Skip to main content
Global

22.3: Mashamba ya Magnetic na mistari ya Magnetic Field

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    183625

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Malengo ya kujifunza

    Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

    • Eleza shamba la magnetic na kuelezea mistari ya magnetic ya mashamba mbalimbali ya magnetic.

    Einstein inasemekana kuwa amevutiwa na dira akiwa mtoto, labda akitumia jinsi sindano ilivyohisi nguvu bila kuwasiliana moja kwa moja kimwili. Uwezo wake wa kufikiri kwa undani na wazi juu ya hatua kwa mbali, hasa kwa nguvu za mvuto, umeme, na magnetic, baadaye ulimwezesha kuunda nadharia yake ya mapinduzi ya relativity. Kwa kuwa vikosi vya magnetic hufanya mbali, tunafafanua shamba la magnetic ili kuwakilisha nguvu za magnetic. Uwakilishi wa picha ya mistari ya magnetic shamba ni muhimu sana katika kutazama nguvu na mwelekeo wa shamba la magnetic. Kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{1}\), mwelekeo wa mistari magnetic shamba hufafanuliwa kuwa mwelekeo ambao mwisho wa kaskazini ya pointi dira sindano. Sehemu ya magnetic ni jadi inayoitwa B -shamba.

    Tatu michoro kuonyesha mistari magnetic shamba. Kielelezo a inaonyesha sumaku bar na idadi ya dira mpangilio pamoja sumaku upande wowote. Siri za dira kwenye pembe ya kaskazini ya uhakika wa sumaku mbali na pole. Siri za dira kwenye pembe ya kusini ya uhakika wa sumaku kuelekea pole. Siri za dira kati ya miti miwili inaelezea sambamba na sumaku, kuelekea pole ya kusini. Kielelezo b inaonyesha mistari mbio kutoka pole kaskazini nje na karibu na pole kusini. Kielelezo c inaonyesha mistari kama loops imefungwa mbio kutoka pole kaskazini nje sumaku na kuzunguka pole kusini, na kisha juu kwa njia ya sumaku kwa pole kaskazini.
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Mistari ya shamba la magnetic hufafanuliwa kuwa na mwelekeo ambao pointi ndogo za dira zinapowekwa mahali. (a) Ikiwa dira ndogo hutumiwa kutengeneza shamba la magnetic karibu na sumaku ya bar, wataelekeza katika maelekezo yaliyoonyeshwa: mbali na pole ya kaskazini ya sumaku, kuelekea pole ya kusini ya sumaku. (Kumbuka kwamba pole ya magnetic ya kaskazini ya Dunia ni kweli pole ya kusini kwa suala la ufafanuzi wa miti kwenye sumaku ya bar.) (b) Kuunganisha mishale hutoa mistari ya shamba la magnetic inayoendelea. Nguvu ya shamba ni sawa na ukaribu (au wiani) wa mistari. (c) Ikiwa mambo ya ndani ya sumaku yanaweza kutumiwa, mistari ya shamba itapatikana ili kuunda loops zilizofungwa.

    Compasses ndogo kutumika kupima shamba magnetic si kuvuruga yake. (Hii ni sawa na jinsi tulivyojaribu mashamba ya umeme na malipo madogo ya mtihani. Katika matukio hayo yote, mashamba yanawakilisha tu kitu kinachowaumba na sio probe inayowajaribu.) Kielelezo\(\PageIndex{2}\) kinaonyesha jinsi shamba la magnetic linaonekana kwa kitanzi cha sasa na waya mrefu wa moja kwa moja, kama inaweza kuchunguzwa na dira ndogo. Dira ndogo iliyowekwa katika nyanja hizi itajiunganisha sambamba na mstari wa shamba mahali pake, na pole yake ya kaskazini inayoelekeza katika mwelekeo wa B. Kumbuka alama kutumika kwa ajili ya shamba ndani na nje ya karatasi.

    Kielelezo a: uwanja wa magnetic wa kitanzi cha sasa cha mviringo na sasa ya kusonga mbele ya saa. Mstari wa shamba pia ni mviringo, unaoendesha katikati ya kitanzi cha sasa, na kurudi chini nje ya kitanzi. Kielelezo b: waya moja kwa moja na sasa inaendesha moja kwa moja. Mistari ya shamba la magnetic huzunguka waya katika mwelekeo wa saa. Kielelezo c: mkono wa kulia na kidole kinachoelezea juu, sawa na waya na sasa inaendesha juu. Takwimu za curl mkono kuzunguka waya katika mwelekeo wa saa moja kwa moja ili kuonyesha mwelekeo wa shamba la magnetic wakati wa sasa umeongezeka. Ishara ya kuwakilisha mistari ya shamba la magnetic inayotoka nje ya uso na kuelekea mtazamaji-B nje-ni mduara na mduara unaouzwa ndani. Ishara ya kuwakilisha mistari ya shamba la magnetic inayoingia ndani ya uso na mbali na mtazamaji-B katika-inawakilishwa na mduara na x ndani yake. Wakati sasa ni mbio moja kwa moja juu, B nje ni upande wa kushoto na B katika ni haki.
    Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Dira ndogo inaweza kutumika kwa ramani mashamba inavyoonekana hapa. (a) Sehemu ya magnetic ya kitanzi cha sasa cha mviringo ni sawa na ile ya sumaku ya bar. (b) Waya mrefu na wa moja kwa moja hujenga shamba na mistari ya shamba la magnetic kutengeneza loops za mviringo. (c) Wakati waya iko kwenye ndege ya karatasi, shamba ni perpendicular kwa karatasi. Kumbuka kuwa alama zinazotumiwa kwa shamba linalozungumzia ndani (kama mkia wa mshale) na shamba linalozungumzia nje (kama ncha ya mshale).

    KUFANYA UHUSIANO: DHANA YA SHAMBA

    Shamba ni njia ya vikosi vya ramani vinavyozunguka kitu chochote kinachoweza kutenda kwenye kitu kingine kwa mbali bila uhusiano wa kimwili dhahiri. Shamba linawakilisha kitu kinachozalisha. Mashamba ya mvuto ramani vikosi vya mvuto, mashamba ya umeme ramani majeshi ya umeme, na mashamba magnetic ramani majeshi magnetic.

    Utafutaji wa kina wa mashamba magnetic umefunua sheria kadhaa ngumu-na-haraka. Tunatumia mistari ya shamba la magnetic ili kuwakilisha shamba (mistari ni chombo cha picha, sio chombo cha kimwili ndani na wao wenyewe). Mali ya mistari ya magnetic shamba inaweza kufupishwa na sheria hizi:

    1. Mwelekeo wa shamba la magnetic ni tangent kwa mstari wa shamba wakati wowote katika nafasi. Dira ndogo itaelekeza katika mwelekeo wa mstari wa shamba.
    2. Nguvu ya shamba ni sawa na ukaribu wa mistari. Ni sawa sawa na idadi ya mistari kwa eneo la kitengo perpendicular kwa mistari (inayoitwa wiani wa areal).
    3. Mistari ya shamba la magnetic haiwezi kuvuka, maana yake ni kwamba shamba ni la kipekee wakati wowote katika nafasi.
    4. Mstari wa shamba la magnetic ni kuendelea, kutengeneza loops zilizofungwa bila mwanzo au mwisho. Wanatoka pole kaskazini hadi pole ya kusini.

    Mali ya mwisho inahusiana na ukweli kwamba miti ya kaskazini na kusini haiwezi kutengwa. Ni tofauti tofauti kutoka mistari ya shamba la umeme, ambayo huanza na kuishia kwenye mashtaka mazuri na mabaya. Ikiwa monopoles ya magnetic ilikuwepo, basi mistari ya shamba la magnetic itaanza na kuishia juu yao.

    Muhtasari

    • Mashamba ya magnetic yanaweza kuwakilishwa na mistari ya magnetic shamba, mali ambayo ni kama ifuatavyo:
      • Shamba ni tangent kwa mstari wa shamba la magnetic.
      • Nguvu ya shamba ni sawa na wiani wa mstari.
      • Mstari wa shamba hauwezi kuvuka.
      • Mstari wa shamba ni loops zinazoendelea.

    faharasa

    shamba la magnetic
    uwakilishi wa nguvu za magnetic
    B -shamba
    neno lingine kwa shamba la magnetic
    mistari ya shamba la magnetic
    uwakilishi wa picha ya nguvu na mwelekeo wa shamba la magnetic
    mwelekeo wa mistari ya shamba la magnetic
    mwelekeo kwamba mwisho wa kaskazini wa pointi sindano dira