Medan magnet suatu penghantar lurus yang membawa arus. Garis medan magnet Garis magnet arus searah

Medan magnet adalah suatu bentuk materi khusus yang diciptakan oleh magnet, penghantar berarus (partikel bermuatan yang bergerak) dan dapat dideteksi melalui interaksi magnet, penghantar dengan arus (partikel bermuatan yang bergerak).

pengalaman Oersted

Eksperimen pertama (dilakukan pada tahun 1820) yang menunjukkan adanya hubungan mendalam antara fenomena listrik dan magnet adalah eksperimen fisikawan Denmark H. Oersted.

Jarum magnet yang terletak di dekat suatu konduktor berputar dengan sudut tertentu ketika arus dalam konduktor dihidupkan. Saat rangkaian dibuka, panah kembali ke posisi semula.

Berdasarkan pengalaman G. Oersted, terdapat medan magnet di sekitar konduktor ini.

pengalaman Ampere
Dua konduktor paralel yang dilalui arus listrik berinteraksi satu sama lain: mereka menarik jika arusnya searah, dan menolak jika arusnya berlawanan arah. Hal ini terjadi karena interaksi medan magnet yang timbul di sekitar penghantar.

Sifat medan magnet

1. Secara material, yaitu ada secara independen dari kita dan pengetahuan kita tentangnya.

2. Dibuat oleh magnet, penghantar berarus (menggerakkan partikel bermuatan)

3. Terdeteksi melalui interaksi magnet, konduktor dengan arus (memindahkan partikel bermuatan)

4. Bertindak pada magnet, konduktor pembawa arus (menggerakkan partikel bermuatan) dengan kekuatan tertentu

5. Tidak ada muatan magnet di alam. Anda tidak dapat memisahkan kutub utara dan selatan dan mendapatkan benda dengan satu kutub.

6. Alasan mengapa benda memiliki sifat magnetis ditemukan oleh ilmuwan Perancis Ampere. Ampere mengemukakan kesimpulan bahwa sifat kemagnetan suatu benda ditentukan oleh arus listrik tertutup di dalamnya.

Arus ini mewakili pergerakan elektron mengelilingi orbit dalam atom.

Jika bidang-bidang di mana arus-arus ini bersirkulasi terletak secara acak dalam hubungannya satu sama lain karena pergerakan termal molekul-molekul yang menyusun suatu benda, maka interaksinya saling mengimbangi dan benda tersebut tidak menunjukkan sifat magnetis apa pun.

Dan sebaliknya: jika bidang tempat elektron berputar sejajar satu sama lain dan arah normal ke bidang tersebut bertepatan, maka zat tersebut memperkuat medan magnet luar.

7. Gaya magnet yang bekerja dalam medan magnet dengan arah tertentu disebut garis gaya magnet. Dengan bantuan mereka, Anda dapat dengan mudah dan jelas menunjukkan medan magnet dalam kasus tertentu.

Untuk menggambarkan medan magnet dengan lebih akurat, disepakati bahwa di tempat-tempat yang medan magnetnya lebih kuat, garis-garis medan harus ditampilkan lebih padat, yaitu. lebih dekat satu sama lain. Dan sebaliknya, di tempat yang medannya lebih lemah, garis medan yang ditampilkan lebih sedikit, yaitu. lebih jarang ditemukan.

8. Medan magnet dicirikan oleh vektor induksi magnet.

Vektor induksi magnet adalah besaran vektor yang mencirikan medan magnet.

Arah vektor induksi magnet bertepatan dengan arah kutub utara jarum magnet bebas pada suatu titik tertentu.

Arah vektor induksi medan dan kuat arus I dihubungkan dengan “aturan sekrup kanan (gimlet)”:

jika Anda memasang gimlet searah dengan arus pada penghantar, maka arah kecepatan gerak ujung pegangannya pada suatu titik tertentu akan bertepatan dengan arah vektor induksi magnet pada titik tersebut.

1. Sebuah konduktor lurus ditempatkan dalam medan magnet seragam yang tegak lurus terhadap garis induksi magnet yang melaluinya mengalir

arus dengan gaya 8 A. Tentukan induksi medan ini jika bekerja dengan gaya 0,02 N untuk setiap 5 cm panjang penghantar.

1) 0,05 T

2) 0,0005 T

3) 80 T

4) 0,0125 T

2. Berapa gaya yang diberikan medan magnet pada penghantar yang panjangnya 20 cm? Arus dalam penghantar adalah 50 A, vektor induksi magnet adalah 0,01 Tesla. Garis induksi medan dan arus saling tegak lurus.

1) 1 N

2) HAI,1 N

3) 25 N

4) 250 N

3.

1) Di bidang gambar

2) Di bidang gambar ↓,

3)

4)

4. Gambar tersebut menunjukkan sebuah konduktor yang dilalui arus listrik. Arah arus ditunjukkan dengan tanda panah. Ke manakah arah vektor induksi magnet di titik C?

1) Di bidang gambar

2) Di bidang gambar ↓,

3) Dari kita tegak lurus terhadap bidang gambar

4) Tegak lurus terhadap kita terhadap bidang gambar

5. Dua kawat sejajar yang mengalirkan arus berlawanan arah

1) tidak berinteraksi 3) menolak

2) tarik-menarik 4) tarik-menarik dulu, lalu tolak-menolak

1. Gambar tersebut menunjukkan arah garis-garis medan magnet. Dalam medan magnet ini, kumparan kawat tertutup digerakkan terlebih dahulu

vertikal ke atas sehingga bidang kumparan sejajar dengan garis induksi medan magnet (pada gambar – situasi A), kemudian dalam arah horizontal sehingga bidang kumparan tegak lurus terhadap garis induksi medan magnet (pada gambar - situasi B). Pada pergerakan bingkai berapa fluks magnet berubah?

1) Hanya di A 3) Baik di A maupun B

2) Hanya di B 4) Baik di A maupun di B

2. Lingkaran tertutup terletak pada sudut tertentu terhadap garis induksi magnet. Bagaimana fluks magnet berubah jika besar vektor induksi magnet diperbesar 3 kali lipat?

1) Akan meningkat 3 kali lipat 3) Meningkat 6 kali lipat

2) Akan berkurang 3 kali lipat 4) Akan berkurang 9 kali lipat

3. Lingkaran tertutup terletak pada sudut tertentu terhadap garis induksi magnet. Bagaimana fluks magnet berubah jika luas rangkaian berkurang 2 kali lipat, dan besar vektor induksi magnet bertambah 4 kali lipat?

1) Akan meningkat 2 kali lipat 3) Akan meningkat 4 kali lipat

2) Akan berkurang 2 kali lipat 4) Akan berkurang 4 kali lipat

4. Garis-garis induksi magnetik terletak pada bidang loop tertutup. Bagaimana fluks magnet berubah jika besar vektor induksi magnet diperbesar 3 kali lipat?

1) Akan meningkat 3 kali lipat 3) Meningkat 9 kali lipat

2) Akan berkurang 3 kali lipat 4) Tidak akan berubah

tolong bantu aku!!! dengan gaya berapa sebuah konduktor lurus didorong keluar dari medan magnet seragam jika induksi magnet medan tersebut sama dengan 1,

Jika jarum magnet didekatkan maka akan cenderung tegak lurus terhadap bidang yang melalui sumbu penghantar dan pusat putaran jarum. Ini menunjukkan bahwa pasukan khusus bertindak pada panah yang disebut kekuatan magnet. Selain berpengaruh pada jarum magnet, medan magnet juga mempengaruhi pergerakan partikel bermuatan dan konduktor pembawa arus yang terletak di medan magnet. Pada konduktor yang bergerak dalam medan magnet, atau pada konduktor diam yang terletak dalam medan magnet bolak-balik, terjadi induktif (ggl).

Medan magnet

Sesuai dengan uraian di atas, kita dapat memberikan definisi medan magnet sebagai berikut.

Medan magnet adalah salah satu dari dua sisi medan elektromagnetik, yang tereksitasi oleh muatan listrik partikel yang bergerak dan perubahan medan listrik dan dicirikan oleh efek gaya pada pergerakan partikel yang terinfeksi, dan oleh karena itu pada arus listrik.

Jika Anda melewatkan konduktor tebal melalui karton dan melewatkannya, maka serbuk baja yang dituangkan ke karton akan ditempatkan di sekitar konduktor dalam lingkaran konsentris, yang dalam hal ini disebut garis induksi magnet (Gambar 1). Kita dapat menggerakkan karton ke atas atau ke bawah konduktor, tetapi letak serbuk gergaji tidak akan berubah. Akibatnya, medan magnet muncul di sekitar konduktor sepanjang keseluruhannya.

Jika Anda meletakkan panah magnet kecil pada karton, maka dengan mengubah arah arus pada penghantar, Anda dapat melihat bahwa panah magnet tersebut akan berputar (Gambar 2). Hal ini menunjukkan bahwa arah garis induksi magnet berubah seiring dengan arah arus pada penghantar.

Garis-garis induksi magnet pada suatu penghantar berarus mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: 1) garis-garis induksi magnet suatu penghantar lurus berbentuk lingkaran konsentris; 2) semakin dekat ke konduktor, semakin padat letak garis induksi magnet; 3) induksi magnet (intensitas medan) tergantung pada besarnya arus dalam penghantar; 4) arah garis induksi magnet tergantung pada arah arus dalam penghantar.

Untuk menunjukkan arah arus pada konduktor yang ditunjukkan pada bagian, sebuah simbol telah diadopsi, yang akan kita gunakan di masa depan. Jika kita secara mental menempatkan panah pada konduktor searah dengan arus (Gambar 3), maka pada konduktor yang arusnya diarahkan menjauhi kita, kita akan melihat ekor bulu panah (salib); jika arus diarahkan ke arah kita, kita akan melihat ujung panah (titik).

Gambar 3. Simbol arah arus pada penghantar

Aturan gimlet memungkinkan Anda menentukan arah garis induksi magnet di sekitar konduktor pembawa arus. Jika gimlet (pembuka botol) berulir kanan bergerak maju searah arus, maka arah putaran gagangnya akan bertepatan dengan arah garis induksi magnet di sekitar penghantar (Gambar 4).

Jarum magnet yang dimasukkan ke dalam medan magnet konduktor pembawa arus terletak di sepanjang garis induksi magnet. Oleh karena itu, untuk menentukan lokasinya juga dapat menggunakan “aturan gimlet” (Gambar 5). Medan magnet adalah salah satu manifestasi arus listrik yang paling penting dan tidak dapat diperoleh secara independen dan terpisah dari arus.

Gambar 4. Menentukan arah garis induksi magnet di sekitar penghantar berarus dengan menggunakan “aturan gimlet”	Gambar 5. Menentukan arah simpangan jarum magnet yang dibawa ke penghantar berarus, menurut “aturan gimlet”

Medan magnet dicirikan oleh vektor induksi magnet, yang karenanya mempunyai besaran tertentu dan arah tertentu dalam ruang.

Gambar 6. Hukum Biot dan Savart

Ekspresi kuantitatif untuk induksi magnetik sebagai hasil generalisasi data eksperimen dibuat oleh Biot dan Savart (Gambar 6). Mengukur medan magnet arus listrik dengan berbagai ukuran dan bentuk dengan membelokkan jarum magnet, kedua ilmuwan tersebut sampai pada kesimpulan bahwa setiap elemen arus menciptakan medan magnet pada jarak tertentu dari dirinya sendiri, yang induksi magnetnya adalah Δ B berbanding lurus dengan panjang Δ aku elemen ini, besarnya arus yang mengalir SAYA, sinus sudut α antara arah arus dan vektor jari-jari yang menghubungkan titik medan yang menarik bagi kita dengan elemen arus tertentu, dan berbanding terbalik dengan kuadrat panjang vektor jari-jari ini R:

Di mana K– koefisien tergantung pada sifat magnetik medium dan sistem satuan yang dipilih.

Dalam sistem satuan ICSA yang dirasionalisasi secara praktis dan mutlak

di mana µ 0 – permeabilitas magnetik vakum atau konstanta magnet dalam sistem MCSA:

µ 0 = 4 × π × 10 -7 (henry/meter);

Henry (gn) – satuan induktansi; 1 gn = 1 ohm × detik.

µ – permeabilitas magnetik relatif– koefisien tak berdimensi yang menunjukkan berapa kali permeabilitas magnetik suatu bahan lebih besar daripada permeabilitas magnetik dalam ruang hampa.

Dimensi induksi magnet dapat dicari dengan menggunakan rumus

Volt-detik disebut juga Weber (wb):

Dalam praktiknya, ada satuan induksi magnet yang lebih kecil - gauss (gs):

Hukum Biot-Savart memungkinkan kita menghitung induksi magnet dari konduktor lurus yang panjangnya tak terhingga:

Di mana A– jarak dari konduktor ke titik di mana induksi magnet ditentukan.

Kekuatan medan magnet

Perbandingan induksi magnet dengan hasil kali permeabilitas magnet µ × µ 0 disebut kekuatan medan magnet dan ditunjuk dengan surat itu H:

B = H × µ × µ 0 .

Persamaan terakhir menghubungkan dua besaran magnet: induksi dan kuat medan magnet.

Mari kita cari dimensinya H:

Terkadang satuan pengukuran kekuatan medan magnet lain digunakan - Oersted (eh):

1 eh = 79,6 A/M ≈ 80 A/M ≈ 0,8 A/cm .

Kekuatan medan magnet H, seperti induksi magnet B, adalah besaran vektor.

Garis singgung yang setiap titiknya berimpit dengan arah vektor induksi magnet disebut garis induksi magnet atau garis induksi magnet.

Fluks magnet

Hasil kali induksi magnet dengan luas yang tegak lurus arah medan (vektor induksi magnet) disebut fluks vektor induksi magnet atau sederhananya fluks magnet dan dilambangkan dengan huruf F:

F = B × S .

Dimensi fluks magnet:

yaitu fluks magnet diukur dalam volt-detik atau webers.

Satuan fluks magnet yang lebih kecil adalah Maxwell (mks):

1 wb = 108 mks.
1mks = 1 gs× 1 cm 2.

Video 1. Hipotesis Ampere

Video 2. Magnetisme dan Elektromagnetisme