Magnetic field ng kasalukuyang-carrying coil

Kung mayroong isang electrostatic field sa espasyo sa paligid ng mga nakatigil na singil sa kuryente, kung gayon sa espasyo sa paligid ng mga gumagalaw na singil (pati na rin sa paligid ng mga electric field na nag-iiba-iba ng oras na orihinal na iminungkahi ni Maxwell) ay mayroong magnetic field… Ito ay madaling obserbahan sa pamamagitan ng eksperimentong paraan.

Salamat sa magnetic field, ang mga electric current ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa, pati na rin ang mga permanenteng magnet at mga alon na may mga magnet. Kung ikukumpara sa electric interaction, mas malakas ang magnetic interaction. Ang pakikipag-ugnayan na ito ay pinag-aralan sa takdang panahon ni André-Marie Ampère.

Sa pisika, ang katangian ng magnetic field ay magnetic induction B at kung mas malaki ito, mas malakas ang magnetic field. Ang magnetic induction B ay isang vector quantity, ang direksyon nito ay tumutugma sa direksyon ng puwersa na kumikilos sa north pole ng isang conventional magnetic arrow na nakalagay sa ilang punto sa magnetic field - ang magnetic field ay i-orient ang magnetic arrow sa direksyon ng vector B , iyon ay, sa direksyon ng magnetic field .

Ang Vector B sa anumang punto ng magnetic induction line ay nakadirekta dito nang tangential. Iyon ay, ang induction B ay nagpapakilala sa puwersa ng epekto ng magnetic field sa kasalukuyang. Ang isang katulad na papel ay nilalaro ng puwersa E para sa electric field, na nagpapakilala sa malakas na pagkilos ng electric field sa singil.

Ang pinakasimpleng eksperimento sa mga pag-file ng bakal ay nagbibigay-daan sa iyo upang malinaw na ipakita ang kababalaghan ng pagkilos ng isang magnetic field sa isang magnetized na bagay, dahil sa isang pare-pareho ang magnetic field maliit na piraso ng isang ferromagnet (ang mga piraso ay iron filings) ay magnetized sa kahabaan ng field , magnetic mga palaso, tulad ng maliliit na palaso ng kumpas.

Kung kukuha ka ng patayong tansong wire at patakbuhin ito sa isang butas sa isang pahalang na nakalagay na sheet ng papel (o Plexiglas o playwud) at pagkatapos ay ibuhos ang mga metal filing sa sheet, kalugin ito ng kaunti, at pagkatapos ay magpatakbo ng isang direktang kasalukuyang sa pamamagitan ng wire, madaling makita kung paano ayusin ng mga filing ang kanilang mga sarili sa anyo ng isang puyo ng tubig sa mga bilog sa paligid ng wire, sa isang eroplano na patayo sa kasalukuyang nasa loob nito.

Ang mga bilog na ito ng sawdust ay magiging isang kumbensyonal na representasyon ng mga linya ng magnetic induction B ng magnetic field ng isang kasalukuyang nagdadala ng conductor. Ang gitna ng mga bilog sa eksperimentong ito ay eksaktong matatagpuan sa gitna, sa kahabaan ng axis ng kasalukuyang nagdadala ng wire.

Madaling matukoy ang direksyon ng mga magnetic induction vector sa isang wire na nagdadala ng kasalukuyang sa pamamagitan ng gimlet rule o ayon sa panuntunan ng tornilyo sa kanang kamay: sa paggalaw ng pagsasalin ng axis ng tornilyo sa direksyon ng kasalukuyang nasa wire, ang direksyon ng pag-ikot ng turnilyo o hawakan ng gimbal (pag-screw in o out) ay magsasaad ng direksyon ng magnetic field sa paligid ng kasalukuyang.

Bakit inilapat ang panuntunan ng gimbal? Dahil ang gawain ng rotor (na tinukoy sa field theory sa pamamagitan ng decay) na ginamit sa dalawang Maxwell equation ay maaaring pormal na isulat bilang isang vector product (na may operator nabla) at higit sa lahat dahil ang rotor ng isang vector field ay maihahalintulad sa ( ay isang analogy) sa angular velocity ng pag-ikot ng ideal fluid (tulad ng naisip ni Maxwell mismo), na ang flow velocity field ay kumakatawan sa isang ibinigay na vector field, ay maaaring gamitin para sa rotor ng mga formulation na ito na inilalarawan para sa angular velocity .

Kaya, kung iikot mo ang hinlalaki sa direksyon ng vector field vortex, ito ay mag-screw sa direksyon ng rotor vector ng field na iyon.

Tulad ng makikita mo, hindi tulad ng mga linya ng electrostatic field intensity, na bukas sa espasyo, ang mga linya ng magnetic induction na nakapalibot sa electric current ay sarado. Kung ang mga linya ng electric intensity E ay nagsisimula sa mga positibong singil at nagtatapos sa mga negatibong singil, ang mga linya ng magnetic induction B ay malapit lamang sa paligid ng kasalukuyang na bumubuo sa kanila.

Ngayon gawin nating kumplikado ang eksperimento. Isaalang-alang sa halip na isang tuwid na kawad na may kasalukuyang, isang liko na may kasalukuyang. Ipagpalagay na ito ay maginhawa para sa amin na iposisyon ang naturang loop patayo sa eroplano ng pagguhit, na ang kasalukuyang nakadirekta patungo sa amin sa kaliwa, at sa kanan mula sa amin. Kung ngayon ang isang compass na may magnetic na karayom ​​ay inilagay sa loob ng kasalukuyang loop, pagkatapos ay ang magnetic needle ay ipahiwatig ang direksyon ng mga linya ng magnetic induction - sila ay ididirekta sa kahabaan ng axis ng loop.

Bakit? Dahil ang magkabilang panig ng eroplano ng coil ay magiging kahalintulad sa mga pole ng magnetic needle.Kung saan umalis ang mga linya ng B ay ang north magnetic pole, kung saan sila pumapasok sa south pole. Madaling maunawaan ito kung isasaalang-alang mo muna ang isang kasalukuyang nagdadala ng wire at ang magnetic field nito, at pagkatapos ay i-wind ang wire sa isang singsing.

Upang matukoy ang direksyon ng magnetic induction ng isang loop na may kasalukuyang, ginagamit din nila ang panuntunan ng gimbal o ang panuntunan ng turnilyo sa kanan. Ilagay ang dulo ng gimbal sa gitna ng loop at paikutin ito nang sunud-sunod. Ang paggalaw ng pagsasalin ng gimbal ay magkakasabay sa direksyon ng magnetic induction vector B sa gitna ng loop.

Malinaw, ang direksyon ng magnetic field ng kasalukuyang ay nauugnay sa direksyon ng kasalukuyang sa wire, maging ito ay isang straight wire o isang coil.

Karaniwang tinatanggap na ang gilid ng kasalukuyang-carrying coil o coil kung saan ang mga linya ng magnetic induction B exit (direksyon ng vector B ay palabas) ay ang north magnetic pole at kung saan pumapasok ang mga linya (vector B ay nakadirekta papasok) ay ang timog magnetic pole.

Kung maraming mga liko na may kasalukuyang bumubuo ng isang mahabang coil - isang solenoid (ang haba ng coil ay maraming beses sa diameter nito), kung gayon ang magnetic field sa loob nito ay pare-pareho, iyon ay, ang mga linya ng magnetic induction B ay magkapareho sa bawat isa at may ang parehong density kasama ang buong haba ng coil. Hindi sinasadya, ang magnetic field ng isang permanenteng magnet ay panlabas na katulad ng magnetic field ng isang kasalukuyang-carrying coil.

Para sa isang coil na may kasalukuyang I, haba l, na may bilang ng mga pagliko N, ang magnetic induction sa isang vacuum ay magiging numerong katumbas ng:

Kaya, ang magnetic field sa loob ng coil na may kasalukuyang ay pare-pareho at nakadirekta mula sa south pole hanggang sa north pole (sa loob ng coil!). Ang magnetic induction sa loob ng coil ay modulo proportional sa bilang ng mga ampere-turn sa bawat unit na haba ng kasalukuyang-carrying coil.