Magnetiese: 'n Volledige gids tot magnetiese krag en velde

Magnetisme is 'n klas fisiese verskynsels wat deur magnetiese velde bemiddel word. Elektriese strome en die fundamentele magnetiese momente van elementêre deeltjies gee aanleiding tot 'n magnetiese veld, wat op ander strome en magnetiese momente inwerk.

Alle materiale word tot 'n mate deur 'n magnetiese veld beïnvloed. Die mees bekende effek is op permanente magnete, wat aanhoudende magnetiese momente het wat deur ferromagnetisme veroorsaak word.

Die krag van magnetiese krag

Magnetiese krag is die krag wat uitgeoefen word op 'n gelaaide deeltjie wat in 'n magnetiese veld beweeg. Dit is 'n krag wat loodreg is op die snelheid van die gelaaide deeltjie en die magneetveld. Hierdie krag word beskryf deur die Lorentz-kragvergelyking, wat sê dat die krag (F) wat op 'n lading (q) inwerk wat met 'n snelheid (v) in 'n magnetiese veld (B) beweeg, gegee word deur die vergelyking F = qvBsinθ, waar θ is die hoek tussen die snelheid van die lading en die magnetiese veld.

Hoe is magnetiese krag verwant aan elektriese stroom?

Magnetiese krag is nou verwant aan elektriese stroom. Wanneer 'n elektriese stroom deur 'n draad vloei, skep dit 'n magnetiese veld om die draad. Hierdie magnetiese veld kan 'n krag uitoefen op ander voorwerpe in sy teenwoordigheid. Die grootte en rigting van die krag hang af van die sterkte en rigting van die magneetveld.

Watter materiale word deur magnetiese krag beïnvloed?

Magnetiese krag kan 'n groot aantal materiale beïnvloed, insluitend:

• Magnetiese materiale soos yster, staal en nikkel
• Geleidende materiale soos koper en aluminium
• Mobiele elektrone in 'n geleier
• Gelaaide deeltjies in 'n plasma

Voorbeelde van magnetiese krag in aksie

Enkele voorbeelde van magnetiese krag in aksie sluit in:

• Magnete wat mekaar aantrek of afstoot
• Plakkers wat aan 'n yskas of deur vassit omdat dit met 'n magneet toegerus is
• 'n Staaf van staal wat na 'n sterk magneet getrek word
• 'n Draad wat 'n elektriese stroom dra wat in 'n magnetiese veld afgebuig word
• Die bestendige beweging van 'n kompasnaald as gevolg van die aarde se magneetveld

Hoe word magnetiese krag beskryf?

Magnetiese krag word beskryf deur eenhede van newton (N) en teslas (T) te gebruik. Die tesla is die eenheid van magnetiese veldsterkte, en dit word gedefinieer as die krag wat inwerk op 'n draad wat 'n stroom van een ampère dra, geplaas in 'n eenvormige magneetveld van een tesla. Die magnetiese krag wat op 'n voorwerp inwerk is gelyk aan die produk van die magneetveldsterkte en die lading van die voorwerp.

Watter tipe velde hou verband met magnetiese krag?

Magnetiese krag hou verband met elektromagnetiese velde. 'n Elektromagnetiese veld is 'n tipe veld wat geskep word deur die teenwoordigheid van elektriese ladings en strome. Die magnetiese veld is een komponent van die elektromagnetiese veld, en dit word geskep deur die beweging van elektriese ladings.

Ervaar alle voorwerpe magnetiese krag?

Nie alle voorwerpe ervaar magnetiese krag nie. Slegs voorwerpe wat 'n netto lading het of 'n elektriese stroom dra, sal magnetiese krag ervaar. Voorwerpe wat geen netto lading het nie en nie 'n elektriese stroom dra nie, sal nie magnetiese krag ervaar nie.

Wat is die verwantskap tussen magnetiese krag en geleidende oppervlaktes?

How to strip wire fast

Share

Watch on

Wanneer 'n geleidende oppervlak in 'n magnetiese veld geplaas word, sal die elektrone in die oppervlak 'n krag ervaar as gevolg van die magnetiese veld. Hierdie krag sal die elektrone laat beweeg, wat 'n stroom in die oppervlak sal skep. Die stroom sal op sy beurt 'n magneetveld skep wat met die oorspronklike magneetveld in wisselwerking sal tree, wat veroorsaak dat die oppervlak 'n krag ervaar.

Wat is die verwantskap tussen magnetiese krag en die grootte van die snelheid van 'n voorwerp?

Die magnetiese krag wat op 'n voorwerp inwerk is eweredig aan die grootte van die snelheid van die voorwerp. Hoe vinniger 'n voorwerp beweeg, hoe sterker sal die magnetiese krag wees.

Die fassinerende geskiedenis van magnete

• Die woord "magneet" kom van die Latynse woord "magnes", wat verwys na 'n spesiale tipe rots wat in Turkye op die berg Ida gevind word.
• Die antieke Chinese het meer as 2,000 XNUMX jaar gelede lodestones ontdek, wat natuurlike magnete is wat van ysteroksied gemaak is.
• Engelse wetenskaplike William Gilbert het vroeëre waarnemings oor die eienskappe van magnete in die laat 16de eeu bevestig, insluitend die bestaan ​​van magnetiese pole.
• Die Nederlandse wetenskaplike Christian Oersted het die verband tussen elektrisiteit en magnetisme in 1820 ontdek.
• Die Franse fisikus Andre Ampere het uitgebrei oor Oersted se werk en die verband tussen elektrisiteit en magnetisme bestudeer en die konsep van die magnetiese veld ontwikkel.

Ontwikkeling van permanente magnete

• In die vroeë jare van magnetisme was navorsers geïnteresseerd in die vervaardiging van sterker en kragtiger magnete.
• In die 1930's het navorsers by Sumitomo 'n legering van yster, aluminium en nikkel ontwikkel wat 'n magneet met 'n hoër energiedigtheid as enige vorige materiaal vervaardig het.
• In die 1980's het navorsers by die Akademie van Wetenskappe in Moskou 'n nuwe soort magneet bekendgestel wat gemaak is van 'n verbinding van neodimium, yster en boor (NdFeB), wat die sterkste magneet is wat vandag tegnologies beskikbaar is.
• Moderne magnete kan magnetiese velde produseer met sterktes van tot 52 mega-Gauss-oersteds (MGOe), wat enorm is in vergelyking met die 0.5 MGOe wat deur lodestones geproduseer word.

Die rol van magnete in energieproduksie

• Magnete speel 'n deurslaggewende rol in die opwekking van elektrisiteit, veral in die produksie van krag vanaf windturbines en hidroëlektriese damme.
• Magnete word ook in elektriese motors gebruik, wat in alles van motors tot huishoudelike toestelle voorkom.
• Die belangstelling in magnete spruit uit hul vermoë om 'n magnetiese veld te produseer, wat gebruik kan word om elektriese krag op te wek.

Die toekoms van magnete

• Wetenskaplikes bestudeer nuwe materiale en ontwikkelings in magnetisme, insluitend die gebruik van seldsame aardmetale en legerings.
• Die neo-magneet is 'n nuwe soort magneet wat sterker is as enige vorige magneet en het die potensiaal om die veld van magnetisme te revolusioneer.
• Soos ons begrip van magnete steeds uitbrei, sal hulle 'n toenemend belangrike rol speel in tegnologies gevorderde samelewings.

Verken die fassinerende wêreld van magnetisme

Magnetisme is 'n eienskap wat sekere materiale besit, wat hulle toelaat om ander materiale aan te trek of af te weer. Die tipes magnetisme sluit in:

• Diamagnetisme: Hierdie tipe magnetisme is teenwoordig in alle materiale en word veroorsaak deur die beweging van elektrone in die materiaal. Wanneer 'n materiaal in 'n magnetiese veld geplaas word, sal die elektrone in die materiaal 'n elektriese stroom produseer wat die magnetiese veld teenstaan. Dit lei tot 'n swak afstotingseffek, wat gewoonlik nie opmerklik is nie.

• Paramagnetisme: Hierdie tipe magnetisme is ook teenwoordig in alle materiale, maar dit is baie swakker as diamagnetisme. In paramagnetiese materiale is die magnetiese momente van die elektrone nie in lyn nie, maar hulle kan deur 'n eksterne magnetiese veld in lyn gebring word. Dit veroorsaak dat die materiaal swak na die magneetveld aangetrek word.

• Ferromagnetisme: Hierdie tipe magnetisme is die bekendste en is waaraan die meeste mense dink wanneer hulle die woord "magneet" hoor. Ferromagnetiese materiale word sterk aangetrokke tot magnete en kan hul magnetiese eienskappe behou selfs nadat die eksterne magnetiese veld verwyder is. Dit is omdat die magnetiese momente van die elektrone in die materiaal in dieselfde rigting in lyn is, wat 'n sterk magnetiese veld produseer.

Die Wetenskap Agter Magnetisme

Magnetisme word geproduseer deur die beweging van elektriese ladings, soos elektrone, in 'n materiaal. Die magnetiese veld wat deur hierdie ladings geproduseer word, kan beskryf word as 'n stel lyne wat 'n magnetiese veld vorm. Die sterkte van die magnetiese veld wissel na gelang van die aantal ladings teenwoordig en die mate waarin hulle in lyn is.

Die struktuur van 'n materiaal speel ook 'n rol in sy magnetiese eienskappe. In ferromagnetiese materiale, byvoorbeeld, is die magnetiese momente van die molekules in dieselfde rigting in lyn, wat 'n sterk magnetiese veld produseer. In diamagnetiese materiale is die magnetiese momente lukraak georiënteerd, wat lei tot 'n swak afstotingseffek.

Die belangrikheid om magnetisme te verstaan

Magnetisme is 'n belangrike eienskap van materie wat baie praktiese toepassings het. Sommige van die maniere waarop magnetisme gebruik word, sluit in:

• Elektriese motors en kragopwekkers: Hierdie toestelle gebruik magnetiese velde om beweging te produseer of elektrisiteit op te wek.

• Magnetiese berging: Magnetiese velde word gebruik om data op hardeskywe en ander soorte magnetiese bergingsmedia te stoor.

• Mediese beelding: Magnetiese resonansiebeelding (MRI) gebruik magnetiese velde om gedetailleerde beelde van die liggaam te produseer.

• Magnetiese swewing: Magnetiese velde kan gebruik word om voorwerpe te laat sweef, wat toepassings het in vervoer en vervaardiging.

Om magnetisme te verstaan ​​is ook belangrik vir wetenskaplikes en ingenieurs wat met materiale werk. Deur die magnetiese eienskappe van 'n materiaal te verstaan, kan hulle materiale ontwerp met spesifieke magnetiese eienskappe vir verskillende toepassings.

Verken die magnetiese velde in materiale

Die sterkte van 'n magneetveld word gedefinieer in eenhede van ampère per meter (A/m). Die intensiteit van die magnetiese veld hou verband met die digtheid van die magnetiese vloed, wat die aantal magnetiese veldlyne is wat deur 'n gegewe area gaan. Die rigting van die magnetiese veld word gedefinieer deur 'n vektor, wat wys in die rigting van die magnetiese krag op 'n positiewe lading wat in die veld beweeg.

Die rol van geleiers in magnetiese velde

Materiale wat elektrisiteit gelei, soos koper of aluminium, kan deur magnetiese velde beïnvloed word. Wanneer 'n elektriese stroom deur 'n geleier vloei, word 'n magnetiese veld geproduseer wat loodreg is op die rigting van die stroomvloei. Dit staan ​​bekend as die regterhandreël, waar die duim in die rigting van die stroomvloei wys, en die vingers krul in die rigting van die magneetveld.

Die spesifieke tipes magnetiese materiale

Daar is twee spesifieke tipes magnetiese materiale: ferromagnetiese en paramagnetiese. Ferromagnetiese materiale, soos yster, nikkel en kobalt, het 'n sterk magnetiese veld en kan gemagnetiseer word. Paramagnetiese materiale, soos aluminium en platinum, het 'n swak magnetiese veld en word nie maklik gemagnetiseer nie.

Die elektromagneet: 'n kragtige toestel wat deur elektrisiteit aangedryf word

'n Elektromagneet is 'n soort magneet wat geskep word deur 'n elektriese stroom deur 'n draad te laat loop. Die draad word gewoonlik om 'n kern van yster of 'n ander magnetiese materiaal gedraai. Die beginsel agter 'n elektromagneet is dat wanneer 'n elektriese stroom deur 'n draad vloei, dit 'n magnetiese veld om die draad skep. Deur die draad in 'n spoel te draai, word die magneetveld versterk, en die gevolglike magneet is baie sterker as 'n gewone permanente magneet.

Hoe word elektromagnete beheer?

Die sterkte van 'n elektromagneet kan maklik beheer word deur die hoeveelheid elektriese stroom wat daardeur vloei te verander. Deur die hoeveelheid stroom te verhoog of te verminder, kan die magnetiese veld verswak of versterk word. Die pole van 'n elektromagneet kan selfs omgekeer word deur die vloei van elektrisiteit om te keer. Dit maak elektromagnete baie nuttig in 'n wye reeks toepassings.

Wat is 'n paar prettige eksperimente met elektromagnete?

As jy belangstel in die wetenskap agter elektromagnete, is daar baie prettige eksperimente wat jy tuis kan probeer. Hier is 'n paar idees:

• Skep 'n eenvoudige elektromagneet deur 'n draad om 'n spyker te draai en dit aan 'n battery te koppel. Kyk hoeveel skuifspelde jy met jou elektromagneet kan optel.
• Bou 'n eenvoudige motor deur 'n elektromagneet en 'n battery te gebruik. Deur die polariteit van die battery om te draai, kan jy die motor in die teenoorgestelde rigting laat draai.
• Gebruik 'n elektromagneet om 'n eenvoudige kragopwekker te skep. Deur 'n draadspoel binne 'n magnetiese veld te draai, kan jy 'n klein hoeveelheid elektrisiteit opwek.

Oor die algemeen het die bestaan ​​van elektromagnete sy bruikbaarheid te danke aan die feit dat dit maklik deur elektrisiteit beheer kan word, wat dit 'n noodsaaklike komponent in baie toestelle en toepassings maak.

Magnetiese dipole: die boustene van magnetisme

Magnetiese dipole is die basiese boustene van magnetisme. Hulle is die kleinste eenheid van magnetisme en bestaan ​​uit klein magnete wat elektrone genoem word. Hierdie elektrone is teenwoordig in die molekules van 'n materiaal en het die vermoë om 'n magnetiese veld te skep. 'n Magnetiese dipool is bloot 'n stroomlus wat uit positiewe en negatiewe ladings saamgestel is.

Die funksie van magnetiese dipole

Magnetiese dipole speel 'n aktiewe rol in die struktuur en funksie van baie verbindings. Hulle is algemeen teenwoordig in die tipiese draad en stroombaan, en hul teenwoordigheid is direk verwant aan die magneetveldsterkte. Die magneetveldsterkte word gegee deur die area van die lus en die stroom wat daardeur vloei.

Die belangrikheid van magnetiese dipole in die mediese wetenskap

Magnetiese dipole is baie belangrik in die mediese wetenskap. Hulle word gebruik om klein magnete te skep wat gebruik kan word om verskeie mediese toestande te diagnoseer en te behandel. Die gebruik van magnetiese dipole in die mediese wetenskap word magnetiese resonansbeelding (MRI) genoem. MRI is 'n gesonde en veilige mediese tegniek wat magnetiese dipole gebruik om beelde van die binnekant van die liggaam te skep.

Gevolgtrekking

Dus, magneties beteken iets wat 'n magneet aantrek of afstoot. Dit is 'n krag wat verband hou met elektrisiteit en magnetisme. Jy kan dit gebruik om dinge op 'n yskas te hou of 'n kompas noord te maak. So, moenie bang wees om dit te gebruik nie! Dit is nie so ingewikkeld soos dit lyk nie. Onthou net die reëls en jy sal reg wees.

Ek is Joost Nusselder, die stigter van Tools Doctor, inhoudbemarker, en pa. Ek is mal daaroor om nuwe toerusting uit te probeer, en saam met my span skep ek sedert 2016 in-diepte blogartikels om lojale lesers te help met gereedskap en handwerkwenke.