Una de las secciones más importantes de la física moderna.son interacciones electromagnéticas y todas las definiciones relacionadas. Es esta interacción la que explica todos los fenómenos eléctricos. La teoría de la electricidad cubre muchas otras áreas, incluida la óptica, ya que la luz es radiación electromagnética. En este artículo trataremos de explicar la esencia de la corriente eléctrica y la fuerza magnética en un lenguaje accesible y comprensible.
En la infancia, los adultos nos mostraron variostrucos de magia con imanes. Estas increíbles figuras, que se atraen entre sí y pueden atraer pequeños juguetes, siempre han complacido la vista de los niños. ¿Qué son los imanes y cómo afecta la fuerza magnética a las partes de hierro?
Al explicar el lenguaje científico, debes recurrir aUna de las leyes básicas de la física. De acuerdo con la ley de Coulomb y la teoría especial de la relatividad, una determinada fuerza actúa sobre una carga, que depende directamente de la velocidad de la carga (v). Es esta interacción la que se llama fuerza magnética.
En general, debe entenderse que cualquier imánLos fenómenos ocurren solo cuando las cargas se mueven dentro del conductor o en presencia de corrientes en ellos. En el estudio de los imanes y la definición misma del magnetismo, debe entenderse que están estrechamente interconectados con el fenómeno de la corriente eléctrica. Por lo tanto, comprendamos la esencia de la corriente eléctrica.
La fuerza eléctrica es la fuerza queactúa entre un electrón y un protón. Es numéricamente mucho más grande que el valor de la fuerza gravitacional. Se genera por una carga eléctrica, o más bien, por su movimiento dentro del conductor. Los cargos, a su vez, son de dos tipos: positivos y negativos. Como saben, las partículas cargadas positivamente son atraídas a las cargadas negativamente. Sin embargo, los cargos del mismo signo tienen la propiedad de repeler.
Entonces, cuando el conductor comienza a moverseEn estas mismas cargas, surge una corriente eléctrica, que se explica como la relación de la cantidad de carga que fluye a través del conductor en 1 segundo. La fuerza que actúa sobre un conductor con una corriente en un campo magnético se llama fuerza de amperios y se encuentra por la regla de la "mano izquierda".
Puede encontrar interacción magnética enLa vida cotidiana cuando se trata de imanes permanentes, inductores, relés o motores eléctricos. Cada uno de ellos tiene un campo magnético que es invisible para los ojos. Solo puede ser rastreado por su acción, que ejerce sobre las partículas en movimiento y sobre los cuerpos magnetizados.
Сила, действующая на проводник с током в El campo magnético fue estudiado y descrito por el físico francés Ampère. No solo esta fuerza lleva su nombre, sino también la magnitud de la corriente. En la escuela, las leyes de Ampere se definen como las reglas de las manos "izquierda" y "derecha".
Debe entenderse que el campo magnético es siempresurge no solo alrededor de fuentes de corriente eléctrica, sino también alrededor de imanes. Por lo general, se representa usando líneas de campo magnético. Gráficamente, parece como si se hubiera colocado una hoja de papel sobre un imán, y se vierte encima aserrín de hierro. Tomarán exactamente la misma forma que en la imagen a continuación.
En muchos libros populares de física, la fuerzamagnético se introduce como resultado de observaciones experimentales. Se considera una fuerza fundamental separada de la naturaleza. Tal representación es errónea; de hecho, la existencia de fuerza magnética se deriva del principio de relatividad. Su ausencia conduciría a una violación de este principio.
No hay nada fundamental en la fuerza magnética: es simplemente una consecuencia relativista de la ley de Coulomb.
Если верить легенде, в первом веке нашей эры на La isla de Magnesia por los antiguos griegos descubrió piedras inusuales que poseían propiedades sorprendentes. Atraían a sí mismos cualquier cosa hecha de hierro o acero. Los griegos comenzaron a sacarlos de la isla y estudiar sus propiedades. Y cuando las piedras cayeron en manos de los magos callejeros, se convirtieron en asistentes indispensables en todas sus actuaciones. Utilizando el poder de las piedras magnéticas, pudieron crear un espectáculo fantástico que atrajo a muchos espectadores.
A medida que las piedras se extendieron por todas partespartes del mundo, leyendas y varios mitos comenzaron a circular sobre ellos. Una vez que las piedras estuvieron en China, donde fueron nombradas después de la isla en la que fueron encontradas. Los imanes se convirtieron en el tema de estudio de todos los grandes científicos de la época. Se notó que si coloca mineral de hierro magnético en un flotador de madera, lo arregla y luego lo gira, intentará volver a su posición original. En pocas palabras, la fuerza magnética que actúa sobre él rotará el mineral de hierro de cierta manera.
Usando esta propiedad de los imanes, a los científicos se les ocurrióbrújula En la forma redonda hecha de madera o corcho, se dibujaron dos postes principales y se instaló una pequeña flecha magnética. Este diseño se bajó en un tazón pequeño lleno de agua. Con el tiempo, los modelos de brújula han mejorado y se han vuelto más precisos. Son utilizados no solo por los marineros, sino también por los turistas comunes a quienes les gusta explorar el desierto y las zonas montañosas.
El científico Hans Oersted casi toda su vidadedicado a la electricidad e imanes. Una vez, durante una conferencia en la universidad, mostró a sus alumnos la siguiente experiencia. Pasó una corriente a través de un conductor de cobre ordinario, después de un tiempo el conductor se calentó y comenzó a doblarse. Este fue un fenómeno de la propiedad térmica de la corriente eléctrica. Los estudiantes continuaron estos experimentos, y uno de ellos notó que la corriente eléctrica tiene otra propiedad interesante. Cuando la corriente fluyó en el conductor, la flecha de una brújula cercana comenzó a desviarse poco a poco. Al estudiar este fenómeno con más detalle, el científico descubrió la llamada fuerza que actúa sobre un conductor en un campo magnético.
Los científicos han intentado encontrar magnéticoscarga, sin embargo, no se pudo detectar un polo magnético aislado. Esto se explica por el hecho de que, a diferencia de las cargas eléctricas, magnéticas no existen. Después de todo, de lo contrario, sería posible separar la carga de la unidad simplemente rompiendo uno de los extremos del imán. Sin embargo, se forma un nuevo polo opuesto en el otro extremo.
De hecho, cualquier imán representaun solenoide, en cuya superficie circulan corrientes intraatómicas, se denominan corrientes de amperios. Resulta que el imán puede considerarse como una varilla de metal a lo largo de la cual circula la corriente continua. Es por esta razón que la introducción de un núcleo de hierro en el solenoide aumenta significativamente el campo magnético.
Como cualquier fenómeno físico, el campo magnéticoposee la energía gastada en mover la carga. Existe el concepto de EMF (fuerza electromotriz), se define como el trabajo de mover una sola carga desde el punto A0 al punto A1.
EMF lo describe según las leyes de Faraday, que se utilizan en tres situaciones físicas diferentes:
Numéricamente, el EMF según la fórmula de Faraday es: EMF = W / q.
Por lo tanto, la fuerza electromotriz no esliteralmente, como se mide en julios en el culombio o en voltios. Resulta que representa la energía que se comunica al electrón de conducción sin pasar por el circuito. Cada vez, al hacer la siguiente ronda del marco giratorio del generador, el electrón adquiere energía, numéricamente igual al EMF. Esta energía adicional no solo puede transferirse durante las colisiones de átomos de la cadena externa, sino que también puede liberarse en forma de calor Joule.
La fuerza que actúa sobre la corriente en un campo magnético,se determina mediante la siguiente fórmula: q * | v | * | B | * sen a (el producto de la carga del campo magnético, los módulos de velocidad de la misma partícula, el vector de inducción de campo y el seno del ángulo entre sus direcciones). La fuerza que actúa sobre una carga de unidad móvil en un campo magnético se denomina comúnmente fuerza de Lorentz. Un hecho interesante es que la tercera ley de Newton no es válida para esta fuerza. Solo obedece la ley de conservación del momento, por lo que todas las tareas de encontrar la fuerza de Lorentz deben resolverse sobre la base de ella. Veamos cómo puedes determinar la fuerza del campo magnético.
Para encontrar el poder que vieneconductor con corriente, necesita conocer varias cantidades: la carga, su velocidad y el valor de la inducción del campo magnético emergente. La siguiente tarea lo ayudará a comprender cómo calcular la fuerza de Lorentz.
Determine la fuerza que actúa sobre un protón que se mueve a una velocidad de 10 mm / s en un campo magnético por inducción de 0.2 C (el ángulo entre ellos es 90o, ya que la partícula cargada se mueve perpendicular a las líneas de inducción). La solución se reduce a encontrar un cargo. Mirando la mesa de veneno, encontramos que el protón tiene una carga de 1.6 * 10-19 Cl. A continuación, calculamos la fuerza por la fórmula: 1.6 * 10-19 * 10 * 0.2 * 1 (el seno del ángulo recto es 1) = 3.2 * 10-19 Newtons.
