Il campo magnetico e la corrente sono considerati due facce della stessa medaglia a causa del coinvolgimento di cariche ed entrambi derivano da radiazioni o campi elettromagnetici.
Un'onda elettromagnetica è di entrambi i campi elettrici e magnetici. La corrente è dovuta al campo elettrico. Quindi ci sarà una stretta relazione tra il campo magnetico e la corrente. Questo post riguarda una spiegazione esauriente e fatti relativi al campo magnetico e alla corrente e alla loro relazione con il campo elettromagnetico.
Relazione tra campo magnetico e corrente
Una corrente elettrica in un filo crea un campo magnetico dovuto al movimento delle cariche. Questo porta a spiegare la relazione tra il campo magnetico e la corrente, che è spiegata dalla legge di Biot-Savart. Afferma che “una corrente I che scorre in un conduttore portatore di corrente di piccola lunghezza dl non è altro che la sorgente elementare del campo magnetico.
Se si considera un filo che trasporta corrente I lungo la lunghezza dl nel filo, allora il campo magnetico dovuto alla corrente in un punto di osservazione rispetto al filo è dato come,
Dove; μ0 è la permeabilità dello spazio frère (4π×10-7N/A2), e R è la distanza tra il punto e il filo.
L'integrazione dell'equazione di cui sopra fornisce il campo magnetico dovuto alla corrente che scorre attraverso l'anello di filo. Il campo magnetico e la corrente sono interdipendenti l'uno dall'altro. All'aumentare della velocità del flusso di corrente, l'intensità del campo magnetico sarà maggiore a causa del movimento delle cariche conduttive.
In che modo il campo magnetico influisce sulla corrente?
Quando un filo che trasporta corrente viene messo in contatto con un campo magnetico variabile, nel filo viene indotta una corrente. Questa corrente scorre a causa delle linee del campo magnetico che applicano una certa forza alle cariche facendole muovere.
Poiché il campo magnetico e la corrente sono strettamente correlati, un piccolo cambiamento nel campo magnetico produce una forza elettromotrice nel filo. Succede perché il campo magnetico variabile genera il campo elettrico e le cariche vengono lasciate libere di fluire e quindi viene indotta la corrente.
Il campo magnetico è associato alla direzione del flusso di corrente. Se cambia la direzione del campo magnetico, cambia anche il flusso di corrente all'interno del conduttore.
Direzione del campo magnetico e della corrente
La direzione di orientamento del campo magnetico e della corrente sono normali tra loro. Poiché sappiamo che, in un'onda elettromagnetica, il moto del campo elettrico e del campo magnetico sono sempre in direzioni perpendicolari. La corrente non è altro che una forma di energia elettrica che trasporta il flusso di elettroni liberi.
In generale, la regola della mano destra fornisce un resoconto per descrivere la direzione sia del campo magnetico che della corrente. Per prima cosa, fai un gesto della mano a forma di L usando il pollice e l'indice, quindi punta il dito medio perpendicolarmente a entrambe le dita. Le dita rimanenti sono tenute arricciate. Questo tipo di gesto della mano destra aiuta a ricordare la direzione del campo magnetico e della corrente.
Il campo magnetico offre una certa forza esercitata sulle cariche in movimento. Quando le cariche sono ferme, il campo magnetico non influenza la carica. Ma non appena iniziano a muoversi, la forza creata dal campo spinge le cariche e la corrente scorre attraverso il filo. La direzione del flusso di corrente non è nella direzione delle linee di campo ma traccia invece un percorso perpendicolare.
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Secondo la regola, la tua mano assomiglia a un filo che trasporta corrente e la direzione della carica positiva è indicata dal tuo puntatore. E il campo magnetico è indicato dal tuo dito medio e il tuo pollice indica il movimento della corrente dovuto alla forza magnetica.
Perché il campo magnetico è perpendicolare alla corrente?
La forza magnetica esercitata sulle cariche è sempre un prodotto incrociato della velocità delle cariche di condurre corrente e campo magnetico. Il prodotto incrociato di qualsiasi quantità di due vettori viene sempre esercitato ad angolo retto rispetto alla forza applicata. Pertanto, il campo magnetico è perpendicolare alla corrente.
La forza magnetica è considerata come la forza di Lorentz che viene esercitata sulle cariche e le fa muovere e le fa condurre corrente. Poiché il campo magnetico è una quantità vettoriale e anche la velocità delle cariche contribuisce al flusso di corrente è una quantità vettoriale. Il prodotto incrociato di queste due grandezze vettoriali deve essere una forza perpendicolare. Pertanto, il campo magnetico e la corrente sono perpendicolari tra loro.
Il campo magnetico è sempre perpendicolare alla corrente?
Sì, poiché il campo elettrico è sempre orientato perpendicolarmente al campo magnetico nell'onda EM, la corrente è dovuta al campo elettrico. Quindi anche il campo magnetico e la corrente sono perpendicolari.
Considera una corrente che trasporta un filo e il campo magnetico B viene generato quando c'è un flusso di corrente nel filo. La linea retta con la punta di freccia al centro indica la direzione della corrente nel filo e l'anello circolare attorno alla corrente è il campo magnetico la cui direzione è indicata da una freccia.
In che modo il campo magnetico è perpendicolare alla corrente?
Generalmente, la corrente trasporta le cariche in movimento attraverso il filo, determinando la generazione del campo magnetico, che viene arrotolato attorno al filo sotto forma di un anello. L'orientamento perpendicolare del campo magnetico e della corrente è dovuto a questo fenomeno di curling illustrato come la seconda regola della mano destra.
Secondo questa regola, se pieghi tutte le dita sul palmo e il pollice verso l'alto, illustra come il campo magnetico sia perpendicolare alla corrente. La direzione del ricciolo è perpendicolare al flusso di corrente indicato dal pollice rivolto verso l'alto.
Se la corrente scorre da una direzione ascendente a una discendente, il campo magnetico sarà in senso orario perpendicolare alla forza esercitata. E se la corrente si muove dal basso verso l'alto, il campo magnetico è orientato in senso antiorario.
Quando il campo magnetico è perpendicolare alla corrente?
Quando la forza esercitata sulle cariche è massima, le cariche iniziano a muoversi normalmente nella direzione delle linee di campo. A causa del moto delle cariche, la corrente risultante tende a seguire la stessa direzione perpendicolare al campo magnetico.
L'interazione della forza con il campo magnetico è molto diversa. Se non ci sono mezzi di forza, non ci sarà movimento delle cariche e nessun campo magnetico. Se il campo magnetico è parallelo alla corrente, è del tutto impossibile stabilire una relazione tra di loro.
Qual è la relazione tra la direzione del flusso di corrente e la polarità magnetica?
La direzione della corrente e la polarità magnetica sono correlate. Se la direzione del campo magnetico è dal polo nord al polo sud, il flusso di cariche nel conduttore percorso da corrente avviene da cariche negative a positive.
Ciò significa che, se la direzione della corrente cambia, anche la direzione delle linee del campo magnetico si carica. Supponiamo, inizialmente, che la corrente fluisca da negativa a positiva e che le linee del campo magnetico emergano dal polo nord al polo sud. Invertendo la direzione del flusso di corrente, possiamo osservare che anche le linee del campo magnetico invertono la sua direzione dal polo sud al polo nord.
La regola della mano sinistra è solitamente utile per dimostrare l'effetto sulla polarità magnetica dovuto alla direzione della corrente. In questa regola, il pollice indica la direzione del polo nord quando gli elettroni fluiscono dal terminale negativo a quello positivo.
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In che modo un campo magnetico influisce sulla corrente in un circuito magnetico?
I campi magnetici nel circuito magnetico guidano la forza magnetomotrice, simile alla forza elettromotrice guidata dal campo elettrico. La forza magneto-motrice del campo magnetico dipende dalle spire e dalla corrente della bobina.
Un circuito magnetico è costituito da una bobina costituita da un flusso magnetico ad anello chiuso. Se aumentiamo il numero di giri nella bobina, l'intensità del campo magnetico aumenta proporzionalmente, provocando un aumento del flusso. Il flusso induce più corrente per stabilire la massima forza magneto-motrice.
I circuiti magnetici sono analoghi a un circuito elettrico. Ma la differenza è in un circuito elettrico, il movimento delle cariche provoca un campo magnetico, e in un circuito magnetico, il campo magnetico induce la corrente nel circuito.
Campo magnetico e grafico di corrente
Poiché il campo magnetico e la corrente sono correlati tra loro, la trama del campo magnetico e della corrente varia linearmente l'uno con l'altro. Il grafico del campo magnetico rispetto alla corrente fornisce una linea retta che aumenta linearmente l'una con l'altra.
L'aumento lineare del campo magnetico è dovuto al fatto che all'aumentare della corrente nell'anello di filo, aumenta anche il movimento delle cariche che provoca la generazione del più campo magnetico nell'anello.
La pendenza del grafico fornisce una costante fisica che rappresenta il numero di avvolgimenti dell'anello di filo.
Risolti problemi sul campo magnetico e sulla corrente
Calcola il campo magnetico dovuto al filo che porta corrente di lunghezza unitaria che trasporta 5 amp di corrente attraverso di esso a una distanza di 3 m.
Soluzione:
Data –la corrente nel filo, I= 5amp
La distanza tra il filo r= 3m
Il campo magnetico B nel punto r è
Il valore di μ0 è 4π×10-7 N/A2; sostituendo i valori nell'equazione precedente, otteniamo
B=3.33×10-7T.
Due fili portatori di corrente della stessa lunghezza sono posti paralleli tra loro, separati da una distanza di 2 m. Un filo trasporta la corrente di 12 ampere e l'altro trasporta la corrente di 15 ampere. Calcola il campo magnetico derivante da entrambi i fili paralleli a una distanza di 5 m.
Soluzione:
Data: la corrente trasportata da un filo I1= 12 ampere
Il filo portato da un altro filo I2= 15 ampere
La distanza r1= 5 milioni.
La distanza r2= 7 milioni.
La permeabilità dello spazio libero μ0=4π×10-7 N/A2
Il campo magnetico dovuto a entrambi i fili è dato da
B=B1+B2
B=4.8+4.28
B=9.085×10-7T
Calcolare il campo magnetico in un punto a una distanza di 8 m dal filo che trasporta una corrente di 14 ampere.
Soluzione:
Dato –il punto a distanza dal filo r=8m
Il filo che trasporta la corrente I=14amp.
La permeabilità dello spazio libero μ0=4π×10-7 N/A2
Sostituendo i valori indicati nell'equazione precedente
B=3.5×10-7T.
Conclusione
Da questo post, comprendiamo la relazione tra il campo magnetico e la corrente e abbiamo appreso che il campo magnetico e la corrente sono la quantità vettoriale orientata normale al piano dell'onda elettromagnetica. Il comportamento delle cariche nel campo magnetico produce corrente. Il movimento veloce delle cariche in un filo che trasporta corrente è responsabile del campo magnetico. questo è il modo in cui il campo magnetico e la corrente sono correlati.
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Sono Keerthi K Murthy, ho completato la specializzazione in Fisica, con la specializzazione nel campo della fisica dello stato solido. Ho sempre considerato la fisica come una materia fondamentale e collegata alla nostra vita quotidiana. Essendo uno studente di scienze mi piace esplorare nuove cose in fisica. Come scrittore il mio obiettivo è raggiungere i lettori in modo semplificato attraverso i miei articoli.
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