Wat produceert de kracht van een magnetisch veld: verschillende methoden en feiten

In dit artikel gaan we bespreken wat de sterkte van een magnetisch veld produceert en de verschillende factoren die verantwoordelijk zijn voor de vorming ervan.

Wat de sterkte van het magnetische veld produceert, is dat de magnetische flux door een lengte-eenheid van de geleider gaat en toeneemt naarmate de fluxdichtheid per lengte-eenheid toeneemt.

Magnetisch veld en zijn intensiteit

Laten we nu verschillende methoden en enkele feiten van een magnetisch veld bekijken.

Allereerst, weten jullie allemaal hoe de magneet is ontdekt?

Een herder, Magnas genaamd, die in Griekenland woonde, droeg altijd een stok bij zich om de kudde schapen en geiten onder controle te houden, met een ijzer eronder dat aan de rots kleefde. Het gesteente was een natuurlijke magneet, rijk aan ijzer (Fe-gehalte), magnetiet genaamd. Vandaar dat de ontdekking van de magneet in Griekenland plaatsvond en nu heet die plaats Magnesia, een naam gebaseerd op de ontdekking van de magneet.

Aangezien de Magnetische veldsterkte van de aarde het grootst is bij de noordpool en de zuidpool, is de magneet altijd uitgelijnd in de noord-zuidrichting en wordt daarom gebruikt om de richting te bepalen door zee-ondernemingen. Vooral clinometers worden door de meeste geologen gebruikt om de hellingshoek van de rotsen te meten.

Wat produceert de kracht van een magnetisch veld?

Magnetische veldsterkte is een kracht nodig om een ​​fluxdichtheid in een materiaal te genereren per lengte-eenheid van het materiaal en weergegeven als:

H=(B/μ)-M

Waar B een magnetische fluxdichtheid is,
M is magnetisatie en
m is magnetische permeabiliteit.

Magnetische sterkte hangt af van de totale magnetische veldlijnen die doordringend zijn door de totale dwarsdoorsnede van het materiaal. Deze magnetische veldlijnen staan ​​​​bekend als magnetische flux en de dichtheid van de magnetische flux is direct gecorreleerd met de sterkte van het veld. De magnetische fluxdichtheid hangt voornamelijk af van het aantal elektronenspins of het dipoolmoment in het materiaal.

In een atoom worden elektronen gevonden gepaard met elektronen met tegengestelde spin en het wordt meestal gevonden in het geval van edelgassenelementen die een volledige buitenste valentieschil hebben en alle elektronen zijn met elkaar gepaard; een voorbeeld van dergelijke elementen zijn Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon.

Atomen die ongepaarde elektronen hebben, paren met elektronen van het andere atoom om hun buitenste schil te voltooien en een stabiel element te worden. Die atomen met ongepaarde elektronen leveren een magnetisch veld op. Het ongepaarde elektron draait om de kernen van het atoom en de beweging van de vrije elektronen beïnvloedt het ontstaan ​​van het magnetische veld. Naarmate het aantal beschikbare vrije elektronen toeneemt, zullen ook de magnetische effecten in het materiaal escaleren.

Wanneer stroom door een geleider wordt geleid, vindt de beweging van elektronen plaats die induceert elektromagnetische kracht. Stel dat u een stroomvoerende draad neemt en er een magnetische naald bij plaatst, dan identificeert u de afbuiging van de magnetische naald. Dit komt omdat de bewegende elektronen in de stroomvoerende geleider een magnetisch veld produceren in de richting die de beweging van de elektronen tegenwerkt.

Volgens de rechterduimregel, als de beweging van de stroom van zuid naar noord is, zal het magnetische veld met de klok mee zijn en zal de magnetische kracht in westelijke richting worden ervaren. Als we de magnetische naald weg van de stroomvoerende draad, zal hetzelfde effect afnemen naarmate de afstand tussen de draad en de magnetische naald groter wordt. We kunnen dus opmerken dat de magnetische veldsterkte neemt af met de afstand.

Magnetische veldsterkte hangt ook af van het intrinsieke magnetische moment van het deeltje. Het magnetische moment is een grootheid die het koppel bepaalt dat door de dipolen wordt ervaren in aanwezigheid van het externe magnetische veld.

Bij afwezigheid van een magnetisch veld worden magnetische momenten willekeurig georiënteerd en wordt er geen netto magnetisatie geproduceerd; wanneer het magnetische veld wordt aangelegd, oriënteren deze atoommomenten zich in de richting van het aangelegde veld, wat resulteert in de netto magnetisatie evenwijdig aan het aangelegde veld. Vandaar, magnetisatie hangt af van de dichtheid van het magnetische moment in het materiaal, de beweging van elektronen in de atomen en de spin van het elektron of de kernen en wordt gedefinieerd als een magnetisch moment per volume-eenheid van een vaste stof.

De sterkte van het magnetische veld hangt ook af van: het magnetische moment dat wordt ingesteld per volume-eenheid van het materiaal in de aanwezigheid van een extern veld staat bekend als magnetische gevoeligheid.

Op basis van deze eigenschap worden materialen ingedeeld in diamagnetisch, paramagnetisch of ferromagnetisch. Het is bekend dat ferromagnetisch materiaal een hoge magnetische gevoeligheid heeft omdat het hoge magnetische eigenschappen vertoont en zijn magnetische eigenschappen behoudt, zelfs bij afwezigheid van een extern magnetisch veld. IJzer, nikkel, kobalt zijn enkele van de ferromagnetische materialen.

Bewegende elektronen in het magnetische veld ervaren de kracht die loodrecht staat op zijn eigen snelheid en magnetische kracht B wordt weergegeven als:

F=qvB

Waar q een lading is
v is de snelheid van de lading
B is een magnetisch veld

De eigenschap van het materiaal om de magnetische flux er doorheen af ​​te stoten, wordt magnetische permeabiliteit genoemd. Er wordt gezegd dat het materiaal een hoge permeabiliteit heeft als de maximale magnetische flux er doorheen gaat.

Lees meer over Veldkracht

SI-eenheid van magnetische veldsterkte

Magnetische fluxdichtheid wordt gemeten als een flux per oppervlakte-eenheid die Weber/m . is² wat gelijk staat aan één Tesla. Of we kunnen zeggen, het wordt gemeten in termen van de kracht die nodig is om magnetische flux te induceren in een lengte-eenheid in meter per eenheid Ampère en gegeven als N/Am

SI-eenheid van magnetische gevoeligheid wordt gegeven als Newton per ampère kwadraat N/A² en die van magnetisatie wordt weergegeven als Ampère per meter A/m. Als we dit in eq.(1) substitueren, krijgen we:

(N/Am)*(A²/N)=(A/M)

Op basis hiervan krijgen we de SI-eenheid van magnetische veldsterkte als ampère per meter. In de CGS-eenheid is dat Oersted, genoemd naar de Deense wetenschapper Hans Christian Oersted die voor het eerst de relatie tussen elektriciteit en magnetisme vond.

De intensiteit van het magnetische veld wordt gemeten met een magnetometer. Inductie magnetometer, roterende spoel magnetometer, Hall Effect magnetometer, NMR magnetometer, fluxgate magnetometer zijn enkele voorbeelden van magnetometers.

Hall-effect is een methode die wordt gebruikt om de nummerdichtheid van de drager en de soorten dragers te bepalen. Wanneer het magnetische veld loodrecht op de geleider wordt aangelegd, wordt er zowel een spanning in de geleider ingesteld die loodrecht op het magnetische veld staat als de stroom.

Gouy Balance is een traditionele methode om de magnetische gevoeligheid van het materiaal te achterhalen op basis van het idee van zwaartekracht.

Veelgestelde vragens

Hoe de magnetische veldsterkte te berekenen in de solenoïde die 5 m lang is en 2000 lussen heeft met een stroomsterkte van 2000A?

Zoek eerst het aantal lussen per lengte-eenheid van de draad

Aantal lussen per lengte-eenheid

=Aantal lussen/Lengte van draad

= 2000 / 500

= 4 cm^-1

Is de magnetische veldsterkte afhankelijk van de grootte van de geleider?

Ja, volgens het Biot - de wet van Savart hangt het magnetische veld af van de lengte-eenheid van de geleider. Hoe groter de afmeting van de geleider, de integrale waarde van de oneindig kleine lengte zal groter zijn, en dus zal de magnetische veldintensiteit hoger zijn.

Als de stroom die in twee verschillende circuits vloeit 1A en 12A is, in welk circuit zal de magnetische sterkte dan hoger zijn dan in het andere?

De magnetische sterkte zal hoger zijn voor een circuit met een stroomsterkte van 12A.

Wat is supergeleidend magnetisch materiaal?

Een supergeleidende magneet wordt gebruikt om een ​​intens magnetisch veld te creëren.

Supergeleidend magnetisch materiaal is een elektromagneet die bestaat uit een spoel van een supergeleidende draad die bij lage temperaturen is vervaardigd. In zijn supergeleidende toestand heeft de draad geen weerstand en geleidt hij een veel hogere elektrische stroom.

• 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:

• Keert het magnetische veld om?
• Hoe de sterkte van een magnetisch veld te vergroten
• Toepassing van wervelstromen elektromagnetische demping
• Is graniet magnetisch
• Is slak magnetisch
• Magnetische flux in een solenoïde
• Magnetisch veld in een transformator
• Magnetisch veld en stroom
• Magnetische hysterese permeabiliteit remanentie
• Solenoïde produceert een magnetisch veld