Sebuah bentuk khusus dari keberadaan materi, medan magnet bumi berkontribusi pada asal usul dan pelestarian kehidupan. Pecahan bidang ini, potongan bijih yang menarik besi, dibawa listrik dalam melayani umat manusia. Tanpa listrik, kelangsungan hidup tidak akan terpikirkan.
Isi
Apa itu garis induksi magnet?
Medan magnet ditentukan oleh kekuatan di setiap titik dalam ruangnya. Kurva yang menghubungkan titik-titik dalam medan dengan intensitas modulo yang sama disebut garis induksi magnetik. Kekuatan medan magnet pada titik tertentu adalah karakteristik gaya, dan vektor medan magnet B digunakan untuk memperkirakannya. Arahnya pada titik tertentu pada garis induksi magnet adalah tangensial terhadapnya.
Jika suatu titik dalam ruang dipengaruhi oleh beberapa medan magnet, kekuatannya ditentukan dengan menjumlahkan vektor-vektor induksi magnet dari masing-masing medan magnet yang bekerja. Dalam hal ini, kekuatan pada titik tertentu dijumlahkan modulo, dan vektor induksi magnetik didefinisikan sebagai jumlah vektor semua medan magnet.
Terlepas dari kenyataan bahwa garis induksi magnetik tidak terlihat, mereka memiliki sifat tertentu:
- Dapat diterima bahwa garis gaya medan magnet keluar di kutub (N) dan kembali dari (S).
- Arah vektor induksi magnet adalah tangensial terhadap garis.
- Meskipun bentuknya kompleks, kurva tidak berpotongan dan selalu dihubung singkat.
- Medan magnet di dalam magnet homogen dan kerapatan garis maksimal.
- Hanya satu garis induksi magnet yang melewati satu titik di dalam medan.
Arah garis induksi magnet di dalam magnet permanen
Secara historis, kualitas alami batu tertentu untuk menarik benda-benda besi telah lama diperhatikan di banyak tempat di Bumi. Seiring waktu, di Tiongkok kuno, panah yang diukir dengan cara tertentu dari potongan bijih besi (bijih besi magnetik) telah berubah menjadi kompas, menunjukkan arah ke kutub utara dan selatan Bumi dan memungkinkan untuk menavigasi daerah tersebut.
Studi tentang fenomena alam ini telah menentukan bahwa paduan besi mempertahankan sifat magnetiknya yang lebih kuat lebih lama. Magnet alam yang lebih lemah adalah bijih yang mengandung nikel atau kobalt. Dalam proses mempelajari listrik, para ilmuwan mempelajari cara mendapatkan benda-benda yang dimagnetisasi secara artifisial dari paduan yang mengandung besi, nikel, atau kobalt. Untuk melakukan ini, mereka diperkenalkan ke medan magnet yang diciptakan oleh arus listrik searah dan, jika perlu, didemagnetisasi oleh arus bolak-balik.
Produk yang dimagnetisasi di alam atau diproduksi secara artifisial memiliki dua kutub yang berbeda - tempat di mana magnetisme paling terkonsentrasi. Magnet berinteraksi satu sama lain melalui medan magnet sedemikian rupa sehingga kutub dengan nama yang sama tolak-menolak dan kutub dengan nama yang berbeda tarik-menarik. Ini membentuk momen berputar untuk orientasi mereka di ruang bidang yang lebih kuat, seperti bidang Bumi.
Representasi visual dari interaksi elemen magnet lemah dan magnet kuat memberikan pengalaman klasik dengan serbuk baja yang tersebar di karton dan magnet datar di bawahnya. Terutama jika serbuk gergaji berbentuk bujur, Anda dapat melihat dengan jelas bagaimana mereka berbaris di sepanjang garis gaya medan magnet. Mengubah posisi magnet di bawah karton mengubah konfigurasi gambarnya. Penggunaan kompas dalam percobaan ini semakin meningkatkan efek pemahaman struktur medan magnet.
Salah satu sifat garis medan magnet, yang ditemukan oleh M. Faraday, menunjukkan bahwa garis itu tertutup dan kontinu. Garis yang keluar dari kutub utara magnet permanen masuk ke kutub selatan. Namun, di dalam magnet mereka tidak terputus dan masuk dari kutub selatan ke kutub utara. Jumlah garis di dalam potongan maksimum, medan magnet homogen, dan induksi bisa menjadi lebih lemah ketika mengalami demagnetisasi.
Menentukan arah vektor induksi magnetik menggunakan aturan bor
Pada awal abad ke-19, para ilmuwan menemukan bahwa medan magnet dibuat di sekitar konduktor dengan arus yang mengalir melaluinya. Garis gaya yang dihasilkan berperilaku sesuai dengan aturan yang sama seperti pada magnet alami. Lebih penting lagi, interaksi antara medan listrik dari sebuah konduktor dengan arus dan medan magnet berfungsi sebagai dasar untuk dinamika elektromagnetik.
Memahami orientasi dalam ruang gaya-gaya dalam medan yang berinteraksi memungkinkan kita menghitung vektor aksial:
- induksi magnetik;
- Besaran dan arah arus induksi;
- Kecepatan sudut.
Pemahaman ini dirumuskan dalam aturan boravnik.
Dengan menggabungkan gerakan translasi boravnik tangan kanan dengan arah arus dalam konduktor, kami memperoleh arah garis medan magnet, yang ditunjukkan oleh rotasi engkol.
Tidak menjadi hukum fisika, aturan Buravnik dalam teknik elektro digunakan untuk menentukan tidak hanya arah garis medan magnet tergantung pada vektor arus dalam konduktor, tetapi sebaliknya, untuk menentukan arah arus dalam kabel solenoida sehubungan dengan rotasi garis induksi magnetik.
Memahami hubungan ini memungkinkan Ampere untuk membuktikan hukum medan putar, yang mengarah pada penciptaan motor listrik dari berbagai prinsip. Semua peralatan penarik yang menggunakan kumparan induktansi mengikuti aturan boraks.
Aturan tangan kanan
Menentukan arah arus yang bergerak dalam medan magnet konduktor (satu sisi kumparan konduktor tertutup) dengan jelas menunjukkan aturan tangan kanan.
Dikatakan bahwa telapak tangan kanan diputar ke kutub N (saluran listrik masuk ke telapak tangan), dan ibu jari yang dibelokkan 90 derajat menunjukkan arah konduktor, kemudian dalam loop tertutup (kumparan) medan magnet menginduksi arus listrik, vektor gerak yang ditunjukkan oleh empat jari.
Aturan ini menunjukkan bagaimana generator arus searah awalnya muncul. Beberapa kekuatan alam (air, angin) memutar loop tertutup konduktor dalam medan magnet yang menghasilkan listrik. Kemudian motor, setelah menerima arus listrik dalam medan magnet konstan, mengubahnya menjadi gerakan mekanis.
Aturan tangan kanan juga berlaku dalam kasus kumparan induktansi. Pergerakan inti magnet di dalamnya menyebabkan arus induksi.
Jika keempat jari tangan kanan disejajarkan dengan arah arus pada kumparan kumparan, maka ibu jari yang dibelokkan 90 derajat akan menunjuk ke kutub utara.
Aturan boravnik dan tangan kanan berhasil menunjukkan interaksi medan listrik dan magnet. Mereka membuat pemahaman pengoperasian berbagai perangkat dalam teknik listrik dapat diakses oleh hampir semua orang, bukan hanya ilmuwan.
Artikel terkait:
