Het magnetische veld en de stroom worden beschouwd als twee zijden van dezelfde medaille vanwege de betrokkenheid van ladingen, en beide zijn afgeleid van elektromagnetische straling of veld.
Een elektromagnetische golf is van zowel elektrische als magnetische velden. De stroom wordt veroorzaakt door het elektrische veld. Er zal dus een nauwe relatie zijn tussen het magnetische veld en de stroom. Dit bericht houdt zich bezig met een uitgebreide uitleg en feiten met betrekking tot het magnetische veld en de stroom en hun relatie tot het elektromagnetische veld.
Relatie tussen magnetisch veld en stroom
Een elektrische stroom in een draad creëert een magnetisch veld vanwege de beweging van de ladingen. Dit leidt tot het verklaren van de relatie tussen het magnetische veld en de stroom, die wordt verklaard door de wet van Biot-Savart. Het stelt dat "een stroom I die door een stroomvoerende geleider met een kleine lengte dl vloeit, niets anders is dan de elementaire bron van het magnetische veld.
Als je een draad beschouwt die stroom I voert langs de lengte dl in de draad, dan wordt het magnetische veld als gevolg van de stroom op een observatiepunt ten opzichte van de draad gegeven als,
Waar; 0 is de doorlaatbaarheid van de frèreruimte (4π×10-7NB2), en R is de afstand tussen het punt en de draad.
Integratie van de bovenstaande vergelijking geeft het magnetische veld als gevolg van de stroom die door de draadlus vloeit. Het magnetische veld en de stroom zijn onderling afhankelijk van elkaar. Naarmate de stroomsnelheid toeneemt, zal de sterkte van het magnetische veld groter zijn als gevolg van de beweging van de geleidende ladingen.
Hoe beïnvloedt magnetisch veld stroom?
Wanneer een stroomvoerende draad in contact wordt gebracht met een veranderend magnetisch veld, wordt er een stroom in de draad geïnduceerd. Deze stroom vloeit doordat de magnetische veldlijnen enige kracht uitoefenen op de ladingen waardoor ze bewegen.
Omdat magnetisch veld en stroom nauw verwant zijn, veroorzaakt een kleine verandering in het magnetische veld een elektromotorische kracht in de draad. Het gebeurt omdat het veranderende magnetische veld het elektrische veld genereert en ladingen vrijkomen om te stromen en dus stroom wordt geïnduceerd.
Het magnetische veld is gekoppeld aan de stroomrichting van de stroom. Als de richting van het magnetische veld verandert, verandert ook de stroom in de geleider.
Richting van magnetisch veld en stroom
De richting van oriëntatie van magnetisch veld en stroom zijn loodrecht op elkaar. Omdat we weten dat in een elektromagnetische golf de beweging van het elektrische veld en het magnetische veld altijd in loodrechte richtingen zijn. De stroom is niets anders dan een vorm van elektrische energie die de vrije elektronenstroom draagt.
Over het algemeen geeft de rechterhandregel een verklaring om de richting van zowel het magnetische veld als de stroom te beschrijven. Maak eerst een L-vormig handgebaar met duim en wijsvinger en wijs vervolgens met de middelvinger loodrecht op beide vingers. De overige vingers worden gekruld gehouden. Dit type rechterhandgebaar helpt om de richting van het magnetische veld en de stroom te onthouden.
Het magnetische veld biedt enige kracht die op de bewegende ladingen wordt uitgeoefend. Wanneer de ladingen in rust zijn, heeft het magnetische veld geen invloed op de lading. Maar zodra ze beginnen te bewegen, duwt de kracht die door het veld wordt gecreëerd de ladingen en stroomt er stroom over de draad. De stroomrichting is niet in de richting van de veldlijnen, maar volgt een loodrecht pad.
Afbeelding credits: Wikimedia commons
Volgens de regel lijkt uw hand op een stroomvoerende draad en wordt de richting van de positieve lading aangegeven door uw aanwijzer. En magnetisch veld wordt aangegeven door je middelvinger en je duim geeft de beweging van de stroom aan als gevolg van de magnetische kracht.
Waarom staat het magnetische veld loodrecht op de stroom?
De magnetische kracht die op de ladingen wordt uitgeoefend, is altijd een kruisproduct van de snelheid van de ladingen om stroom en magnetisch veld te geleiden. Het uitwendige product van elke twee vectorgrootheid wordt altijd haaks op de uitgeoefende kracht uitgeoefend. Het magnetische veld staat dus loodrecht op de stroom.
De magnetische kracht wordt beschouwd als de Lorentz-kracht die op de ladingen wordt uitgeoefend en ze doet bewegen en ervoor zorgt dat ze stroom geleiden. Aangezien het magnetische veld een vectorgrootheid is en de snelheid van de ladingen bijdraagt aan de stroomstroom, is het ook een vectorgrootheid. Het uitwendige product van deze twee vectorgrootheden moet een loodrechte kracht zijn. Het magnetische veld en de stroom staan dus loodrecht op elkaar.
Staat het magnetische veld altijd loodrecht op de stroom?
Ja, aangezien het elektrische veld altijd loodrecht op het magnetische veld in EM-golven is georiënteerd, is de stroom te wijten aan het elektrische veld. Dus magnetisch veld en stroom staan ook loodrecht.
Overweeg een draadvoerende stroom, en magnetisch veld B wordt gegenereerd wanneer er stroom in de draad is. De rechte lijn met pijlpunt in het midden geeft de richting van de stroom in de draad aan, en de cirkelvormige ring rond de stroom is het magnetische veld waarvan de richting wordt aangegeven met een pijl.
Hoe staat het magnetische veld loodrecht op de stroom?
Over het algemeen voert de stroom de bewegende ladingen over de draad, wat resulteert in het genereren van het magnetische veld, dat in de vorm van een ring rond de draad is gekruld. De loodrechte oriëntatie van het magnetische veld en de stroom is te wijten aan dit opkrulfenomeen, geïllustreerd als de tweede rechterhandregel.
Volgens deze regel, als je al je vingers over de handpalm en de duim naar boven krult, illustreer dan hoe het magnetische veld loodrecht op de stroom staat. De richting van de krul staat loodrecht op de stroom die wordt aangegeven door de naar boven wijzende duim.
Als de stroom van een opwaartse naar een neerwaartse richting vloeit, zal het magnetische veld met de klok mee loodrecht op de uitgeoefende kracht staan. En als de stroom van beneden naar boven beweegt, is het magnetische veld tegen de klok in georiënteerd.
Wanneer staat het magnetische veld loodrecht op de stroom?
Wanneer de kracht die op de ladingen wordt uitgeoefend maximaal is, beginnen de ladingen normaal te bewegen in de richting van de veldlijnen. Door de beweging van de ladingen heeft de resulterende stroom de neiging om dezelfde weg loodrecht op het magnetische veld te volgen.
De interactie van kracht met het magnetische veld is heel anders. Als er geen krachtmiddelen zijn, zal er geen beweging van de ladingen en geen magnetisch veld zijn. Als het magnetische veld evenwijdig is aan de stroom, is het vrijwel onmogelijk om een verband tussen hen vast te stellen.
Wat is de relatie tussen de stroomrichting en de magnetische polariteit?
De richting van stroom en magnetische polariteit is gecorreleerd. Als de richting van het magnetische veld van noord naar zuidpool is, vindt de ladingsstroom in de stroomvoerende geleider plaats van negatieve naar positieve ladingen.
Dit betekent dat, als de richting van de stroom verandert, de richting van de magnetische veldlijnen ook wordt opgeladen. Stel dat de stroom aanvankelijk van negatief naar positief gaat en dat de magnetische veldlijnen van de noordpool naar de zuidpool komen. Door de richting van de stroom om te keren, kunnen we zien dat de magnetische veldlijnen ook van richting veranderen van de zuid- naar de noordpool.
De linkerregel is meestal nuttig bij het aantonen van het effect op magnetische polariteit als gevolg van de richting van de stroom. In deze regel geeft de duim de richting van de noordpool aan wanneer elektronen van de negatieve naar de positieve pool stromen.
Afbeelding credits: Wikimedia commons
Hoe beïnvloedt een magnetisch veld de stroom in een magnetisch circuit?
De magnetische velden in het magnetische circuit drijven de magneto-motorische kracht aan, vergelijkbaar met de elektromotorische kracht die wordt aangedreven door het elektrische veld. De magneto-aandrijfkracht van het magnetische veld hangt af van de spoelwindingen en stroom.
Een magnetisch circuit bestaat uit een spoel gemaakt van magnetische flux met gesloten lus. Als we het aantal windingen in de spoel vergroten, neemt de magnetische veldsterkte evenredig toe, waardoor de flux toeneemt. De flux induceert meer stroom om maximale magneto-motorische kracht vast te stellen.
De magnetische circuits zijn analoog aan een elektrisch circuit. Maar het verschil zit in een elektrisch circuit, de beweging van de ladingen veroorzaakt een magnetisch veld, en in een magnetisch circuit induceert het magnetische veld de stroom in het circuit.
Magnetisch veld en stroomgrafiek
Omdat het magnetische veld en de stroom met elkaar zijn gecorreleerd, varieert de plot van het magnetische veld en de stroom lineair met elkaar. De grafiek van magnetisch veld versus stroom geeft een rechte lijn die lineair met elkaar toeneemt.
De lineaire toename van het magnetische veld is te wijten aan het feit dat naarmate de stroom in de draadlus toeneemt, de beweging van de ladingen ook toeneemt, waardoor er meer magnetisch veld in de lus wordt gegenereerd.
De helling van de grafiek geeft een fysieke constante die het aantal windingen van de draadlus weergeeft.
Opgeloste problemen op het magnetische veld en stroom
Bereken het magnetische veld als gevolg van de stroomvoerende draad met een lengte van een eenheid die 5 ampère stroom erdoorheen draagt op een afstand van 3 m.
Oplossing:
Gegeven -de stroom in de draad, I= 5ampère
De afstand tussen de draad r= 3m
Het magnetische veld B in het punt r is
De waarde van0 is 4π×10-7 NB2; door de waarden in de bovenstaande vergelijking te vervangen, krijgen we
B=3.33×10-7T.
Twee stroomvoerende draden van dezelfde lengte worden parallel aan elkaar geplaatst, gescheiden op een afstand van 2m. Eén draad draagt de stroom van 12 ampère en de andere draagt de stroom van 15 ampère. Bereken het magnetische veld dat ontstaat door beide parallelle draden op een afstand van 5m.
Oplossing:
Gegeven -de stroom gedragen door één draad I1=12 ampère
De draad gedragen door een andere draad I2=15 amp
de afstand r1=5m.
de afstand r2=7m.
De doorlaatbaarheid van de vrije ruimte μ0=4π×10-7 NB2
Het magnetische veld als gevolg van beide draden wordt gegeven door
B=B1+B2
B=4.8+4.28
B=9.085×10-7T
Bereken het magnetische veld op een punt op een afstand van 8 m van de draad met een stroomsterkte van 14 ampère.
Oplossing:
Gegeven – het punt op een afstand van de draad r=8m
De draad met de stroom I = 14 ampère.
De doorlaatbaarheid van vrije ruimte μ0=4π×10-7 NB2
Vervanging van de gegeven waarden in de bovenstaande vergelijking:
B=3.5×10-7T.
Conclusie
Uit dit bericht begrijpen we de relatie tussen het magnetische veld en de stroom en we hebben geleerd dat magnetisch veld en stroom de vectorgrootheid zijn die loodrecht op het vlak van elektromagnetische golven is georiënteerd. Het gedrag van ladingen in een magnetisch veld levert stroom op. De snelle beweging van de ladingen in een stroomvoerende draad is verantwoordelijk voor het magnetische veld. dit is hoe magnetisch veld en stroom gerelateerd zijn.
- Hoe werkt een magnetronventilatie: de wetenschap erachter
- Hoe werkt een microgolfsensor: de wetenschap erachter
- Hoe werken fusiereactoren? 5 feiten die u moet weten!
- Wanneer begint kernfusie? 7 feiten die u moet weten!
- 9 voorbeelden van verzadigde koolwaterstoffen: feiten die u moet weten!
- 13 voorbeelden van vloeibare koolwaterstoffen: feiten die u moet weten!
Lees ook:
- Magnetische hysterese permeabiliteit remanentie
- Is zink magnetisch
- Magnetische flux in een solenoïde
- Magnetische flux in een draad
- Is kevlar magnetisch
- Voorbeeld van magnetische flux
- Magnetische flux en magnetische fluxdichtheid
- Is loodmagnetisch
- Is gallium magnetisch
- Magnetische flux in een spoel
Ik ben Keerthi K Murthy, ik heb een postdoctorale opleiding natuurkunde afgerond, met de specialisatie op het gebied van vaste-stoffysica. Ik heb natuurkunde altijd beschouwd als een fundamenteel onderwerp dat verbonden is met ons dagelijks leven. Als natuurkundestudent vind ik het leuk om nieuwe dingen in de natuurkunde te ontdekken. Als schrijver is het mijn doel om de lezers op een vereenvoudigde manier te bereiken via mijn artikelen.