ሀይል መግነጢሳዊ ነው። በመግነጢሳዊ መስክ ውስጥ ባለው መሪ ላይ እንዲሠራ ያስገድዱ። የመግነጢሳዊ መስክ ጥንካሬን እንዴት እንደሚወስኑ

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-02 17:40

ከዘመናዊ የፊዚክስ ዋና ዋና ክፍሎች አንዱ ኤሌክትሮማግኔቲክ መስተጋብር እና ከነሱ ጋር የተያያዙ ሁሉም ፍቺዎች ናቸው። ሁሉንም የኤሌክትሪክ ክስተቶች የሚያብራራ ይህ መስተጋብር ነው. ብርሃን የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረር ስለሆነ የኤሌክትሪክ ጽንሰ-ሐሳብ ኦፕቲክስን ጨምሮ ሌሎች ብዙ ቦታዎችን ይሸፍናል. በዚህ ጽሁፍ የኤሌትሪክ ጅረት እና መግነጢሳዊ ሃይል ምንነት በተደራሽ እና በሚረዳ ቋንቋ ለማብራራት እንሞክራለን።

ማግኔቲዝም የመሰረቶች መሰረት ነው

በልጅነታችን አዋቂዎች ማግኔቶችን በመጠቀም የተለያዩ የአስማት ዘዴዎችን አሳይተውናል። እርስ በርስ የሚሳቡ እና ትናንሽ አሻንጉሊቶችን የሚስቡ እነዚህ አስደናቂ ምስሎች ሁልጊዜ የልጆቹን ዓይኖች ያስደስታቸዋል. ማግኔቶች ምንድን ናቸው እና መግነጢሳዊ ሃይሉ በብረት ክፍሎች ላይ እንዴት ነው የሚሰራው?

በሳይንሳዊ ቋንቋ ሲገልጹ፣ወደ ፊዚክስ መሰረታዊ ህጎች ወደ አንዱ መዞር አለቦት። በኮሎምብ ህግ እና የንፅፅር ልዩ ፅንሰ-ሀሳብ መሠረት አንድ የተወሰነ ኃይል በክሱ ላይ ይሠራል ፣ ይህም ከክፍያው ፍጥነት ጋር በቀጥታ የሚመጣጠን ነው (v)። ይህ መስተጋብር ይባላልመግነጢሳዊ ኃይል።

አካላዊ ባህሪያት

በአጠቃላይ ማንኛውም መግነጢሳዊ ክስተቶች የሚከሰቱት ቻርጆች በኮንዳክተሩ ውስጥ ሲንቀሳቀሱ ወይም በውስጣቸው ያሉ ጅረቶች ሲኖሩ ብቻ እንደሆነ መረዳት ያስፈልጋል። ማግኔቶችን እና የመግነጢሳዊ ፍቺን ስታጠና ከኤሌክትሪክ ጅረት ክስተት ጋር በቅርበት የተሳሰሩ መሆናቸውን መረዳት ያስፈልጋል። ስለዚህ የኤሌትሪክ ጅረት ምንነት እንረዳ።

ኤሌትሪክ ሃይል በኤሌክትሮን እና በፕሮቶን መካከል የሚሰራ ሃይል ነው። ከስበት ኃይል ዋጋ በቁጥር እጅግ የላቀ ነው። የሚመነጨው በኤሌክትሪክ ቻርጅ ነው፣ ወይም ይልቁንስ በኮንዳክተሩ ውስጥ ባለው እንቅስቃሴ። ክፍያዎች, በተራው, ሁለት ዓይነት ናቸው: አዎንታዊ እና አሉታዊ. እንደሚያውቁት, በአዎንታዊ መልኩ የተሞሉ ቅንጣቶች አሉታዊ በሆነ መልኩ ወደ ተሞሉ ይሳባሉ. ነገር ግን፣ የአንድ ምልክት ክሶች እርስበርስ መገዳደል ይቀናቸዋል።

ስለዚህ እነዚህ ክፍያዎች በኮንዳክተሩ ውስጥ መንቀሳቀስ ሲጀምሩ ኤሌክትሪክ ፍሰት በውስጡ ይነሳል፣ይህም በ1 ሰከንድ ውስጥ በኮንዳክተሩ ውስጥ የሚፈሰው የኃይል መጠን ሬሾ ሆኖ ይገለጻል። በአሁኑ መግነጢሳዊ መስክ ውስጥ ባለው ተቆጣጣሪ ላይ የሚሠራው ኃይል የአምፔር ኃይል ተብሎ የሚጠራ ሲሆን በ"ግራ እጅ" ደንብ መሠረት ይገኛል።

ተጨባጭ ውሂብ

ከቋሚ ማግኔቶች፣ ኢንደክተሮች፣ ሪሌይ ወይም ኤሌክትሪክ ሞተሮች ጋር ሲገናኙ በዕለት ተዕለት ሕይወት ውስጥ መግነጢሳዊ መስተጋብር ሊያጋጥሙዎት ይችላሉ። እያንዳንዳቸው ለዓይን የማይታዩ መግነጢሳዊ መስክ አላቸው. ሊታወቅ የሚችለው በድርጊቱ ብቻ ነው, እሱምየሚንቀሳቀሱ ቅንጣቶችን እና መግነጢሳዊ አካላትን ይነካል።

በመግነጢሳዊ መስክ ውስጥ በአሁን ጊዜ ተሸካሚ መሪ ላይ የሚሠራው ኃይል በፈረንሳዊው የፊዚክስ ሊቅ አምፔር ተጠንቶ ገልጿል። በእሱ ስም የተሰየመው ይህ ኃይል ብቻ ሳይሆን አሁን ያለው ጥንካሬ መጠንም ጭምር ነው. በትምህርት ቤት፣ የአምፔር ህጎች እንደ "ግራ" እና "ቀኝ" እጅ ህጎች ይገለፃሉ።

መግነጢሳዊ መስክ ባህሪያት

መግነጢሳዊ መስክ ሁል ጊዜ በኤሌክትሪክ ጅረት ምንጮች ዙሪያ ብቻ ሳይሆን በማግኔት ዙሪያም እንደሚከሰት መረዳት አለበት። እሱ ብዙውን ጊዜ በኃይል መግነጢሳዊ መስመሮች ይገለጻል። በሥዕላዊ መግለጫው ፣ አንድ ወረቀት በማግኔት ላይ የተቀመጠ ፣ እና የብረት መዝገቦች በላዩ ላይ የፈሰሰ ይመስላል። ልክ ከታች ካለው ምስል ጋር ይመሳሰላሉ።

በፊዚክስ ላይ በብዙ ታዋቂ መጽሃፎች ውስጥ፣መግነጢሳዊ ሃይሉ በሙከራ ምልከታ ምክንያት ቀርቧል። እንደ የተለየ መሠረታዊ የተፈጥሮ ኃይል ይቆጠራል. እንዲህ ዓይነቱ ሃሳብ የተሳሳተ ነው, በእውነቱ, የማግኔት ሃይል መኖር ከሪላቲቭ መርህ ይከተላል. የእሷ አለመኖር ይህንን መርህ ይጥሳል።

ስለ መግነጢሳዊ ሃይል ምንም መሰረታዊ ነገር የለም - እሱ የCoulomb ህግ አንጻራዊ ውጤት ነው።

ማግኔቶችን በመጠቀም

በአፈ ታሪክ መሰረት በመጀመሪያው መቶ ክፍለ ዘመን ከክርስቶስ ልደት በኋላ በማግኒዥያ ደሴት የጥንት ግሪኮች አስገራሚ ባህሪያት ያላቸው ያልተለመዱ ድንጋዮች አግኝተዋል. ከብረት ወይም ከብረት የተሰራውን ማንኛውንም ነገር ወደ ራሳቸው ይስቡ ነበር. ግሪኮች ከደሴቱ አውጥተው ንብረታቸውን ያጠኑ ጀመር. እና ድንጋዮቹ በመንገድ ላይ ሲወድቁአስማተኞች ፣ በሁሉም አፈፃፀማቸው ውስጥ አስፈላጊ ረዳቶች ሆነዋል። የመግነጢሳዊ ድንጋዮቹን ሃይሎች በመጠቀም ብዙ ተመልካቾችን የሳበ ሙሉ ድንቅ ትርኢት መፍጠር ችለዋል።

ድንጋዮቹ ወደ ሁሉም የዓለም ክፍሎች ሲሰራጭ አፈ ታሪኮች እና ተረቶች ስለእነሱ መሰራጨት ጀመሩ። ድንጋዮቹ በተገኙበት ደሴት ስም የተሰየሙበት በቻይና ውስጥ አንድ ጊዜ አልቋል. ማግኔቶች የዚያን ጊዜ ታላላቅ ሳይንቲስቶች ሁሉ የጥናት ርዕሰ ጉዳይ ሆነዋል። ማግኔቲክ ብረት ድንጋይ በእንጨት ተንሳፋፊ ላይ ካስቀመጡት ፣ ካስተካከሉት እና ከዚያ ቢያዞሩት ወደ መጀመሪያው ቦታው ለመመለስ እንደሚሞክር ተስተውሏል ። በቀላል አነጋገር በእሱ ላይ የሚሠራው መግነጢሳዊ ኃይል የብረት ማዕድን በተወሰነ መንገድ ይለውጠዋል።

ይህንን የማግኔቶች ንብረት በመጠቀም ሳይንቲስቶች ኮምፓስ ፈለሰፉት። ከእንጨት ወይም ከቡሽ በተሠራ ክብ ቅርጽ ላይ ሁለት ዋና ምሰሶዎች ተስበው ትንሽ መግነጢሳዊ መርፌ ተጭነዋል. ይህ ንድፍ በውኃ በተሞላ ትንሽ ሳህን ውስጥ ወረደ. ከጊዜ በኋላ የኮምፓስ ሞዴሎች ተሻሽለዋል እና የበለጠ ትክክለኛ ሆነዋል። የሚጠቀሙት በመርከበኞች ብቻ ሳይሆን በረሃማ እና ተራራማ አካባቢዎችን ማሰስ ለሚፈልጉ ተራ ቱሪስቶችም ጭምር ነው።

አስደሳች ተሞክሮዎች

ሳይንቲስት ሃንስ ኦረስትድ ህይወቱን ከሞላ ጎደል ለኤሌክትሪክ እና ማግኔቶች ሰጥቷል። ከእለታት አንድ ቀን በዩኒቨርሲቲው ውስጥ ንግግር ሲያደርጉ ለተማሪዎቹ የሚከተለውን ተሞክሮ አሳይተዋል። እሱ በተለመደው የመዳብ ማስተላለፊያ ውስጥ አንድ ጅረት አለፈ ፣ ከጥቂት ጊዜ በኋላ ተቆጣጣሪው ሞቀ እና መታጠፍ ጀመረ። የሙቀት ክስተት ነበርየኤሌክትሪክ ፍሰት. ተማሪዎቹ እነዚህን ሙከራዎች ቀጠሉ, እና ከመካከላቸው አንዱ የኤሌክትሪክ ፍሰት ሌላ አስደሳች ባህሪ እንዳለው አስተዋለ. ጅረት በኮንዳክተሩ ውስጥ ሲፈስ በአቅራቢያው የሚገኘው የኮምፓስ ቀስት በትንሹ በትንሹ ማፈንገጥ ጀመረ። ሳይንቲስቱ ይህንን ክስተት በበለጠ ዝርዝር በማጥናት በመግነጢሳዊ መስክ ውስጥ በኮንዳክተር ላይ የሚሠራ ሃይል የሚባል ነገር አግኝተዋል።

Ampere currents በማግኔቶች

ሳይንቲስቶች መግነጢሳዊ ቻርጅ ለማግኘት ሞክረዋል፣ነገር ግን የተለየ መግነጢሳዊ ምሰሶ ሊገኝ አልቻለም። ይህ የሚገለፀው ከኤሌክትሪክ በተቃራኒ ማግኔቲክ ክፍያዎች አለመኖራቸውን ነው. ከሁሉም በላይ, አለበለዚያ የማግኔትን አንዱን ጫፍ በማፍረስ የንጥል ክፍያን መለየት ይቻላል. ሆኖም ይህ በሌላኛው ጫፍ አዲስ ተቃራኒ ምሰሶ ይፈጥራል።

በእውነቱ፣ ማንኛውም ማግኔት ሶላኖይድ ነው፣ በውስጥም በአቶሚክ ሞገዶች ላይ በሚሰራጭበት ጊዜ፣ አምፔር ዥረት ይባላሉ። ማግኔቱ ቀጥተኛ ጅረት የሚሽከረከርበት እንደ ብረት ዘንግ ተደርጎ ሊወሰድ ይችላል። በዚህ ምክንያት ነው የብረት ኮር ወደ ሶላኖይድ ውስጥ መግባቱ የማግኔት ፊልሙን በእጅጉ የሚጨምረው።

ማግኔት ኢነርጂ ወይም EMF

እንደ ማንኛውም አካላዊ ክስተት፣ መግነጢሳዊ መስክ ክፍያ ለማንቀሳቀስ የሚያስፈልገው ሃይል አለው። የ EMF (ኤሌክትሮሞቲቭ ሃይል) ጽንሰ-ሀሳብ አለ, እሱም የአንድን ክፍል ክፍያ ከ ነጥብ A₀ ወደ ነጥብ A_{1 ለማንቀሳቀስ እንደ ስራ ይገለጻል።}

ኢኤምኤፍ በፋራዳይ ህጎች ይገለጻል፣ እነዚህም በሦስት የተለያዩ አካላዊሁኔታዎች፡

1. የተካሄደው ወረዳ የሚንቀሳቀሰው ወጥ በሆነው መግነጢሳዊ መስክ ውስጥ ነው። በዚህ አጋጣሚ፣ ስለ ማግኔቲክ emf ይናገራሉ።
2. ኮንቱር እረፍት ላይ ነው፣ ነገር ግን የመግነጢሳዊ ፊልዱ ምንጭ ራሱ እየተንቀሳቀሰ ነው። ይህ አስቀድሞ የኤሌክትሪክ emf ክስተት ነው።
3. በመጨረሻም ወረዳው እና የመግነጢሳዊ ፊልዱ ምንጭ ቋሚ ናቸው ነገርግን መግነጢሳዊ መስክን የሚፈጥረው ጅረት እየተቀየረ ነው።

በቁጥር፣ EMF በፋራዳይ ቀመር መሰረት፡ EMF=W/q. ነው።

በመሆኑም የኤሌክትሮሞቲቭ ሃይል በጆዩልስ በ ኩሎምብ ወይም በቮልት ስለሚለካ በጥሬው ትርጉሙ ሃይል አይደለም። ወረዳውን በሚያልፉበት ጊዜ ለኮንዳክሽን ኤሌክትሮን የሚሰጠውን ኃይል የሚወክል ነው. በእያንዳንዱ ጊዜ የጄነሬተሩን የሚሽከረከር ፍሬም ቀጣዩን ዙር በማድረጉ ኤሌክትሮን ከ EMF ጋር እኩል የሆነ ሃይል ያገኛል። ይህ ተጨማሪ ሃይል ሊተላለፍ የሚችለው በውጫዊ ሰንሰለት ውስጥ ባሉ አቶሞች ግጭት ወቅት ብቻ ሳይሆን በጁል ሙቀት መልክም ሊለቀቅ ይችላል።

የሎሬንትዝ ሃይል እና ማግኔቶች

በመግነጢሳዊ መስክ ውስጥ ባለው የአሁኑ ላይ የሚሠራው ኃይል የሚወሰነው በሚከተለው ቀመር ነው፡ q|v||B| sin a (የመግነጢሳዊ መስክ ቻርጅ ምርት፣ የተመሳሳይ ቅንጣቢው የፍጥነት ሞጁሎች, የመስክ ኢንዳክሽን ቬክተር እና በአቅጣጫቸው መካከል ያለው አንግል ሳይን). በመግነጢሳዊ መስክ ውስጥ በሚንቀሳቀስ ዩኒት ክፍያ ላይ የሚሠራው ኃይል የሎሬንትዝ ኃይል ይባላል። የሚገርመው እውነታ የኒውተን 3ኛ ህግ ለዚህ ሃይል ልክ ያልሆነ ነው። የሚታዘዘው የፍጥነት ጥበቃ ህግን ብቻ ነው፣ ለዚህም ነው የሎሬንትዝ ሃይል ፍለጋ ሁሉም ችግሮች በእሱ ላይ ተመስርተው መፈታት ያለባቸው። እንዴት እንደሆነ እንወቅየመግነጢሳዊ መስክን ጥንካሬ ማወቅ ትችላለህ።

ችግሮች እና የመፍትሄ ምሳሌዎች

በኦርኬስትራ ዙሪያ የሚነሳውን ሃይል ከአሁኑ ጋር ለማግኘት ብዙ መጠኖችን ማወቅ አለቦት ቻርጁን፣ ፍጥነቱን እና ብቅ ያለውን መግነጢሳዊ መስክ የማስተዋወቅ ዋጋ። የሚከተለው ችግር የሎሬንትዝ ኃይልን እንዴት እንደሚያሰሉ ለመረዳት ይረዳዎታል።

በመግነጢሳዊ መስክ ውስጥ በ10 ሚሜ/ሰ ፍጥነት በሚንቀሳቀስ ፕሮቶን ላይ የሚሠራውን ኃይል በ0.2 ሴ (በመካከላቸው ያለው አንግል 90^o ነው) ይወስኑ።, የተከሰሰ ቅንጣት ወደ ኢንደክሽን መስመሮች ቀጥ ብሎ ስለሚንቀሳቀስ)። መፍትሄው ክፍያውን በማግኘት ላይ ይመጣል. የክፍያ ሠንጠረዥን ስንመለከት፣ ፕሮቶን 1.610^-19 Cl ክፍያ እንዳለው እናገኘዋለን። በመቀጠልም ቀመሩን በመጠቀም ኃይሉን እናሰላለን-1, 610^-19100, 21 (የቀኝ አንግል ሳይን 1 ነው)=3, 2 10^{- 19 ኒውተን።}