Magnetik: Një udhëzues i plotë për forcën dhe fushat magnetike

Magnetizmi është një klasë e fenomeneve fizike që ndërmjetësohen nga fusha magnetike. Rrymat elektrike dhe momentet magnetike themelore të grimcave elementare krijojnë një fushë magnetike, e cila vepron në rrymat e tjera dhe momentet magnetike.

Të gjitha materialet ndikohen në një farë mase nga një fushë magnetike. Efekti më i njohur është te magnetët e përhershëm, të cilët kanë momente magnetike të vazhdueshme të shkaktuara nga ferromagnetizmi.

Fuqia e Forcës Magnetike

Forca magnetike është forca që ushtrohet mbi një grimcë të ngarkuar që lëviz në një fushë magnetike. Është një forcë që është pingul me shpejtësinë e grimcës së ngarkuar dhe fushës magnetike. Kjo forcë përshkruhet nga ekuacioni i forcës së Lorencit, i cili thotë se forca (F) që vepron në një ngarkesë (q) që lëviz me një shpejtësi (v) në një fushë magnetike (B) jepet nga ekuacioni F = qvBsinθ, ku θ. është këndi ndërmjet shpejtësisë së ngarkesës dhe fushës magnetike.

Si lidhet forca magnetike me rrymën elektrike?

Forca magnetike është e lidhur ngushtë me rrymën elektrike. Kur një rrymë elektrike rrjedh nëpër një tel, ajo krijon një fushë magnetike rreth telit. Kjo fushë magnetike mund të ushtrojë një forcë mbi objekte të tjera në prani të saj. Madhësia dhe drejtimi i forcës varen nga forca dhe drejtimi i fushës magnetike.

Cilat materiale ndikohen nga forca magnetike?

Forca magnetike mund të ndikojë në një numër të madh materialesh, duke përfshirë:

• Materialet magnetike si hekuri, çeliku dhe nikeli
• Materiale përcjellëse si bakri dhe alumini
• Elektrone të lëvizshme në një përcjellës
• Grimcat e ngarkuara në një plazmë

Shembuj të forcës magnetike në veprim

Disa shembuj të forcës magnetike në veprim përfshijnë:

• Magnet që tërheqin ose zmbrapsin njëri-tjetrin
• Ngjitëse që ngjiten në frigorifer ose derë sepse janë të pajisur me një magnet
• Një shufër çeliku që tërhiqet drejt një magneti të fortë
• Një tel që mban një rrymë elektrike duke u devijuar në një fushë magnetike
• Lëvizja e qëndrueshme e gjilpërës së busullës për shkak të fushës magnetike të Tokës

Si përshkruhet forca magnetike?

Forca magnetike përshkruhet duke përdorur njësi të njutonit (N) dhe teslas (T). Tesla është njësia e forcës së fushës magnetike dhe përcaktohet si forca që vepron në një tel që mban një rrymë prej një amperi të vendosur në një fushë magnetike uniforme të një tesla. Forca magnetike që vepron në një objekt është e barabartë me produktin e fuqisë së fushës magnetike dhe ngarkesës së objektit.

Çfarë lloj fushash janë të lidhura me forcën magnetike?

Forca magnetike lidhet me fushat elektromagnetike. Një fushë elektromagnetike është një lloj fushe që krijohet nga prania e ngarkesave dhe rrymave elektrike. Fusha magnetike është një komponent i fushës elektromagnetike dhe krijohet nga lëvizja e ngarkesave elektrike.

A përjetojnë të gjitha objektet forcë magnetike?

Jo të gjitha objektet përjetojnë forcë magnetike. Vetëm objektet që kanë një ngarkesë neto ose që mbajnë një rrymë elektrike do të përjetojnë forcë magnetike. Objektet që nuk kanë ngarkesë neto dhe nuk mbajnë rrymë elektrike nuk do të përjetojnë forcë magnetike.

Cila është marrëdhënia midis forcës magnetike dhe sipërfaqeve përcjellëse?

How to strip wire fast

Share

Watch on

Kur një sipërfaqe përcjellëse vendoset në një fushë magnetike, elektronet në sipërfaqe do të përjetojnë një forcë për shkak të fushës magnetike. Kjo forcë do të bëjë që elektronet të lëvizin, gjë që do të krijojë një rrymë në sipërfaqe. Rryma, nga ana tjetër, do të krijojë një fushë magnetike që do të ndërveprojë me fushën magnetike origjinale, duke bërë që sipërfaqja të përjetojë një forcë.

Cila është marrëdhënia midis forcës magnetike dhe madhësisë së shpejtësisë së një objekti?

Forca magnetike që vepron në një objekt është proporcionale me madhësinë e shpejtësisë së objektit. Sa më shpejt të lëvizë një objekt, aq më e fortë do të jetë forca magnetike.

Historia magjepsëse e magneteve

• Fjala "magnet" vjen nga fjala latine "magnes", e cila i referohet një lloji të veçantë shkëmbi që gjendet në Turqi në malin Ida.
• Kinezët e lashtë zbuluan gurët e lashtë, të cilët janë magnet natyralë të bërë nga oksidi i hekurit, mbi 2,000 vjet më parë.
• Shkencëtari anglez William Gilbert konfirmoi vëzhgimet e mëparshme rreth vetive të magneteve në fund të shekullit të 16-të, duke përfshirë ekzistencën e poleve magnetike.
• Shkencëtari holandez Christian Oersted zbuloi marrëdhënien midis elektricitetit dhe magnetizmit në 1820.
• Fizikani francez Andre Ampere zgjeroi punën e Oersted, duke studiuar marrëdhëniet midis elektricitetit dhe magnetizmit dhe duke zhvilluar konceptin e fushës magnetike.

Zhvillimi i magnetëve të përhershëm

• Në vitet e para të magnetizmit, studiuesit ishin të interesuar të prodhonin magnet më të fortë dhe më të fuqishëm.
• Në vitet 1930, studiuesit në Sumitomo zhvilluan një aliazh hekuri, alumini dhe nikeli që prodhoi një magnet me një densitet energjie më të lartë se çdo material i mëparshëm.
• Në vitet 1980, studiuesit në Akademinë e Shkencave në Moskë prezantuan një lloj të ri magneti të bërë nga një përbërës neodymium, hekuri dhe bori (NdFeB), i cili është magneti më i fortë teknologjikisht i disponueshëm sot.
• Magnetët modernë mund të prodhojnë fusha magnetike me fuqi deri në 52 mega-Gauss-oersteds (MGOe), e cila është shumë e madhe në krahasim me 0.5 MGOe të prodhuar nga gurët e egër.

Roli i magneteve në prodhimin e energjisë

• Magnetët luajnë një rol vendimtar në prodhimin e energjisë elektrike, veçanërisht në prodhimin e energjisë nga turbinat e erës dhe digat hidroelektrike.
• Magnetët përdoren gjithashtu në motorët elektrikë, të cilët gjenden në gjithçka, nga makinat deri tek pajisjet shtëpiake.
• Interesi për magnet lind nga aftësia e tyre për të prodhuar një fushë magnetike, e cila mund të përdoret për të gjeneruar energji elektrike.

E ardhmja e magneteve

• Shkencëtarët po studiojnë materiale të reja dhe zhvillime në magnetizëm, duke përfshirë përdorimin e metaleve dhe lidhjeve të tokës së rrallë.
• Magneti neo është një lloj i ri magneti që është më i fortë se çdo magnet i mëparshëm dhe ka potencialin të revolucionarizojë fushën e magnetizmit.
• Ndërsa kuptimi ynë për magnetët vazhdon të zgjerohet, ata do të luajnë një rol gjithnjë e më të rëndësishëm në shoqëritë teknologjikisht të përparuara.

Eksplorimi i botës magjepsëse të magnetizmit

Magnetizmi është një veti që posedojnë materiale të caktuara, e cila u lejon atyre të tërheqin ose zmbrapsin materiale të tjera. Llojet e magnetizmit përfshijnë:

• Diamagnetizëm: Ky lloj magnetizmi është i pranishëm në të gjitha materialet dhe shkaktohet nga lëvizja e elektroneve në material. Kur një material vendoset në një fushë magnetike, elektronet në material do të prodhojnë një rrymë elektrike që kundërshton fushën magnetike. Kjo rezulton në një efekt të dobët zmbrapsjeje, i cili zakonisht nuk është i dukshëm.

• Paramagnetizmi: Ky lloj magnetizmi është gjithashtu i pranishëm në të gjitha materialet, por është shumë më i dobët se diamagnetizmi. Në materialet paramagnetike, momentet magnetike të elektroneve nuk janë të rreshtuara, por ato mund të rreshtohen nga një fushë magnetike e jashtme. Kjo bën që materiali të tërhiqet dobët nga fusha magnetike.

• Ferromagnetizmi: Ky lloj magnetizmi është më i njohuri dhe është ajo që shumica e njerëzve mendojnë kur dëgjojnë fjalën "magnet". Materialet feromagnetike tërhiqen fort nga magnetet dhe mund të ruajnë vetitë e tyre magnetike edhe pasi të hiqet fusha magnetike e jashtme. Kjo është për shkak se momentet magnetike të elektroneve në material janë të rreshtuara në të njëjtin drejtim, duke prodhuar një fushë magnetike të fortë.

Shkenca prapa magnetizmit

Magnetizmi prodhohet nga lëvizja e ngarkesave elektrike, siç janë elektronet, në një material. Fusha magnetike e prodhuar nga këto ngarkesa mund të përshkruhet si një grup linjash që formojnë një fushë magnetike. Fuqia e fushës magnetike ndryshon në varësi të numrit të ngarkesave të pranishme dhe shkallës në të cilën ato janë të rreshtuara.

Struktura e një materiali gjithashtu luan një rol në vetitë e tij magnetike. Në materialet ferromagnetike, për shembull, momentet magnetike të molekulave janë të rreshtuara në të njëjtin drejtim, duke prodhuar një fushë të fortë magnetike. Në materialet diamagnetike, momentet magnetike janë të orientuara rastësisht, duke rezultuar në një efekt të dobët zmbrapsjeje.

Rëndësia e të kuptuarit të magnetizmit

Magnetizmi është një veti e rëndësishme e materies që ka shumë zbatime praktike. Disa nga mënyrat në të cilat përdoret magnetizmi përfshijnë:

• Motorët dhe gjeneratorët elektrikë: Këto pajisje përdorin fusha magnetike për të prodhuar lëvizje ose për të gjeneruar energji elektrike.

• Ruajtja magnetike: Fushat magnetike përdoren për të ruajtur të dhënat në disqet e ngurtë dhe llojet e tjera të mediave magnetike të ruajtjes.

• Imazhe mjekësore: Imazhi i rezonancës magnetike (MRI) përdor fusha magnetike për të prodhuar imazhe të detajuara të trupit.

• Levitimi magnetik: Fushat magnetike mund të përdoren për të ngritur lart objektet, gjë që ka aplikime në transport dhe prodhim.

Kuptimi i magnetizmit është gjithashtu i rëndësishëm për shkencëtarët dhe inxhinierët që punojnë me materiale. Duke kuptuar vetitë magnetike të një materiali, ata mund të projektojnë materiale me veti magnetike specifike për aplikime të ndryshme.

Eksplorimi i fushave magnetike në materiale

Fuqia e një fushe magnetike përcaktohet në njësi amper për metër (A/m). Intensiteti i fushës magnetike lidhet me densitetin e fluksit magnetik, që është numri i vijave të fushës magnetike që kalojnë nëpër një zonë të caktuar. Drejtimi i fushës magnetike përcaktohet nga një vektor, i cili tregon drejtimin e forcës magnetike në një ngarkesë pozitive që lëviz në fushë.

Roli i përcjellësve në fushat magnetike

Materialet që përçojnë energjinë elektrike, të tilla si bakri ose alumini, mund të ndikohen nga fushat magnetike. Kur një rrymë elektrike rrjedh nëpër një përcjellës, krijohet një fushë magnetike që është pingul me drejtimin e rrjedhës së rrymës. Ky njihet si rregulli i dorës së djathtë, ku gishti i madh tregon në drejtim të rrjedhës së rrymës dhe gishtat përkulen në drejtim të fushës magnetike.

Llojet specifike të materialeve magnetike

Ekzistojnë dy lloje specifike të materialeve magnetike: ferromagnetike dhe paramagnetike. Materialet feromagnetike, si hekuri, nikeli dhe kobalti, kanë një fushë magnetike të fortë dhe mund të magnetizohen. Materialet paramagnetike, si alumini dhe platini, kanë një fushë magnetike të dobët dhe nuk magnetizohen lehtë.

Elektromagneti: Një pajisje e fuqishme e drejtuar nga energjia elektrike

Një elektromagnet është një lloj magneti që krijohet duke kaluar një rrymë elektrike përmes një teli. Teli zakonisht mbështillet rreth një bërthame të bërë prej hekuri ose një materiali tjetër magnetik. Parimi i një elektromagneti është se kur një rrymë elektrike rrjedh nëpër një tel, ajo krijon një fushë magnetike rreth telit. Duke e mbështjellë telin në një spirale, fusha magnetike forcohet dhe magneti që rezulton është shumë më i fortë se një magnet i rregullt i përhershëm.

Si kontrollohen elektromagnetët?

Fuqia e një elektromagneti mund të kontrollohet lehtësisht duke ndryshuar sasinë e rrymës elektrike që rrjedh nëpër të. Duke rritur ose ulur sasinë e rrymës, fusha magnetike mund të dobësohet ose forcohet. Polet e një elektromagneti madje mund të kthehen duke ndryshuar rrjedhën e energjisë elektrike. Kjo i bën elektromagnetët shumë të dobishëm në një gamë të gjerë aplikimesh.

Cilat janë disa eksperimente argëtuese me elektromagnetët?

Nëse jeni të interesuar për shkencën pas elektromagneteve, ka shumë eksperimente argëtuese që mund t'i provoni në shtëpi. Këtu janë disa ide:

• Krijoni një elektromagnet të thjeshtë duke mbështjellë një tel rreth një gozhde dhe duke e lidhur atë me një bateri. Shihni sa kapëse letre mund të kapni me elektromagnetin tuaj.
• Ndërtoni një motor të thjeshtë duke përdorur një elektromagnet dhe një bateri. Duke e kthyer polaritetin e baterisë, mund ta bëni motorin të rrotullohet në drejtim të kundërt.
• Përdorni një elektromagnet për të krijuar një gjenerator të thjeshtë. Duke rrotulluar një spirale teli brenda një fushe magnetike, ju mund të gjeneroni një sasi të vogël energjie elektrike.

Në përgjithësi, ekzistenca e elektromagneteve i detyrohet dobisë së saj faktit se ai mund të kontrollohet lehtësisht nga energjia elektrike, duke e bërë atë një komponent jetik në shumë pajisje dhe aplikacione.

Dipolet magnetike: Blloqet ndërtuese të magnetizmit

Dipolet magnetike janë blloqet bazë të ndërtimit të magnetizmit. Ato janë njësia më e vogël e magnetizmit dhe përbëhen nga magnet të vegjël të quajtur elektrone. Këto elektrone janë të pranishme në molekulat e një materiali dhe kanë aftësinë të krijojnë një fushë magnetike. Një dipol magnetik është thjesht një lak i rrymës që përbëhet nga ngarkesa pozitive dhe negative.

Funksioni i dipoleve magnetike

Dipolet magnetike luajnë një rol aktiv në strukturën dhe funksionin e shumë komponimeve. Ato janë zakonisht të pranishme në telin dhe qarkun tipik, dhe prania e tyre lidhet drejtpërdrejt me forcën e fushës magnetike. Forca e fushës magnetike jepet nga zona e lakut dhe rryma që rrjedh nëpër të.

Rëndësia e dipoleve magnetike në shkencën mjekësore

Dipolet magnetike kanë shumë rëndësi në shkencën mjekësore. Ato përdoren për të krijuar magnete të vegjël që mund të përdoren për të diagnostikuar dhe trajtuar kushte të ndryshme mjekësore. Përdorimi i dipoleve magnetike në shkencën mjekësore quhet imazhe me rezonancë magnetike (MRI). MRI është një teknikë mjekësore e shëndoshë dhe e sigurt që përdor dipole magnetike për të krijuar imazhe të pjesës së brendshme të trupit.

Përfundim

Pra, magnetike do të thotë diçka që tërheq ose zmbraps një magnet. Është një forcë që lidhet me elektricitetin dhe magnetizmin. Mund ta përdorni për të mbajtur gjërat në frigorifer ose për të bërë një busull në veri. Pra, mos kini frikë ta përdorni! Nuk është aq e komplikuar sa duket. Vetëm mbani mend rregullat dhe do të jeni mirë.

Unë jam Joost Nusselder, themeluesi i Tools Doctor, tregtari i përmbajtjes dhe babai. Më pëlqen të provoj pajisje të reja dhe së bashku me ekipin tim kam krijuar artikuj të thelluar në blog që nga viti 2016 për të ndihmuar lexuesit besnikë me veglat dhe këshillat e krijimit.