In questo articolo, discuteremo alcuni esempi di forza magnetica e ne capiremo l'applicazione in modo più dettagliato.
Di seguito è riportato un elenco di alcuni esempi e applicazioni di una forza magnetica che utilizziamo spesso e che stiamo fondamentalmente lavorando sull'applicazione di una forza magnetica:
Esempi della forza magnetica e alcune applicazioni
La forza magnetica può essere convertita in un'altra forma come da meccanica a meccanica nell'attrazione e nella repulsione; da meccanico a elettrico in generatori, microfoni; da elettrico a meccanico in motori, altoparlanti; meccanico per riscaldare energia come correnti parassite, dispositivi di coppia di isteresi, ecc. e quindi forza magnetica ha un'ampia applicazione in industrie, fabbriche, dispositivi elettronici, laboratori, ecc. Discutiamo alcuni esempi della forza magnetica.
Due magneti a barra
I barra magnetica ha due poli, un polo del magnete porta più numero di protoni con carica positiva, rendendolo così positivo, e un altro polo costituisce più numero di elettroni, quindi caricato negativamente.
Il polo positivo del magnete tenderà ad attrarre verso il polo negativo di un altro magnete così come il polo positivo con più protoni tenderà ad attirare verso di sé gli elettroni di un altro polo del magnete e viceversa, mostrando così entrambe le forze di attrazione verso l'altro.
Allo stesso modo, quando due poli positivi o negativi vengono acquistati più vicini l'uno all'altro, mostrerà repulsione poiché il polo che già ha la maggioranza dei protoni non accetterà più protoni verso di esso, o un polo con la maggior parte degli elettroni non attirerà più elettroni verso di essa, quindi la forza di repulsione è vista da entrambi i poli del magnete.
Questo segue la terza legge di Newton, secondo la quale “Ogni azione ha una reazione uguale e contraria”. grandezza della forza sperimentato da ciascuno dei poli durante l'attrazione o la repulsione è sempre uguale e la forza agisce sempre nella direzione opposta.
Se il polo positivo del magnete viene avvicinato all'oggetto neutro, allora gli elettroni dell'oggetto verranno attratti verso le cariche positive raccogliendosi così da un lato dell'oggetto e respingendo i protoni lontano da esso lasciandosi dietro i protoni dall'altro lato. E così, i protoni e gli elettroni verranno separati dall'oggetto neutro formando due diversi poli delle particelle cariche.
Filo percorso da corrente
Il diagramma sopra rappresenta il conduttore di lunghezza "L" che trasporta una corrente "I" posta nel campo magnetico. All'applicazione della corrente, le cariche nel conduttore mostreranno una certa mobilità e un effetto così prodotto a causa della presenza di campo magnetico è chiamato elettromagnetismo. La forza sperimentata sull'unità di lunghezza del filo è data come
F=I(L*B)
Se è un angolo tra il filo che trasporta corrente e la direzione di un campo magnetico, allora l'intensità della forza è
F=ILB\sinθ
Questa equazione mostra la relazione tra la corrente e un campo magnetico.
Due fili percorsi da corrente in parallelo
Considera due fili percorsi da corrente posti in parallelo. Il campo magnetico prodotto da un filo percorso da corrente 1 ad una distanza r da esso è dato da
B=μ0I1/2πr
La forza sperimentata a causa della presenza del secondo filo percorso da corrente in parallelo con il primo percorso da corrente I2 is
F=I2LB1
F=μ0I1I2L/2πr
La forza per unità di lunghezza
F/L=F=μ0I1I2/2πr
I due fili mostreranno una certa forza di attrazione quando la corrente che scorre in entrambi i fili è nella stessa direzione, allo stesso modo, entrambi si respingono se la direzione della corrente è nella direzione opposta.
Alcune applicazioni del campo magnetico
Bussola
Una bussola è un dispositivo utilizzato per trovare la direzione. Consiste in un ago magnetico montato su un piccolo perno che punta sempre verso il Polo Nord della Terra. Poiché il campo magnetico terrestre è posizionato nella direzione nord-sud, l'ago magnetico si allinea in collaborazione con l'effetto magnetico percepito a causa del campo magnetico terrestre.
Scanner MRI
Le macchine per imaging a risonanza magnetica sono ampiamente utilizzate nelle diagnosi mediche. Producono in grande intensità del campo magnetico e sono usati per fotografare gli organi umani per studi dettagliati facendo passare le onde radio.
Motori elettrici
Una bobina in un motore genera un campo magnetico sull'applicazione di corrente. Il campo magnetico così produce induce forza magnetica con il magnete che provoca il movimento o la rotazione del motore. Quindi, fondamentalmente, la forza magnetica viene utilizzata dal motore per creare energia meccanica dall'energia elettrica.
RELATORI
Altoparlante, i microfoni sono dispositivi dotati di un elettromagnete che converte il segnale elettrico in suono udibile. L'elettromagnete è come una bobina, quando la corrente scorre attraverso questa bobina produce un campo magnetico. Questa bobina spesso attrae e respinge dal magnete per produrre un effetto audio.
frigoriferi
I frigoriferi hanno un magnete incorporato nella porta costituito da deboli ceramiche ferromagnetiche come la ferrite di bario o la ferrite di stronzio. Per questo motivo la porta del frigorifero si chiude sempre da sola ogni volta che si apre il frigorifero.
Microonde
I forni hanno un magnetron che è un tubo a vuoto progettato per generare o amplificare le microonde controllando il flusso di un elettrone applicando un campo magnetico esterno. Un magnete è posizionato attorno a questo tubo a vuoto che fornisce forza magnetica e fa muovere gli elettroni in un ciclo. Generando così calore e cuocendo il cibo.
Auto
L'auto utilizza proprietà elettromagnetiche all'interno del motore per il suo movimento. Una bobina magnetica è fissata a un asse. Ruotando questa bobina magnetica si fanno girare anche le ruote, controllando così lo sterzo della vettura.
Fan
I magneti nel rotore di un ventilatore vengono respinti dagli statori che aumentano il movimento del rotore. La corrente elettrica commuta uno dei gruppi del magnete e quindi il rotore e lo statore si respingono l'uno dall'altro ad ogni ciclo del rotore. Ciò si ottiene applicando la forza magnetica.
Forza magnetica
La forza magnetica è una delle quattro forze fondamentali. La forza magnetica agisce perpendicolarmente al moto delle particelle, opponendosi così al moto delle cariche; quindi le particelle cariche tendono a deviare a causa della forza magnetica.
La forza magnetica dipende dalla carica e dalla velocità della particella in un campo magnetico e dal campo esterno applicato al conduttore ed è data da F=qvB. In presenza del campo esterno, gli elettroni ei protoni si allineano secondo il campo applicato. La densità del campo magnetico dipende dalla densità di un flusso magnetico che attraversa per unità di area della sezione trasversale del materiale.
Tipi di forza magnetica
1) Forza di attrazione: quando due poli di cariche diverse vengono comprati vicini, entrambi i poli tendono ad attrarsi l'uno verso l'altro. La forza esercitata dai poli l'uno sull'altro è nota come forza attrattiva.
2) Forza repulsiva: quando i due poli di cariche uguali vengono comprati vicini, i poli si respingono l'uno dall'altro. La forza percepita su ciascuno dei poli è nota come forza repulsiva.
Teoria e classificazione dei materiali magnetici
Secondo il principio di esclusione di Pauli, “Non esistono due elettroni con lo stesso numero quantico. Non più di due elettroni possono occupare lo stesso orbitale. Gli elettroni presenti nello stesso orbitale devono avere spin opposto o antiparallelo."
Gli elettroni si accoppiano con gli elettroni aventi spin opposto e annullando il momento magnetico prodotto l'uno dall'altro. Bene, l'elettrone spaiato mostra lo spin e il movimento orbitale dell'atomo e dà la direzione del campo magnetico.
In base al numero di elettroni liberi disponibili, vari materiali mostrano caratteristiche magnetiche differenti. Se il numero di elettroni spaiati disponibili è maggiore, anche gli effetti magnetici visti nel materiale aumenteranno. I materiali sono classificati come segue: -
diamagnetic: I materiali diamagnetici mostrano la forza di repulsione su entrambi i poli di un magnete. Questi materiali tendono ad opporsi al flusso magnetico che li attraversa e quindi sono respinti dalla forza magnetica. Esempi: carbonio, oro, argento, acqua, ecc.
Paramagnetica: I materiali paramagnetici mostrano proprietà di magnetizzazione solo quando viene loro applicata una forte forza magnetica. Sono debolmente attratti da uno dei poli di un magnete. Esempi: ossigeno, alluminio, ottone, ecc.
Ferromagnetico: I materiali ferromagnetici sono altamente magnetizzati materiali. Hanno molti elettroni spaiati che si allineano formando colonie di cariche e quindi diventando molto attraenti. Possono mantenere la loro magnetizzazione e persino diventare una calamita. Esempi: ferro, nichel, cobalto, ecc.
Da quali fattori dipende la forza magnetica
La forza magnetica dipende fondamentalmente dall'entità della carica, dalla velocità di una particella carica e dalla forza magnetica esterna. Nella regione elettromagnetica, questa forza è descritta come forza di Lorentz ed è rappresentata come:
F=q(MI+v*B)
Forza dovuta al campo magnetico è dato come
FA=qvB
La grandezza della forza magnetica
F=qvB peccato θ
Dove θ varia da 0 a 1800 e <1800.
La direzione della forza viene rilevata utilizzando la regola della mano destra di Fleming e la regola della presa della mano destra come mostrato di seguito,
Regola della presa della mano destra
La mano destra è immaginata come il conduttore percorso da corrente. La direzione della corrente è simboleggiata dal pollice e le linee di campo corrono attorno al conduttore formando cerchi concentrici come mostrato nella figura.
Regola della mano destra di Fleming
Nella regola della mano destra di Fleming, il pollice mostra la direzione della forza, mentre l'indice e il medio indicano rispettivamente la direzione del campo magnetico e della corrente elettrica.
Per un conduttore percorso da corrente posto in un campo magnetico, la forza esercitata su una lunghezza di sezione trasversale unitaria del filo è data come
F=qvB peccato θ
perché velocità = distanza/tempo
Possiamo quindi riscrivere l'equazione precedente come:
F=a/LTBsenθ
La corrente è definita come una carica per unità di tempo ed è data da I=q/t
Pertanto, F=BILsin θ
Leggi di più su “Quali oggetti hanno forza magnetica: fatti esaurienti su vari oggetti".
Domande frequenti
Che forza è una forza magnetica?
La forza magnetica dipende dalla maggior parte dei portatori di carica, dalla direzione di un campo e dalla corrente.
La forza magnetica è fondamentalmente la forza di attrazione e repulsione tra le particelle caricate positivamente e negativamente.
Consideriamo un filo posto tra i due poli del magnete. Se la corrente che scorre in un filo è 15A, trovare l'ampiezza e la direzione della forza sperimentata su una lunghezza di 10 mm dello stesso filo se il campo magnetico è 0.2T.
Un campo magnetico è perpendicolare alla direzione della corrente che scorre nel filo, quindi
peccato θ=1
La forza esercitata su una sezione di 10 mm del filo è
F=BIL=0.2T*15A*0.01m=0.01N
Se le linee del campo magnetico corrono verso il Nord e l'accelerazione degli elettroni è perpendicolare alla direzione del campo, allora la forza viene esercitata verso l'esterno.
Quale materiale viene utilizzato per realizzare un magnete a ferro di cavallo?
Un magnete a ferro di cavallo è un magnete a forma di U ed entrambi i poli sono nella stessa direzione che aiuta a creare un forte campo magnetico.
È costituito da AlNiCo una lega di Ferro e una barra di ferro è attaccata ai due poli del magnete per prevenire la smagnetizzazione. Questo è stato precedentemente utilizzato nei forni a microonde nel tubo magnetron.
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Ciao, sono Akshita Mapari. Ho fatto il M.Sc. in Fisica. Ho lavorato su progetti come la modellazione numerica dei venti e delle onde durante i cicloni, la fisica dei giocattoli e le macchine da brivido meccanizzate nei parchi di divertimento basati sulla meccanica classica. Ho seguito un corso su Arduino e ho realizzato alcuni mini progetti su Arduino UNO. Mi piace sempre esplorare nuove zone nel campo della scienza. Personalmente credo che l'apprendimento sia più entusiasmante quando appreso con creatività. Oltre a questo mi piace leggere, viaggiare, strimpellare la chitarra, individuare rocce e strati, fotografare e giocare a scacchi.