit a používat magnetická pole přesně ve vědě i průmyslu.Pochopení toho, jak magnetická pole pracují kolem vodičů, solenoidů a cívek nejlépe pro navrhování účinných elektrických obvodů a magnetických zařízení.Principy, jako je indukčnost a pravicová pravidla, jsou cenné pro inovativní aplikace, od strojů MRI po akcelerátory částic.Tento článek zkoumá účinky magnetických polí, jak je měřit, jejich chování kolem vodičů a cívek a jak vytvářet a posílit magnetická pole pro praktická použití.

Katalog

Obrázek 1: Linie magnetického pole barového magnetu

Co je to magnetické pole?

Magnetické pole je neviditelná oblast obklopující magnet, kde vyvíjí sílu na jiné magnety nebo feromagnetické materiály, jako je železo.Ačkoli nevidíme pole, jeho přítomnost je patrná prostřednictvím jeho účinků, jako je zarovnání železných podání nebo vychýlení kompasové jehly.Toto pole umožňuje magnetům přilákat nebo odrazit jiné magnety a feromagnetické materiály.

Obrázek 2: Zdroje magnetických polí

Kdykoli se pohybuje elektrický náboj, magnetické pole.Tento princip, poprvé artikulovaný André-Marie Ampère, uvádí, že elektrické proudy generují magnetická pole.Elektrony, skrze jejich točení a obíhající kolem atomových jádra nebo pohybující se drátem, produkují tato pole.Spin a orbitální pohyb elektronů diktuje směr a sílu magnetických polí.Když elektrický proud prochází vodičem, vytvoří magnetické pole ovlivněné intenzitou a směrem proudu.Trvalé magnety, jako jsou bary a magnety z železa, vytvářejí silná konzistentní magnetická pole v důsledku zarovnání jejich molekul.Když je vodič blízko magnetu, magnetické pole interaguje s pohyblivým náboji ve vodiči, vyvolává proud a vytváří vlastní magnetické pole.Tyto interakce mohou mít za následek atraktivní nebo odpudivé síly.

Magnetická pole vlastnosti

Magnetická pole mají různé vlastnosti: síla, směr a polaritu.

Obrázek 3: Síla magnetického pole

Síla magnetického pole

Síla magnetického pole nebo hustota magnetického toku závisí především na proudu protékajícím vodičem, který jej vytvořil.Vyšší proud má za následek silnější magnetické pole.Linie magnetického pole vizuálně představují sílu pole;Jsou hustší v silnějších polích a více rozmístěni na slabších polích.Tento vztah je jasně prokázán u solenoidů, kde zvyšování počtu zatáček cívky zvyšuje magnetické pole.Interakce mezi více magnetickými poli mohou buď posílit nebo oslabit jejich individuální silné stránky v závislosti na jejich orientaci.Síla magnetického pole se snižuje se vzdáleností od jeho zdroje a ukazuje inverzní vztah mezi silou a vzdáleností pole.

Směr magnetického pole

Směr magnetického pole je cesta, kterou by severní pól následoval, pokud by byl umístěn do pole.Linie síly vizualizují tuto trajektorii.Kompas je praktický nástroj pro stanovení směru pole, protože jeho jehla je v souladu s magnetickým polem.Směr pole lze také odvodit z jeho účinku na pohybující se poplatky;Nárok pohybující se magnetickým polem zažívá sílu kolmo k směru pole i jeho pohybu, což pomáhá určit orientaci pole.

Obrázek 4: Směr šipky kompasu stejně jako směr magnetického pole

Polarita magnetického pole

Porozumění magnetismu se silně spoléhá na polaritu.Všechny magnety mají dva póly, podobné pozitivním a negativním náboji v elektřině.Tyto póly se nazývají severní a jižní póly.Toto pojmenování odráží geografické póly Země, i když je zajímavé, že severní magnetický pól Země je blízko geografického jižního pólu a naopak.To ukazuje komplexní spojení mezi magnetickými a geografickými jevy.

Magnety Dva póly jsou na sever a na jih.Tyto póly fungují jako pozitivní a negativní elektrické náboje.Opačné póly přitahují, zatímco jako póly odpuzují.Například, pokud přiblížíte dva magnety, severní pól jednoho přitahuje jižní pól druhého.Pokud se však pokusíte spojit dva severní póly nebo dva jižní póly, odsunou se od sebe.Tato přitažlivost a odpor vysvětlují, jak magnety vzájemně interagují as magnetickými materiály.

Obrázek 5: Polarita magnetického pole

Účinky magnetických polí

Magnetická pole mají velký dopad na materiály, zejména na atomy s elektrony obíhajícími kolem jejich jádra.Když je naneseno magnetické pole, tyto elektrony se vyrovná s poli, což způsobí, že materiál je magnetický.To může způsobit, že materiál bude přitahován nebo odpuštěn z magnetického pole, v závislosti na tom, jak silné je pole a jakým způsobem je orientován.Někdy může toto zarovnání dokonce změnit tvar materiálu.

Magnetická pole také hrají roli při pohybu elektronů přes obvody a ovlivňují to, jak se magnety chovají.Jedním konceptem je indukčnost, ke které dochází, když je drát nesoucí elektrický proud v magnetickém poli.Drát cítí sílu, která je proti změnám v proudu, a to je dobré pro zařízení, jako jsou elektrické transformátory a generátory.Magnetická pole mohou vytvořit určité materiály emitovat světlo, jev známý jako elektroluminiscence.Používá se to ve věcech, jako jsou displeje s plochou obrazovkou a nouzové značky.

Měření magnetických polí

Magnetická pole lze měřit pomocí různých metod.Magnetometry přesně měří sílu a směr magnetických polí.Elektromagnety, generující magnetické pole, když elektrický proud prochází cívkou, lze také použít pro měření.Kompasy nabízejí jednoduchou metodu k určení směru pole.Tyto metody umožňují přesné posouzení magnetických polí a usnadňují jejich studium a aplikaci v různých technologiích.

Obrázek 6: Magnetometr

Obrázek 7: Elektromagnet

Indikátory pole

Indikátory pole jsou důležitými nástroji pro měření magnetických polí a poskytují kvalitativní i někdy kvantitativní informace o magnetickém prostředí.Tato zařízení používají měkkou železnou lopatku, která se pohybuje v reakci na magnetické pole.Podrobně je zkoumá, jako například u rentgenového obrazu, odhaluje jejich vnitřní mechaniku.Železná lopatka je připojena k jehle, která pohybuje ukazatelem podél stupnice a přeměňuje vliv magnetického pole na čitelnou hodnotu.

Obrázek 8: Indikátory pole

Indikátory pole získávají přesnost prostřednictvím jemného doladění a kalibrace.To jim umožňuje poskytovat přesné kvantitativní údaje v určitém rozsahu.Měří magnetická pole od +20 Gauss do -20 Gauss, takže jsou ideální pro aplikace, jako je detekce zbytkových magnetických polí po demagnetizaci.Přestože je jejich rozsah omezený, jejich přesnost a spolehlivost je činí prospěšnými pro podrobná měření magnetického pole v rámci těchto omezení.V praktickém použití vynikají ukazatele v terénu v situacích vyžadujících jednoduchá a silná měření bez komplexní elektroniky.Jejich mechanická jednoduchost zajišťuje snadné použití a trvanlivost, což z nich činí preferovanou volbu v různých průmyslových a laboratorních prostředích, kde jsou vyžadována rychlá a spolehlivá měření.

Měřič Hall-Effect (Gauss/Tesla)

Obrázek 9: Efekt Hall

Hall-efektivní měřiče jsou pokročilé nástroje pro přesně měření síly magnetického pole a poskytují odečty v Gaussu nebo Tesle.Na rozdíl od mechanických ukazatelů pole používají měřiče Hall-efekt elektronické komponenty, zvyšují přesnost a všestrannost.Mají malý vodič nebo polovodičový prvek na špičce sondy.Když elektrický proud prochází tímto prvkem v magnetickém poli, elektrony jsou přemístěny na jednu stranu, což vytváří rozdíl napětí známý jako napětí Hall, jev objevený Edwinem H. Hallem v roce 1879.

Obrázek 10: Schematický diagram měřiče haly

Vztah upravující toto napětí je dán:

kde:

• VH je napětí haly,

• Já je aplikovaný proud,

• B je složka kolmého magnetického pole,

• RH je koeficient haly,

• B je tloušťka prvku haly.

Hall-efektivní měřiče přicházejí s různými sondami s tangenciálními (příčnými) nebo axiálními snímacími prvky.Tyto sondy, které jsou k dispozici v různých velikostech, jsou přizpůsobeny pro konkrétní rozsahy měření, což umožňuje flexibilitu v různých scénářích.Přesné hodnoty závisí na správném umístění sondy, přičemž magnetické linie síly protínají hlavní rozměry snímacího prvku v pravém úhlu.Díky všestrannosti měřičů haly je vhodných pro širokou škálu aplikací, od průmyslové výroby po vědecký výzkum.Jejich digitální čtení a kompatibilita s jinými digitálními systémy zvyšují jejich užitečnost v moderním automatizovaném prostředí.Zvládnutím umístění sondy a fyziky efektu Hall mohou uživatelé plně využít tyto pokročilé nástroje pro přesná měření magnetického pole.

Podélná magnetická pole

Podélná magnetická pole jsou vytvářena ve složkách, které jsou mnohem delší, než jsou široké.To se obvykle provádí umístěním komponenty podélně do koncentrovaného magnetického pole do cívky nebo solenoidu, známého jako „výstřel cívky“.Uvnitř komponenty jsou čáry magnetického toku rovné a pohybují se z jednoho konce na druhý, i když se ztratí nějaký tok.Schéma to ukazuje ve dvou rozměrech, ale linie toku jsou ve skutečnosti trojrozměrné.Feromagnetické materiály mají mnohem vyšší hustotu linie toku ve srovnání se vzduchem kvůli jejich vyšší propustnosti.

Jak tok opouští materiál na koncích a vstupuje do vzduchu, šíří se, protože vzduch nemůže podporovat tolik linek toku na jednotku objemu.Toto šíření způsobí, že některé linie toku ukončí strany komponenty.Když je komponenta plně magnetizována po své délce, ztráta toku je minimální, což vede k jednotné hustotě toku.Při provádění nedestruktivního testování (NDT) záleží na uniformitě, kde nedostatky kolmo kolmé na linie toku způsobují detekovatelné únikové pole na povrchu.

Obrázek 11: Podélné magnetické pole

Použití solenoidu k magnetizaci komponenty však může vést k tomu, že pouze část je silně magnetizována.Oblast uvnitř solenoidu a malý okraj na obou stranách budou magnetizovány, zatímco za tímto toku ponechávají komponentu a vrátí se na póly solenoidu.Je to proto, že magnetizační síla oslabuje vzdálenost od solenoidu a vyrovnává magnetické domény pouze uvnitř a v jeho blízkosti.Nemagnetizovaná část komponenty nemůže podporovat tolik toku jako magnetizovaná část a nutit tok z komponenty.Abychom důkladně prohlédli dlouhé komponenty, musí být magnetizovány a zkontrolovány na více místech podél jejich délky.

Kruhová magnetická pole

Když elektrický proud protéká pevným vodičem, generuje kolem vodiče magnetické pole.Distribuce a intenzita pole závisí na několika faktorech.Ve středu vodiče je síla pole nula a dosahuje maxima na povrchu.Pro konstantní proud se síla povrchového pole snižuje se zvyšováním poloměru vodiče, i když větší vodič může nést více proudu.Mimo vodič je síla pole přímo úměrná proudu, zatímco uvnitř, záleží na proudu, magnetickou propustnosti materiálu a jeho poloze na B-H křivce.Síla pole mimo vodič snižuje se vzdáleností.

U nemagnetického vodiče nesoucího přímý proud (DC) se síla vnitřního pole stoupá z nuly ve středu na maximum na povrchu, zatímco vnější síla pole klesá se vzdáleností od povrchu.V magnetických materiálech je síla vnitřního pole vyšší kvůli propustnosti materiálu.Vnější síla pole zůstává stejná pro oba materiály, pokud jsou proud i poloměr vodiče identické.

Se střídavým proudem (AC) se síla vnitřního pole také zvyšuje z nuly ve středu na maximum na povrchu, ale je koncentrována v tenké vrstvě poblíž povrchu, známá jako „kožní efekt“.Vnější pole se snižuje o vzdálenosti, podobně jako DC.V dutých kruhových vodičích neexistuje v oblasti prázdnoty žádné magnetické pole.Síla pole začíná od nuly u vnitřní stěny a dosahuje maxima na vnější stěně.Stejně jako u pevných vodičů i magnetické materiály vykazují větší pevnost pole kvůli jejich propustnosti, přičemž vnější pole klesá se vzdáleností od povrchu.

U dutých vodičů nesoucích AC efekt kůže soustředí magnetické pole ve vnějším průměru.Síla pole na vnitřním povrchu dutého vodiče je velmi nízká, když je kruhové magnetické pole stanoveno přímou magnetizací.Přímá metoda se proto nedoporučuje pro kontrolu stěny vnitřního průměru (ID) duté složky pro mělké defekty.Síla pole se rychle zvyšuje z ID ven, což způsobuje detekovatelné hlubší defekty.

Lepší metoda pro magnetizaci dutých komponent pro kontrolu povrchů ID i vnějšího průměru (OD) používá centrální vodič.Procházející proud nemagnetickým centrálním vodičem, jako je měděný tyč, vytváří silnější magnetické pole na ID povrchu magnetické trubice a přitom udržuje dostatečnou pevnost pole pro detekci defektů na povrchu OD.

Obrázek 12: kruhové magnetické pole

Magnetická pole kolem vodičů

Když elektrický proud protéká vodičem, kolem něj se tvoří magnetické pole.Tento jev lze prokázat pomocí železných podání na kartonu s vertikálním vodičem procházejícím.Bez proudu neexistuje žádné magnetické pole, ale s proudem se podávání uspořádají soustřednými prsteny kolem vodiče.Směr magnetického pole kolem vodiče přenášejícího proud lze prozkoumat pomocí magnetických kompasů.V závislosti na směru proudu se odpovídajícím způsobem vyrovnávají jehly Compass, buď ve směru hodinových ručiček nebo proti směru hodinových ručiček.Pravidlo šroubu pravého ruku a pravidlo pravé ruky poskytují intuitivní způsoby, jak určit směr magnetického toku kolem vodiče.Když dva vodiče nesou proudy v opačných směrech, jejich magnetická pole jsou proti sobě a vytvářejí odpudivou sílu.Pokud proudy proudí stejným směrem, magnetická pole se kombinují a vyvíjejí atraktivní sílu na vodiče.

Když drát nese proud, tvoří linie magnetického pole kolem něj téměř dokonalé kruhy.Tyto kruhy, vystředěné na drátu, ukazují, jak se magnetické pole šíří z drátu.Čím dále jdete z drátu, tím slabší je magnetické pole.Pokud drát vytvoří smyčku, kruhy se při pohybu směrem ke středu smyčky zvětšují.To znamená, že se magnetické pole šíří více.V blízkosti středu se tyto kruhy mění na rovné paralelní linie, což ukazuje, že magnetické pole je jednotné.Tato uniformita usnadňuje výpočet a používání magnetického pole v technologii a vědě.

Obrázek 13: Vodič přepravujícího proud magnetického pole

Ve středu smyčky je magnetické pole téměř stejné síly všude.Toto dokonce i pole je dobré pro věci jako MRI stroje, kde je stabilní magnetické pole nutností pro přesné zobrazování.Poskytuje také stabilní oblast pro experimenty, které závisí na předvídatelném magnetickém poli.Síla magnetického pole ve středu smyčky závisí na proudu protékajícím drátem.Více proudu znamená silnější magnetické pole.Síla magnetického pole je silnější, pokud je smyčka menší a slabší, pokud je smyčka větší.

Magnetická pole kolem cívek

Procházení proudu skrz cívku, dokonce i při jednom zatáčce, vytváří magnetický tok přes střed cívky, což mu dává na sever a jižní póly jako malý magnet.Když má cívka více zatáček, vytváří solenoid, spojuje jednotlivé magnetické pole a vytvoří sjednocené pole podobné barovému magnetu.Pravá pravidlo může určit směr toku v solenoidu, kde směr proudu a magnetický tok jsou vzájemně propojeny.

Obrázek 14: Magnetická pole kolem cívek

Když se elektřina pohybuje drátem, vytvoří kolem něj kruhové magnetické pole.Tato základní myšlenka v elektromagnetismu je známá jako magnetické pole z vodiče přenášejícího proud.Můžete zjistit směr tohoto magnetického pole pomocí pravidla pravého ruku: Pokud nasměrujete pravý palec ve směru proudu, vaše prsty se stočí směrem k magnetickému poli.Toto pole může způsobit znatelné účinky, jako je pohyb jehly magnetického kompasu, což ukazuje, jak interagují elektrické proudy a magnetická pole.

Síla magnetického pole závisí na dvou hlavních faktorech: jak daleko jste od drátu a jak silný je proud.Pole je silnější, když jste blíže k drátu a se zvyšuje se se zvyšováním proudu.To ukazuje, že síla magnetického pole přímo souvisí s proudem.

Cívka drátu (solenoid)

Obrázek 15: Magnetické pole solenoidu

Solenoid je cívka drátu, která zvyšuje magnetické pole silnější, když přes něj protéká elektřina.Solenoid se vyrábí zabalením drátu do spirálového tvaru a vytvoří magnetické pole jako barový magnet.Uvnitř solenoidu je magnetické pole silné a dokonce proto, že malá pole z každé cívky se sčítají.Pravidlo můžete použít k nalezení směru magnetického pole solenoidu: Pokud vaše prsty směřují směrem k proudu, váš palec ukazuje na severní pól elektromagnetu.

Magnetické pole solenoidu je podobné lištovému magnetu a mění směr, když se proud zvrátí, což ukazuje, jak se elektromagnetická pole mohou změnit.Vzorec pro magnetické pole uvnitř solenoidu je B = μ₀ni, kde n je počet cívek na jednotku délku a já je proud.Tento vzorec ukazuje, že přidání více cívek nebo zvyšování proudu zvyšuje magnetické pole silnější.Solenoidy se používají ve strojích, MRI skenerech a fyzikálních experimentech, protože vytvářejí silná jednotná magnetická pole.

Vodič přenášející proud ve tvaru cívky

Obrázek 16: Otočení účinku proudu přenášející cíle v magnetickém poli

Když je drát nesoucí proud tvarován do smyčky nebo řady smyček, vytvoří jedinečné magnetické pole.Toto pole prochází středem cívky a kruhy zpět kolem vnější strany.Pole z každé smyčky se spojí a vytvoří koncentrované pole podél středu cívky.V pevně navinutých cívkách je to magnetické pole uvnitř velmi jednotného.Síla tohoto pole závisí na proudu a počtu smyček.Více smyček zvyšuje posilování pole, a proto jsou dlouhé rovné cívky (solenoidy) účinné při vytváření silných jednotných polí jako barový magnet.

Silné, jednotné magnetické pole uvnitř solenoidu je užitečné pro magnetizační materiály a používá se v elektrických obvodech, transformátorech a dalších zařízeních.Magnetické pole mimo cívku je slabé, což není užitečné pro magnetizaci.To ukazuje na důležitost vnitřního pole solenoidu pro praktická použití.Solenoidy se také používají v akcelerátorech částic a senzorů, což ukazuje na jejich širokou škálu aplikací v technologii a vědě.

Nastavení magnetického pole

Magnetická pole se vytvářejí vždy, když elektrický proud protéká drátem nebo cívkou.Pravá pravidlo pomáhá určit směr magnetického pole: nasměrujte pravý palec ve směru proudu a vaše prsty se stočí směrem k linii magnetického pole.

Chcete -li vytvořit silné magnetické pole, musíte použít elektromagnetismus.Elektromagnet kombinuje elektrický proud s magnetickým materiálem, obvykle železem, aby se zvýšil magnetický účinek.To se používá v mnoha věcech, od malých zařízení po velké stroje, které zvedají předměty těžkých kovů.Síla magnetického pole závisí na tom, kolikrát je drát omotán kolem jádra, množství elektrického proudu a vlastností materiálu drátu a jádra.

Začněte výběrem kusu železa, jako tyč, který je dlouhý šest až osm palců, jako je velký hřebík.Velikost železné tyče se může lišit v závislosti na tom, pro co potřebujete elektromagnet.Jakmile máte jádro, pevně ho zabalte magnetickým drátem z jednoho konce na druhý.Drát by měl být navinut těsně a bezpečně, přičemž na každém konci se na každém konci uvolní nějaký dráty.Pevně ​​nalepte drát k tyčce.

Před připojením elektromagnetu se zdrojem energie odstraňte izolaci z posledního palce každého konec drátu.Zahřejte izolaci zapalovačem nebo se shodujte, dokud není dostatečně měkká, aby se odstranila, a poté vyčistěte jakýkoli zbytky látkou pro dobré elektrické spojení.Připojte exponované konce drátění k lucernové baterii.Toto nastavení umožňuje proud protékat drátem a vytvářet magnetické pole kolem železného jádra a ukazuje základy elektromagnetismu při výrobě silného magnetického pole.

Existují dva hlavní způsoby, jak vytvořit silná magnetická pole.Prvním je použití solenoidu, cívky drátu, který vytváří magnetické pole, když přes něj protéká elektrický proud.Druhým způsobem je vložit železné jádro do solenoidu, díky kterému je magnetické pole mnohem silnější snížením magnetické rezistence.Železné jádro má limit, jak silné může učinit magnetické pole známé jako nasycení.Jakmile dosáhne tohoto bodu, nemůže pole silnější.Jedná se o vlastnost samotného železa a dokonce i při probíhajícím výzkumu je nalezení materiálu, který může překonat hodnotu nasycení Iron, nepravděpodobné.Síla magnetického pole je proto omezena vlastnostmi železného jádra a nová řešení přesahují tyto limity.

Aplikace magnetických polí

Magnetická pole mají četné aplikace, včetně výroby elektřiny, lékařského zobrazování a přepravy.Jsou hlavní součástí operací MRI strojů a levitaci vlaků.Magnety ukládají data na pevných discích a kreditních kartách a hrají roli v moderní technologii.Magnetické pole Země nás chrání před škodlivým kosmickým zářením a zdůrazňuje jeho význam pro život.Rozsáhlé aplikace magnetických polí podtrhují jejich význam v každodenním životě a pokročilém vědeckém úsilí.

Závěr

Magnetická pole jsou užitečná v mnoha vědeckých a technologických oblastech, od základních principů chování elektronů v materiálech po pokročilé použití při lékařském zobrazování a ukládání dat.Přesná manipulace a měření magnetických polí vedla k velkým pokrokům, včetně vývoje elektroluminiscenčních zařízení, účinné výroby energie a pokročilých dopravních systémů.Studium magnetických polí kolem vodičů a cívek poskytuje vhled do elektromagnetismu, což umožňuje vytvoření zařízení s předvídatelnými a kontrolovatelnými magnetickými vlastnostmi.Techniky, jako je pravicová pravidla a principy indukčnosti, jsou dobré pro navrhování a optimalizaci těchto zařízení.Metody pro generování silných magnetických polí, jako je použití solenoidů a železných jádra, ukazují probíhající inovace v elektromagnetické technologii.Aplikace magnetických polí překračují průmyslová a technologická využití a zdůrazňují jejich význam v každodenním životě a vědeckém výzkumu.Pochopení magnetických oblastí nejen zvyšuje vědecké znalosti, ale také řídí inovace v mnoha oblastech, což prokazuje důležitost zvládnutí elektromagnetických jevů.

Často kladené otázky [FAQ]

1. Jak popíšete magnetické pole kolem cívky?

Magnetické pole kolem cívky, známé také jako solenoid, je podobné pole barového magnetu.Uvnitř cívky jsou linie magnetického pole rovnoběžné, husté a rovnoměrně rozložené, což ukazuje na silné a jednotné pole.Mimo cívku se linie magnetického pole rozprostírají a smyčku zpět z jednoho konce cívky do druhého a vytvářejí uzavřené smyčky.Směr pole polních linek je určen směrem proudu protékajícího cívkou podle pravidla.

2. Jaké je magnetické pole kolem vodiče?

Když proud protéká přímým vodičem, generuje kolem něj magnetické pole.Toto pole tvoří soustředné kruhy kolem vodiče, se směrem polních linek daných pravým pravidlem: Pokud uchopíte vodič pravou rukou tak, aby váš palec směřoval směrem k proudu, vaše prsty se stočí dovnitřSměr magnetického pole.Síla magnetického pole se snižuje, když se pohybujete od vodiče.

3. Co způsobuje tvorbu magnetického pole kolem vodiče?

Magnetické pole se tvoří kolem vodiče kvůli pohybu elektrických nábojů (proud).Když se elektrony pohybují vodičem, generují magnetické pole kolmé ke směru jejich pohybu.Toto je přímý důsledek ampèrova obvodového zákona, který spojuje magnetické pole kolem vodiče s elektrickým proudem, který prochází skrz něj.

4. Co se stane, když přesunete magnet do cívky drátu?

Když se magnet přesune do cívky drátu, indukuje v cívce elektromotickou sílu (EMF) a generuje elektrický proud.Tento jev je známý jako elektromagnetická indukce, objevil Michael Faraday.Směr indukovaného proudu závisí na směru pohybu magnetu a orientaci magnetického pole.Pokud se magnet pohybuje rychleji nebo má silnější magnetické pole, indukovaný EMF a proud budou silnější.

5. Jaký je vzorec magnetického pole kolem vodiče?

Vzor magnetického pole kolem přímého vodiče nesoucího proud je charakterizován soustřednými kruhy soustředěnými na vodiči.Pokud je vodič ohnut do smyčky, vytvářejí pole složitější vzory, přičemž pole uvnitř smyčky je silnější a koncentrovanější.U solenoidu je pole uvnitř jednotné a rovnoběžné, zatímco venku připomíná pole barového magnetu.

6. Jak by mohlo být magnetické pole kolem cívky posíleno?

Chcete -li zesílit magnetické pole kolem cívky, můžete:

Zvýšit proud protékající cívkou;

Přidejte další zatáčky k cívce a zvýšení počtu smyček;

Vložte feromagnetické jádro, jako je železo, uvnitř cívky, aby se zvýšilo magnetické pole v důsledku vysoké magnetické propustnosti jádra.

7. Kde je magnetické pole nejsilnější?

Magnetické pole je nejsilnější uvnitř cívky, zejména poblíž středu, kde jsou pole nejvíce koncentrované a rovnoměrně rovnoběžné.V barovém magnetu je magnetické pole nejsilnější na pólech, kde se pole polních linií sbližují a hustota pole je nejvyšší.