Wat is het magnetische veld rond een staafmagneet: uitgebreide feiten over verschillende objecten?

In dit artikel gaan we kijken wat het magnetische veld rond een staafmagneet is en waar het magnetische veld van een staafmagneet het sterkst is.

Het magnetische veld dat wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van de staafmagneet is extreem aan de randen van de polen en is zeer zwak in het midden van de staafmagneet.

Wat is een staafmagneet?

Een magneet die eruitziet als een staaf, en daarom een ​​staafmagneet wordt genoemd, heeft twee polen, de polen van de staafmagneet worden beschermd tegen demagnetisering van de magneet met behulp van ijzeren platen op beide polen.

Een staafmagneet is samengesteld uit ferromagnetisch materiaal dat zijn magnetische eigenschappen behoudt, zelfs bij afwezigheid van een extern veld, en is daarom een ​​permanente magneet.

Door vrij in de lucht te hangen, richt de staafmagneet zich in de noord-zuid richting. De magnetische dipolen in de staafmagneet ervaren de magneetkracht als gevolg van het aardmagnetisch veld en richten zich in de richting van het veld. Daarom kan een staafmagneet daarom worden gebruikt om de richting te vinden die hetzelfde is als een kompas.

Soorten staafmagneten

Er zijn twee soorten staafmagneten, deze zijn: -

1) Rechthoekige staafmagneet: Deze magneet heeft vier rechthoekige beschilderde vlakken en twee vierkante palen. De randen van deze staafmagneet zijn rechthoekig van vorm en vandaar de naam rechthoekige staafmagneet.

2) Cilindrische staafmagneet: De randen van de magneet zijn cirkelvormig en worden daarom cilindrische staafmagneten genoemd. De buitenste kromming van deze magneet is gekleurd.

Waar is het magnetische veld van een staafmagneet het sterkst en waarom?

Het magnetische veld is het sterkst aan de randen van de polen van de staafmagneet.

Als we een eenvoudig voorbeeld nemen dat we waarschijnlijk als eerste experiment op scholen hebben uitgevoerd toen we over het magnetisch veld werden geïntroduceerd, een experiment met een staafmagneet en een ijzeren folie. De staafmagneet wanneer ze in een bak met ijzerfolie worden geplaatst, worden de ijzerfolies in goed uitgelijnde concentrische cirkels rond de staafmagneet gerangschikt zonder overlapping.

De meeste ijzers zijn verzameld in de buurt van de Noord- en Zuidpool van de staafmagneet. Dit is zo omdat; de magnetische veldlijnen zijn afkomstig van de polen. De sterkte van het veld neemt drastisch af naarmate de afstand tot de polen groter wordt.

Ten tweede werkt de staafmagneet eigenlijk als een dipool, de negatieve en positieve deeltjes draaien zijn uitgelijnd volgens het magnetische veld van de aarde. Dipolen zelf gedragen zich als een kleine kleine magneet. Zelfs als we de staafmagneet verder in stukken snijden, zal hij hetzelfde gedrag vertonen en twee polen van tegengestelde ladingen vormen als een staafmagneet.

De magnetische dipolen in de magneet zullen zichzelf altijd uitlijnen volgens het magnetische veld. De positieve en negatieve spins zullen proberen uit te lijnen met de polen van de staafmagneet, waardoor de sterkte van de magnetische velden aan de polen wordt versterkt.

Waar is het magnetische veld van een staafmagneet het zwakst?

Als we hetzelfde experiment bekijken als hierboven vermeld; we zullen zien, er zitten nauwelijks ijzerfolies op het middengedeelte van de staafmagneet en je zult ook geen veldlijnen vinden die uit dit deel van de magneet komen en nagenoeg evenwijdig lopen aan de lengte van de staafmagneet.

Ook is waargenomen dat de magnetische veldlijnen die evenwijdig aan de lengte van de staafmagneet lopen, van elkaar zijn gescheiden, waardoor een opening ontstaat die elke lus groter maakt. Bij de polen zijn de magnetische lijnen dichter zonder enige opening te vormen.

De magnetische veldsterkte van de staafmagneet door intens aan de polen zal gaan haperen naarmate de afstand tussen de polen groter wordt.

De kleine dipolen in de staafmagneet richten zich altijd in de richting van het aardmagnetisch veld, vandaar dat de spins naar elke pool zijn gericht.

De parallel uitgelijnde dipolen vertonen zowel aantrekking als afstoting en neutraliseren zo het effect van de magnetisatie; er is een aanwezigheid van een magnetisch veld maar omvat een zwakkere sterkte van het veld. Als gevolg, vermindering van het magnetische veld halverwege de polen van de staafmagneet.

Is een staafmagneet omgeven door een magnetisch veld?

De dipolen in het ferromagnetische materiaal waaruit de staafmagneet bestaat, bezitten de magnetische dipoolmomenten die verantwoordelijk zijn voor het opwekken van een magnetisch veld van een staafmagneet. Omdat het een permanente magneet is, zal het ferromagnetische materialen naar zich toe trekken, terwijl het enige aantrekkingskracht of afstoting vertoont op ander magnetiserend materiaal wanneer het in de buurt van de staafmagneet wordt geplaatst en niet te ver.

De magnetische kracht rond de staafmagneet werkt alleen wanneer de stof in zijn veld wordt geplaatst. Buiten het magnetische veld van de staafmagneet is de sterkte van het veld klaarblijkelijk nul, aangezien er geen magnetische fluxlijnen in dit gebied stromen.

Een magneet zijn zal enige aantrekkingskracht en afstoting vertonen in een gebied eromheen, dit houdt in dat het magnetische veld rond de magneet optreedt, die wordt weergegeven als een magnetische flux georiënteerd in concentrische cirkels, buiten dit bereik van het magnetische veld; er wordt geen effect van de magneet waargenomen.

Hoe magnetische veldlijnen rond een staafmagneet te tekenen?

De magnetische veldlijnen worden weergegeven als de fluxlijnen. Deze fluxlijnen vormen concentrische gesloten lussen. Het magnetische veld dat door de staafmagneet wordt geproduceerd, wordt weergegeven door fluxlijnen die afkomstig zijn van de ene pool en eindigen in een andere pool van de staafmagneet.

Vandaar dat de magnetische veldlijnen kunnen worden getrokken die afkomstig zijn van de Noordpool en de Zuidpool binnengaan en nauwe lussen vormen, en deze lussen worden op een bepaalde afstand van elkaar gescheiden terwijl ze evenwijdig lopen aan de lengte van de staafmagneet en deze opening wordt groter voor elke lus daarentegen worden de magnetische lijnen dicht op de polen getrokken.

Er mogen geen magnetische veldlijnen het middelste gedeelte van de staafmagneet raken, aangezien het magnetische veld in dit gebied verwaarloosbaar is en een zwakke aantrekkingskracht of afstoting heeft.

Wat is de richting van magnetische veldlijnen buiten een staafmagneet?

Het magnetische veld van de staafmagneet wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van de dipool. De positieve en negatieve ladingen van een deeltje gescheiden door een kleine afstand als gevolg van een extern veld dat wordt aangelegd, wordt een dipool genoemd. Deze dipolen zijn opgesteld in overeenstemming met het magnetische veld. Vandaar dat, bij afwezigheid van een magnetisch veld, de dipolen in de staafmagneet zijn gepositioneerd volgens het magnetisch veld van de aarde. Deze oriëntatie van de dipolen in de staafmagneet is dan verantwoordelijk voor de richting van de magnetische veldlijnen die buiten de staafmagneet worden gegenereerd.

De dipolen zijn parallel uitgelijnd in de richting van de Zuidpool naar het Noorden en dus de richting van de magnetische veldlijnen buiten een staafmagneet komen voort uit de Noordpool naar het Zuiden.

Is het magnetische veld overal rond een staafmagneet hetzelfde?

Het magnetische veld hangt af van de sterkte en dichtheid van de magnetische fluxlijnen en varieert met de afstand tot de polen. De intensiteit van de magnetisch veld is recht evenredig met de magnetische flux dikte. De fluxdichtheid varieert met de afstand.

Het magnetische veld dat door de staafmagneet wordt geproduceerd, bevindt zich op een piek nabij de randen van de polen. De zwakke aantrekkingskracht en afstoting wordt ervaren in het midden van de staafmagneet.

De reden waarom ik zowel aantrekking als afstoting in het middelste gedeelte van de staafmagneet overweeg is te wijten aan het feit dat de dipolen over de lengte van de staafmagneet evenwijdig zijn aan de magnetische fluxlijnen in het gebied buiten de magneet, de dipool zelf gedraagt ​​zich als een kleine magneet.

De parallel uitgelijnde dipolen tonen de aantrekkingskracht en afstoting van twee verschillende uiteinden van de dipool, afhankelijk van de oriëntatie van de spin van de lading. Dit resulteert in het neutraliseren van de effecten van wegtrekken en wegduwen en verzwakt de magnetische veldsterkte.

De magnetische veldsterkte is dus het hoogst aan de randen van de polen van de magneet. De sterkte neemt af naarmate de afstand van de polen over de lengte van de staafmagneet toeneemt. Hetzelfde geldt voor het effect rondom de staafmagneet. Als de afstand van de magnetische polen vergroten de sterkte van het veld zal ook afnemen naarmate we verder van de polen gaan.

Magnetische kracht die door de staafmagneet op verschillende objecten wordt uitgeoefend

De staafmagneet zal de aantrekkingskracht laten zien wanneer de ferromagnetische materialen, zoals voorwerpen van ijzer, staal of een legering van ijzer, in nauwer contact met de magneet worden gebracht.

Overwegende dat het afstotende krachten zal vertonen wanneer het in contact komt met stoffen met diamagnetische eigenschappen; bijvoorbeeld kwik, water; en zal de zwakke aantrekkingskracht ervaren met objecten zoals aluminium, wolfraam, enz. die paramagnetische stoffen zijn.

Lees meer over Magnetisch veld versus magnetische veldsterkte: verschillende aspecten en feiten

Veelgestelde Vragen / FAQ

Als de staafmagneet met een lengte van 10 cm die op een tafel wordt bewaard, de magnetische sterkte op 30 cm afstand van de magneet ervaart, bereken dan de magnetische veldsterkte van de staafmagneet. De horizontale component van het aardveld is 0.34G.

Gegeven:-

Horizontale component van de aarde

B_H=0.34G=0.34*10^-4

2l= 10cm; => l=5cm=0.05m

t=30 cm = 0.30 m

Neutraal punt wordt verkregen op de axiale lijn.

B_axiaal=B_H

[

[0.34*10³*(0.0875)²]/(2*0.30)

=4.34 uur²

Vandaar dat de sterkte van de magnetische polen van de staafmagneet is

m=M/2I=4.34/10=0.434Am

Wat zijn de verschillende toepassingen van staafmagneten?

Een staafmagneet wordt voor verschillende doeleinden gebruikt, zoals industrie, elektronica, chemische industrie, laboratoria, enz.

De staafmagneet wordt gebruikt om magnetische substanties van de hoop van mengsels te scheiden, voor het roeren van het chemische mengsel om de beweging van de magnetische substantie te vergemakkelijken, in elektronische apparaten zoals TV, microfoons, mobiele telefoons, enz.; het wordt gebruikt als een kleine chip in de elektronische apparaten.

Waarom heeft een staafmagneet de Noordpool en de Zuidpool?

Wanneer de staafmagneet in de lucht hangt, zal deze continu harmonische beweging vertonen totdat deze wordt uitgelijnd in de richting van het magnetische veld van de aarde.

Door de scheiding van ladingen in de magneet wordt het ene uiteinde van de staafmagneet positiever en het andere negatiever. De magnetische dipolen in de staafmagneet ervaren de magnetische kracht van de aarde en zijn uitgelijnd ten opzichte van het magnetische veld van de aarde. De magneet heeft twee polen die hetzelfde zijn als de aarde, en in een vrij hangende positie in de lucht zal hij uitgelijnd zijn ten opzichte van het magnetische veld van de aarde dat zich in de noord-zuid richting bevindt. Vandaar de namen de Noord- en Zuidpool naar twee verschillende polen van een staafmagneet.

Werkt de magneet in de ruimte?

Ja. De magneet kan zelfs in de ruimte worden gebruikt als er geen atmosfeer is.

Omdat het magnetiserende dipoolveld in de magneet permanent is en er geen arbeid nodig is om het magnetische veld rond de magneet op te bouwen, zal het zeker ook in de ruimte werken.

Lees meer over Magnetische veldlijnen rond een magneet.

• 5 verschillen tussen snelheid en versnelling
• Acceleratie: alle feiten die u moet weten
• Hoe u ongelijkmatige remblokkenslijtage in hydraulische schijfremmen kunt verhelpen: een uitgebreide gids
• Hoe u momentumverdeling kunt vinden: een uitgebreide gids
• Hoe u momentum kunt vinden in golfmechanica: een uitgebreide gids
• Hoe u het momentum van een elektron kunt vinden: een uitgebreide gids

Lees ook:

• Wat produceert de sterkte van een magnetisch veld 2
• Magnetische flux en stroom
• Gebruik van staafmagneet
• Magnetisch veld versus magnetische veldsterkte
• Hoe de sterkte van een elektromagneet te vergroten?
• Magnetische flux versus magnetisch veld
• Magnetische flux versus magnetische fluxkoppeling
• Genetische diversiteit in meiose
• Hoe de sterkte van een magnetisch veld te vergroten
• Magnetische flux in een magnetisch circuit