القوة المغناطيسية والكتلة: 3 حقائق يجب أن تعرفها


تعتمد شدة المجال المغناطيسي على عدد الشحنات المتحركة وسرعتها والمجال المؤسس في المحيط.

استنادًا إلى صيغة المجال المغناطيسي ، يمكننا القول أن القوة المغناطيسية والكتلة لا يرتبطان ببعضهما البعض ، ولكن يجب أن تدرك أنه كلما زاد تكوين المغناطيس ، كلما زاد المجال المغناطيسي الذي يغطي المنطقة الأكبر.

هل كتلة القوة المغناطيسية؟

يوفر القوة المغناطيسية في الحقل يتم تحديده بواسطة الصيغة F = qvBSinθ وإذا كانت سرعة الشحنات متعامدة مع الحقل ، فإن F = qvB

من هذه المعادلة ، يمكننا أن نرى أن القوة المغناطيسية مستقلة عن الكتلة ، لكن المجال المغناطيسي الناجم عن الشحنات المتحركة يشكل كتلة ومن ثم يمكننا القول أن المجال المغناطيسي ناتج عن الكتلة المشحونة التي تنتج المجال المغناطيسي والشدة.

دعونا نحاول معرفة المجال المغناطيسي الذي تولده وحدة كتلة المغناطيس. ضع في اعتبارك جسيمًا مشحونًا e- تتحرك في مسار حلزون في حجم dv. لنفترض أن dl هو العنصر الصغير في حلقة الحمل الحالية.

القوة المغناطيسية والكتلة
شحنة كهربائية في حلقة تنتج المجال المغناطيسي

المجال المغناطيسي في مقطع dl وفقًا لقانون Biot - Savart هو

التيار المتدفق في حلقة هو

أنا = dq / dt

العدد الإجمالي للشحنات في المادة المغناطيسية ني-

ومن ثم ، أنا = dq / dt (Ne-)

باستخدام هذا في المعادلة أعلاه

إن التغيير في مقطع الطول لكل وحدة زمنية ليس سوى سرعة تحرك الإلكترون في حلقة.

الآن دعونا نكتشف كثافة المجال المغناطيسي لكل وحدة حجم. كثافة المجال المغناطيسي هي الطاقة التي ينتجها التدفق المغناطيسي لكل وحدة حجم.

يتم إعطاؤه كـ

مما يوحي

للإلكترون الواحد N = 1 ،

أين

الآن دعونا نجد كثافة الكتلة المغناطيسية التي تعطي الطاقة لكل وحدة حجم من خلال نظرية النسبية ، حيث E = mc2هنا الطاقة E = شm

الحجم الكلي للكرة هو

إدخال قيمة K الآن ،

في النسبية ، الكتلة التي تساويها

معادلة كلا المعادلتين ،

من هذه المعادلة ، يمكننا حساب كتلة المجال المغناطيسي ، وهي تعتمد على كثافة عدد الشحنات و مسافة من الانفصال عن المصدر إلى النقطة.

هل تؤثر الكتلة على القوة المغناطيسية؟

يتم إعطاء أبعاد المجال المغناطيسي كـ F = M1T-2I^-1 مما يدل على أن القوة المغناطيسية لا تعتمد على الكتلة.

إذا كانت كتلة المغناطيس وتكوينه أكبر ، فإنه يميل إلى تطوير التدفق المغناطيسي الذي يغطي المنطقة الأكبر مقارنة بالمغناطيسات الصغيرة.

يمكنك فهم ذلك عن طريق إجراء تجربة بسيطة باستخدام مغناطيس القضبان ، أحدهما صغير الطول وحجم العمود وآخر بطول أكبر ، ويقدم له منطقة قمت بنشر رقائق الحديد فيها.

ستلاحظ أنه بالنسبة للمغناطيس الصغير ، تنجذب رقائق الحديد من منطقة قريبة ولكن عندما تحتفظ بالمغناطيس الأكبر في نفس الموقع ، فإن المزيد من المغناطيسات من مسافة بعيدة تنجذب أيضًا نحو المغناطيس الذي يحاذي الرقائق في الخطوط المغناطيسية.

أيضًا بالنسبة للكتلة الأكبر ، يوجد المزيد من حاملات الشحنة داخلها لتوصيل كثافة التدفق المغناطيسي والمجال ، وبالتالي تكثيف التأثيرات المغناطيسية.

هل تزداد المغناطيسية مع الكتلة؟

المغناطيسية تتناسب طرديا مع كثافة كتلة المادة كما ناقشنا أعلاه.

ترتبط القوة المغناطيسية بالسرعة الزاوية للجسيم المشحون حيث تتحرك هذه الشحنات في حلزون في الداخل تسارع الجاذبية، وسرعته تتناسب عكسيا مع الشحنة التي تحملها.

ومن ثم يمكننا كتابة صيغة القوة المغناطيسية والكتلة على النحو التالي

ب = مω / س

حيث B هو مجال مغناطيسي ،

م هي كتلة الجسيم المشحون ،

q هو المسؤول ، و

ω هو السرعة الزاوية من الجسيم.

هل المغناطيسات الثقيلة أقوى؟

يُطلق على المغناطيسات أن تكون مغناطيسات قوية إذا كانت لديها القدرة على تكوين مجال مغناطيسي ذي قوة وشدة أعلى.

تعتمد شدة التدفق المغناطيسي على الخصائص المغناطيسية للمادة المستخدمة وكثافة التدفق الذي يخترق المادة والمنطقة المحيطة ، وبالتالي لا تتشكل الحقول الأقوى بالضرورة بواسطة المغناطيسات الثقيلة.

إذا كانت الكثافة لكل وحدة حجم للمغناطيس أكبر ، فسيكون تراكم الشحنات داخل المغناطيس مرتفعًا. ومن ثم ، فإن كثافة التدفق المغناطيسي من خلال مادة المغناطيس ستكون أكثر ، وبالتالي فإن قوة المجال المغناطيسي ستكون أقوى.

ما هي القوة المغناطيسية الناتجة عن تحرك الإلكترون في منطقة المجال المغناطيسي البالغة 1 تيرابايت بسرعة 6.3 * 105 آنسة؟

معطى:- ت =6.3 * 105 الآنسة

ب = 1T

ف = 1.6 * 10-19C

تعطى القوة المغناطيسية بواسطة المعادلة

F = qvB

= 1.6 10 *-19* 6.3 \ * 105*1

= 10.08 * 10-14N

القوة المغناطيسية الناتجة عن الإلكترون هي 10.08 * 10-14N.

ما كتلة المجال المغناطيسي التي ينتجها 3000 إلكترون حر في المادة الممغنطة عند نقطة تبعد 0.2 fm؟

معطى: البريد = 1.6 * 10-19

ن = 3000

ص = 0.2 fm

تُعطى كتلة المجال المغناطيسي بالصيغة

ثابت

إدخال القيم في هذه المعادلة ،

وُجد أن كتلة المجال المغناطيسي تساوي 3.84 * 10-26

ما المجال المغناطيسي الناتج عن تحرك الشحنة في حلقة دائرية نصف قطرها 5 سم وكتلة 7.3*10-23 تتحرك بسرعة 3 * 104آنسة؟

ص = 5 سم = 0.05 م

نظرًا لأن الجسيم المشحون يتحرك في حركة جاذبية ، فإن القوة المؤثرة على الشحنة تساوي

F = mv2/r

القوة المؤثرة على الجسيم المشحون هي القوة المغناطيسية ، ومن ثم نحصل ،

ومن ثم ، نحصل على معادلة المجال المغناطيسي مثل

ب = mv / qr

إدخال القيم في هذه المعادلة ،

المجال المغناطيسي الناتج عن الجسيم المشحون هو 273.75 T.

في الختام

تعتمد القوة المغناطيسية على الشحنة وسرعة الشحنات في المجال ولكنها تعتمد أيضًا على كثافة الكتلة وطاقة المجال المغناطيسي المتولدة لكل وحدة حجم بواسطة الجسيمات المشحونة المتحركة.

أكشيتا ماباري

مرحبًا ، أنا أكشيتا ماباري. لقد حصلت على ماجستير. في الفيزياء. لقد عملت في مشاريع مثل النمذجة العددية للرياح والأمواج أثناء الإعصار ، وفيزياء اللعب وآلات التشويق الآلية في مدينة الملاهي على أساس الميكانيكا الكلاسيكية. لقد تابعت دورة تدريبية حول Arduino وأنجزت بعض المشاريع الصغيرة على Arduino UNO. أحب دائمًا استكشاف مناطق جديدة في مجال العلوم. أنا شخصياً أعتقد أن التعلم يكون أكثر حماساً عندما يتعلم بالإبداع. بصرف النظر عن هذا ، أحب القراءة ، والسفر ، والعزف على الجيتار ، وتحديد الصخور والطبقات ، والتصوير ، ولعب الشطرنج. اتصل بي على LinkedIn - LinkedIn.com/in/akshita-mapari-b38a68122

آخر المقالات

رابط إلى هيكل وخصائص NaOH Lewis: 17 حقائق كاملة

هيكل وخصائص NaOH Lewis: 17 حقائق كاملة

هيدروكسيد الصوديوم عبارة عن قاعدة غير عضوية قوية ذات كتلة مولية 40 جم / مول. دعونا نناقش المزيد من هيدروكسيد الصوديوم في المقالة التالية. NaOH عبارة عن قاعدة معدنية قلوية ، لذا فإن طبيعة القاعدة قوية جدًا. إنه أيوني ...