12: Vyanzo vya Mashamba ya Magnetic
- Page ID
- 175730
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
Katika sura hii, tunachunguza jinsi mashamba ya magnetic yanaundwa na mgawanyo wa kiholela wa sasa wa umeme, kwa kutumia sheria ya Biot-Savart. Kisha tunaangalia jinsi waya za kubeba sasa zinaunda mashamba ya magnetic na kuthibitisha nguvu zinazotokea kati ya waya mbili za sasa za kubeba kutokana na mashamba haya ya magnetic. Sisi pia kujifunza torques zinazozalishwa na mashamba magnetic ya loops sasa. Kisha tunazalisha matokeo haya kwa sheria muhimu ya electromagnetism, inayoitwa sheria ya Ampère.
- 12.1: Utangulizi wa Vyanzo vya Mashamba ya Magnetic
- Katika sura iliyotangulia, tuliona kwamba chembe ya kushtakiwa inayohamia inazalisha shamba la magnetic. Uunganisho huu kati ya umeme na sumaku hutumiwa katika vifaa vya sumakuumeme, kama vile gari ngumu ya kompyuta. Kwa kweli, ni kanuni ya msingi nyuma ya teknolojia nyingi katika jamii ya kisasa, ikiwa ni pamoja na simu, televisheni, kompyuta, na internet.
- 12.2: Sheria ya Biot-Savart
- Tumeona kwamba molekuli inazalisha shamba la mvuto na pia huingiliana na shamba hilo. Malipo hutoa shamba la umeme na pia huingiliana na shamba hilo. Kwa kuwa kusonga malipo (yaani, sasa) huingiliana na shamba la magnetic, tunaweza kutarajia kwamba pia hujenga shamba hilo-na linafanya.
- 12.3: Uwanja wa Magnetic kutokana na Wire Nyembamba
- Je! Sura ya waya inayobeba sasa inaathiri sura ya shamba la magnetic linaloundwa? Tunajua kwamba kitanzi cha sasa kiliunda uwanja wa magnetic sawa na ule wa sumaku ya bar, lakini vipi kuhusu waya moja kwa moja? Tunaweza kutumia sheria ya Biot-Savart kujibu maswali haya yote, ikiwa ni pamoja na kuamua uwanja wa magnetic wa waya mrefu wa moja kwa moja.
- 12.4: Nguvu ya Magnetic kati ya mikondo miwili inayofanana
- Unaweza kutarajia kwamba waya mbili za sasa zinazalisha nguvu kubwa kati yao, kwa kuwa mikondo ya kawaida huzalisha mashamba ya magnetic na mashamba haya hufanya nguvu kubwa kwenye mikondo ya kawaida. Lakini huwezi kutarajia kwamba nguvu kati ya waya hutumiwa kufafanua ampere. Inaweza pia kushangaza wewe kujifunza kwamba nguvu hii ina kitu cha kufanya na kwa nini wapigaji wa mzunguko mkubwa huwaka wakati wanajaribu kupinga mikondo mikubwa.
- 12.5: Shamba la Magnetic la Loop ya Sasa
- Tunaweza kutumia sheria ya Biot-Savart ili kupata shamba la magnetic kutokana na sasa. Tunazingatia kwanza makundi ya kiholela kwenye pande tofauti za kitanzi ili kuonyesha kwa ubora na matokeo ya vector kwamba mwelekeo wa shamba la magnetic ni pamoja na mhimili wa kati kutoka kitanzi. Kutoka huko, tunaweza kutumia sheria ya Biot-Savart ili kupata usemi wa shamba la magnetic.
- 12.6: Sheria ya Ampère
- Mali ya msingi ya shamba la magnetic tuli ni kwamba, tofauti na shamba la umeme, sio kihafidhina. Shamba la kihafidhina ni moja linalofanya kiasi sawa cha kazi kwenye chembe inayohamia kati ya pointi mbili tofauti bila kujali njia iliyochaguliwa. Mashamba ya magnetic hayana mali kama hiyo. Badala yake, kuna uhusiano kati ya uwanja wa magnetic na chanzo chake, umeme wa sasa. Inaonyeshwa kwa suala la mstari muhimu B na inajulikana kama sheria ya Ampère.
- 12.7: Solenoids na Toroids
- Vifaa viwili vya kawaida na muhimu vya umeme huitwa solenoids na toroids. Kwa namna moja au nyingine, ni sehemu ya vyombo vingi, vikubwa na vidogo. Katika sehemu hii, tunachunguza uwanja wa magnetic mfano wa vifaa hivi.
- 12.8: Magnetism katika Suala
- Kwa nini vifaa fulani vya magnetic na wengine sio? Na kwa nini vitu fulani vinakuwa sumaku na shamba, wakati wengine hawapatikani? Ili kujibu maswali hayo, tunahitaji uelewa wa magnetism kwenye ngazi ya microscopic. Ndani ya atomu, kila elektroni husafiri katika obiti na huzunguka kwenye mhimili wa ndani. Aina zote mbili za mwendo huzalisha loops za sasa na hivyo dipoles za magnetic Kwa atomi fulani, wakati wa magnetic wa dipole ni jumla ya vector ya wakati wa magnetic dipole.