Magnetiska och Elektriska Fält

link: http://ffden-2.phys.uaf.edu/212_fall2003.web.dir/Aaron_Behnen/mag_elecfields.html

Than sambandet mellan magnetism och elektricitet är mycket nära. Denna sida är dedikerad till hur magnetism och elektricitet interagera i fält, men innan vi diskuterar att jag anser att det är viktigt att veta lite om elektromagnetisk kraft.

Den här fysik sida “[den elektromagnetiska kraften som] en i fyra fundamentala krafterna den elektromagnetiska kraften som yttrar sig genom krafter mellan avgifter (coulombs Lag) och den magnetiska kraften, både som sammanfattas i Lorentz force lag.” För lorentz är en kraft som ges av följande ekvation:

lorfor

(Bilder med Tillstånd av http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/magfor.html#c2)

Nedan följer en förklaring av de variabler.

lorfor2

Nu när vi vet hur nära besläktade de elektriska och magnetiska krafter, är det lämpligt att diskutera samspelet mellan elektricitet och magnetism i fält.

Den första interaktionen är en magnetisk kraft som verkar på en strömförande tråd. Denna situation fungerar som liknar situationen för en laddad partikel rör sig genom ett magnetfält. Det är en kraft på tråd. Det är helt enkelt en samling av laddningar i rörelse. “Därav resulterande kraft som verkar genom fältet på tråd är den vektor summan av de enskilda krafter som verkar på alla laddade partiklar att göra upp i den aktuella” (Serway). Det totala Magnetiska kraft på en tråd som är samma som den nuvarande(jag) och L(längd tråd) cross B(magnetiskt fält). Om vi har stängt strömutgång nätet magnetiska kraft som verkar på den är 0. Det magnetiska fältet av en elektrisk ström visas nedan i en bild:

magcur

(Bild från http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/magcur.html#c1)

Som ni kan se i bilden ovan höger regeln är tillämplig. Du sätter tummen i riktning mot den nuvarande och din böjda fingrar är det magnetiska fältet.

Snart efter Örsted upptäckt att en kompassnål speglas av en strömförande tråd två forskare vid namn Jean-baptiste Biot och Felix Savart utfört experiment att göra med den kraft som utövas av en nuvarande på en magnet i närheten (Serway). Deras experiment leda till Biot-Savart lag. “De Biot-Savart Lag gäller magnetiska fält till strömmar som är deras källor”(källa). Bio-Savart Lagen förklaras i bilden nedan.

bsav bsav2

(Bilder med tillstånd av http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/biosav.html#c1)

Det finns varianter av magnetiska fält och ledningar. Ampere ‘ s lag kan användas i många av dessa varianter. Se Ampere ‘ s lag-program.

Det sista ämnet jag kommer att beröra här är Elektromagnetiska Fält. Elektromagnetiska vågor (vilket naturligtvis innebär magnetfält och elektriska fält) beräknas genom att Maxwells ekvationer. Dessa ekvationer är I. Gauss’ lag för el II. Gauss’ lag för magnetism III. Faraday ‘ s lag av induktion IV. Ampères lag .

Det elektromagnetiska spektrum ges av bilden nedan.

emus

Anledningen till att jag nämnde den elektromagnetiska fält är så att vi kunde diskutera energi i elektriska och magnetiska fält. Vi vet båda fälten lagra energi. Elektriska fält lagra energi i kondensatorer och magnetiska fält lagra energi i induktorer. Ekvationer för energi densitet visas nedan.

engef

Ovanstående är energitätheten för elektriska fält

(Bilder som Tillhandahålls av http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/engfie.html#c1)

Här är energitätheten för magnetiska fält

engbf

Alla Dessa ekvationer, som ni kanske har märkt, är mycket nära släkt. Man kommer mycket snabbt att upptäcka att magnetism och elektricitet är mycket närliggande områden. De delar många av samma regler och ekvationer bara något modifierad, och deras interaktion med varandra är enastående.

emwavec

(Bild från http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html)

Den Ökända Elektromagnetiska vågor “Dans”!

Som ni säkert kan se om magnetism och elektricitet är mycket omfattande och närbesläktade områden. Jag tycker egenskaper av magneter och magnetfält för att vara fascinerande. Den väsentliga roll som både spelar i vårt dagliga liv och teorin om fysik är sinnesrörelser. Det är verkligen alltför omfattande för att täcka helt, men webbplatsen nedan gör ett utmärkt jobb.