Champs magnétiques

Physics II

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Overview

Source : Yong P. Chen, PhD, département de physique & astronomie, Faculté des sciences, Université de Purdue, West Lafayette, Indiana

Les champs magnétiques peuvent être générées par le déplacement de charges, comme un courant électrique. Le champ magnétique généré par un courant peut être calculé à partir de l’équation de Maxwell. En outre, des objets magnétiques tels que bar aimants peuvent également générer des champs magnétiques en raison de la dynamique microscopique des frais à l’intérieur de la matière. Champs magnétiques va exercer la force magnétique sur d’autres frais de déplacement ou des objets magnétiques, avec la force proportionnelle au champ magnétique. Les champs magnétiques sont fondamentales pour l’électromagnétisme et sous-tendent les nombreuses applications pratiques allant de compas à l’imagerie par résonance magnétique.

Cette expérience démontrera les champs magnétiques produits par un permanent bar aimant comme un courant électrique, en utilisant des aimants de petite aiguille de la boussole qui s’harmonisent avec des champs magnétiques. Cette expérience démontrera également la force exercée par le champ magnétique produit par un courant sur un autre fil de courant.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Notions essentielles de physique II. Champs magnétiques. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Principles

Champs magnétiques (communément appelées « Champs B ») peut être produits par le déplacement des charges (par exemple un courant électrique) ou « aimants permanents » (tels que common bar aimants) constituées de matériaux magnétiques (comme le fer). Si l'on suit la direction locale du champ magnétique à la trace les lignes de champ de vecteur, ces lignes (dont la tangente reflète la direction locale du champ magnétique et la densité des lignes reflète la force du champ magnétique local) sont appelées « lignes de champ magnétique ». Ce sont des lignes fictives qui aident à visualiser la distribution et l’orientation des champs magnétiques.

Par exemple, un longue ligne droite de fil porteur un électrique actuel j’ai produit un champ magnétique dans l’espace environnant : l’amplitude du champ magnétique est proportionnel au courant j’ai et inversement proportionnelle à la distance r du fil ; et la direction du champ magnétique (représenté par « lignes de champ magnétique ») est le long de la direction tangente circulaire autour du fil (déterminé par la règle dite « droite », avec le pouce pointant le long du courant et les doigts autour de la direction du champ magnétique de curling), représentée dans la Figure 1 a. Un solénoïde (fait de nombreux tours de boucles de courant ou des bobines) produira un champ magnétique qui est également proportionnel au courant dans la bobine et surtout uniforme et le long de l’axe longitudinal à l’intérieur du solénoïde (également déterminé par la règle de droite, avec les doigts autour du courant et le pouce pointant le long du champ magnétique de curling), mais s’étale et se désintègre en dehors de l’électroaimant (les lignes de champ magnétique retournera à l’autre extrémité du solénoïde) , représenté dans la Figure 1 b. Le motif du champ magnétique produit par une barre aimant est similaire à celle par un solénoïde, avec les lignes de champ magnétique, laissant le pôle Nord de l’aimant et en entrant le pôle sud de l’aimant, comme illustré à la Figure 1C.

Figure 1

Figure 1 : Diagramme montrant des modèles de champ magnétique (visualisés par les lignes de champ magnétique) générées par un courant rectiligne (une), un solénoïde (b) et une barre aimant (c).

Un champ magnétique (B) agira sur d’autres objets magnétiques et les frais de déplacement. Un petit bar aimant (comme l’aiguille d’une boussole) placé dans un champ magnétique tendrait à s’aligner sur le champ magnétique local (ce qui signifie que l’axe nord-sud de la barre aimant se trouve le long de la direction du champ magnétique local, qui est également comment l’aiguille de la boussole s’efforce de détecter la direction du champ magnétique terrestre). Un champ magnétique va exercer une force de Lorentz sur un coût de déménagement. La force est proportionnelle au champ magnétique local (B), la charge (q) et sa vitesse (v) et pointe dans une direction perpendiculaire à la fois le mouvement et le champ magnétique. Le vecteur de force de Lorentz (F) est proportionnel au produit vectoriel entre v et B et est donné par :

Equation 1

Par conséquent, lorsque F est nul, la direction du mouvement est parallèle au champ magnétique mais sinon ferait bander la trajectoire de la motion de l’accusation. En raison de la force de Lorentz, un champ magnétique exerce également une force sur un fil portant courant (tant que le courant n’est pas parallèle à la direction du champ magnétique).

Procedure

<>

1. visualiser les lignes de champ magnétique

  1. Obtenir un segment de droite fil conducteur (au moins plusieurs cm de long) et une source de courant DC.
  2. Obtenir une plaque avec un trou au milieu et plusieurs petites aiguilles de boussole sur la plaque, chacun monté sur une broche et librement.
  3. Nourrir le fil conducteur dans le trou pour la section droite est perpendiculaire à la plaque. Connecter le fil conducteur à la source de courant DC, comme illustré à la Figure 2 a. La connexion peut être établie par des câbles avec des pinces.
  4. Allumez la source de courant et d’alimentation +5 A du courant dans le fil. Observer le comportement de l’aiguille du compas.
  5. Inverser le courant à −5 A et observer le comportement de l’aiguille de la boussole à nouveau.
  6. Débrancher et retirer le fil conducteur et la source de courant. Obtenir et faire une permanente bar aimant avec sa longue-axe parallèle à la Commission, à l’approche de la plaque de côté, avec l’extrémité nord de l’aimant de plus près à la plaque, comme illustré à la Figure 2 b. Observer le comportement de l’aiguille du compas.
  7. Inverser l’orientation de la barre de l’aimant, avec maintenant son extrémité sud près de la plaque. Observer le comportement de l’aiguille du compas.

Figure 2

Figure 2: Schéma montrant les configurations expérimentales en utilisant le (un) à un courant circulant dans un segment de droite de fil qui est perpendiculaire à l’assiette et dans le trou central sur la plaque ; ou (b) une barre aimant apporté à proximité de la plaque et orienté perpendiculairement à la plaque, pour générer des champs magnétiques, qui orienteront les aiguilles de boussole sur la plaque le long de la direction des champs magnétiques les.

2. l’effet du champ magnétique

  1. Obtenir deux longues et parallèles des conducteurs ancrés sur un cadre, comme illustré à la Figure 3 a. Si nécessaire, on peut utiliser une armature en bois avec deux barres parallèles (haut et bas) et d’ancrage ou les deux extrémités des fils sur les deux barres de bande.
  2. Utilisez les câbles et pinces pour relier les deux fils en série et à la source d’alimentation, à l’extrémité supérieure d’un fil relié à l’extrémité inférieure de l’autre fil, tel qu’illustré à la Figure 3 a.
  3. Ouvrir la source d’alimentation jusqu'à ce que le courant s’écoule dans la même direction (qui coule de haut en bas) dans les deux fils. Observer les deux fils lorsque le courant est en marche.
  4. Éteindre et débrancher la source d’alimentation, maintenant rebrancher les deux fils tels qu’ils sont maintenant liés à nouveau dans la série à la source, mais avec les extrémités supérieures des deux câbles est court-circuité, tel qu’illustré à la Figure 3 b.
  5. Maintenant Allumez la source de puissance et d’observer que le courant s’écoule à travers les deux fils dans des directions opposées. Observer les deux fils.

Figure 3

Figure 3: Schéma montrant les configurations expérimentales de deux fils parallèles avec le courant circulant dans le même (a) ou (b) directions opposées.

Les champs magnétiques sont fondamentales pour l’électromagnétisme et sous-tendent les nombreuses applications pratiques allant de compas à l’imagerie par résonance magnétique.

B-champs ou les champs magnétiques peuvent être générés en déplaçant les frais, comme un courant électrique ou d’objets tels que bar aimants en raison de la dynamique microscopique des charges à l’intérieur du matériau magnétique.

Cette vidéo illustre comment visualiser les champs magnétiques produits par un conducteur de courant et une permanente barreau aimanté. En outre, cette vidéo montrera aussi la force exercée par le champ magnétique produit par un courant sur un autre fil de courant.

Les champs magnétiques peuvent être visualisées à l’aide de lignes de champ magnétique. Voici les lignes fictives qui aident à comprendre la distribution et l’orientation des champs magnétiques.

La tangente d’une ligne de champ magnétique reflète la direction locale du champ magnétique et la densité des miroirs lignes la force du champ magnétique local, qui, dans le cas d’une barre, aimant diminue à mesure que nous nous éloignons de sa surface. Différentes configurations de chef d’orchestre actuellement produisent différentes variations de champ magnétique des distributions.

Par exemple, un longue ligne droite de fil porteur d’un courant électrique produit un champ magnétique, dont la direction, représentée par « lignes de champ magnétique », est le long de la direction tangente circulaire autour du fil.

Dans le cas d’un barreau aimanté, les lignes de champ magnétique quittent le pôle Nord de l’aimant et entrer dans le pôle sud de l’aimant. C’est semblable au modèle champ magnétique produit par un solénoïde, qui est une bobine cylindrique du fil qui transporte actuel.

La direction du champ magnétique produit par un courant peut être déterminée par la « règle de droite ». La règle prévoit que si le pouce pointe sur la direction du courant, les doigts autour de l’âme de curling indiquent la direction du champ magnétique. Ainsi, un bar aimant, quand a près le chef de train, s’aligne sur le champ magnétique local généré.

Nous savons maintenant que les champs magnétiques, produits par n’importe quel conducteur ou aimant, interagir avec à proximité de matériaux magnétiques. En outre, les champs magnétiques générés également interagir avec le déplacement de charges électriques, comme ceux trouvés dans un deuxième conducteur actuel.

Lorsqu’un coût de déménagement « q » est introduit dans un champ magnétique « B », le champ exerce une force « F » sur l’accusation. C’est ce qu’on appelle la force de Lorentz. La force est proportionnelle au champ magnétique « B », la charge « q » et sa vitesse « v » et est déterminée par le produit vectoriel de la vitesse de la charge et le champ magnétique, fois l’accusation. La force se fait donc dans une direction perpendiculaire à la fois la requête de l’accusation et le champ magnétique, déterminée par la « règle de pouce de la main droite ».

Après avoir examiné les bases des champs magnétiques, laissez-nous réaliser une expérience simple pour visualiser ces lignes de champ magnétique et de démontrer comment la force de Lorentz exercée par un champ magnétique généré affecte un fil de courant parallèle.

Rassembler les matériaux nécessaires et les instruments, à savoir une source de courant DC, une planche en plastique montés avec plusieurs aiguilles de boussole et un fil conducteur tout droit en passant par son centre et une permanente barreau aimanté.

Observer la planche en plastique avec un trou en son centre. Il est monté avec plusieurs aiguilles de boussole autour du trou central à l’aide de broches, tels que les aiguilles sont libres en rotation.

Notez également que le fil conducteur est alimenté par le trou central du Conseil d’administration. Assurez-vous que le fil est perpendiculaire à celui-ci. Connectez le fil de l’alimentation en courant DC à l’aide de câbles avec des pinces.

Allumez la source de courant et l’alimentation en courant de 5 ampères. Observer le comportement de l’aiguille du compas.

Ensuite, coupez l’alimentation électrique et passer les câbles positifs et négatifs. Puis, allumez l’alimentation pour inverser le sens du courant qui circule à travers les barbelés et observer les aiguilles de boussole à nouveau.

Maintenant s’éteindre et débrancher l’alimentation en courant et d’obtenir une planche en plastique similaire montée avec des aiguilles magnétique, mais sans le fil conducteur alimenté à travers elle. Ensuite, identifier le pôle Nord de la barre d’aimant.

Avec l’axe de la barre parallèle d’aimant au Conseil, amener plus près du pôle Nord au Conseil d’administration du côté. Observer les aiguilles de boussole pour toute modification de l’orientation.

Maintenant retournez la barre aimant telle que le pôle sud est plus proche de la Commission. Une fois de plus, observer les aiguilles de boussole pour toute modification de l’orientation.

Tout d’abord monter une armature avec deux barres, l’un d’eux est horizontal le long de la partie supérieure du cadre et l’autre est verticale qui relie la base à la première barre. Ensuite, ancre ou tape la section médiane des deux longues des conducteurs à l’armature. Pendre une extrémité des deux fils de la trame tel que les deux fils sont parallèles les uns aux autres.

Maintenant, connectez l’extrémité des deux fils à l’interrupteur et les bornes. Connectez ensuite le programme d’installation d’une batterie.

Assurez-vous que les fils sont connectés tels que le courant circule dans le même sens dans les deux fils. Ensuite, appuyer sur l’interrupteur pour connecter la batterie à des fils conducteurs.

Observer les deux fils lorsque le courant passe à travers eux. Activez ensuite l’interrupteur pour arrêter l’écoulement du courant à travers les fils.

Inverser le sens de l’interrupteur afin de changer la direction du courant à travers les fils. Observer les deux fils lorsque le courant est en marche.

Maintenant, après avoir examiné les protocoles, nous permettent de dresser un bilan des expériences effectuées.

Dans l’expérience avec des aiguilles de boussole, à l’origine, les aiguilles sont orientés au hasard. Sur demande du courant, les aiguilles de boussole se rallient avec le champ magnétique local en cercle.

Sur l’inversion du sens du courant, le champ magnétique local inverse, qui à son tour inverse l’orientation de l’aiguille du compas.

De même, lorsque le pôle Nord de la barre magnétique est amené à proximité des aiguilles de boussole, il crée un champ magnétique local et les aiguilles de boussole alignement le long de ces lignes de champ magnétique local.

Et quand la barre aimant est renversé, la direction du champ magnétique s’inverse également, qui inverse l’orientation de l’aiguille du compas.

Dans l’expérience avec les deux fils de longs, les fils sont attirés les uns aux autres quand le courant qui circule dedans a le même sens. C’est à cause de la force de Lorentz générée par le champ magnétique.

Selon la règle droite, le fil gauche produit un champ magnétique, qui pointe dans la direction perpendiculaire à l’écoulement du courant sur le site du fil droit. Maintenant, utilisez l’autre règle de la main droite et placez les doigts le long de la direction du courant et les champs magnétiques. Le pouce étendu donne ensuite la direction de la force de Lorentz. Dans ce cas, la force est vers le fil de gauche et donc attrayant.

En revanche, lorsque l’écoulement du courant dans les deux fils est dans des directions opposées à l’autre, la main droite règle montre que la direction de Lorentz force sur le site de droit fil est loin du fil de gauche, qui en fait la force répulsive. Par conséquent, les deux fils sont poussés dehors.

Champs magnétiques se trouvent partout autour de nous et sont couramment utilisés dans des applications allant de la navigation dans l’environnement clinique. Penchons-nous maintenant sur quelques applications courantes des champs magnétiques.

Siècles, la dynastie des Song de Chine a inventé la première boussole magnétique qui a été utilisée pour la navigation. Depuis lors, nous avons compté sur la boussole, qui travaille en tandem avec le champ magnétique de la terre, pour la direction.

Le pôle sud magnétique de la terre se trouve près de son pôle nord géographique. Ainsi, le pôle nord magnétique de l’aiguille de la boussole s’aligne sur le champ magnétique de la terre et est orientée vers le nord géographique de la terre.

Champs magnétiques ont également une multitude d’applications dans le domaine de la médecine et du diagnostic médical. L’utilisation la plus courante des champs magnétiques est en imagerie par résonance magnétique ou IRM. Scanners IRM utilisent des champs magnétiques puissants et des gradients de champ pour générer des images de l’intérieur du corps.

Vous avez juste regardé introduction de JoVE aux champs magnétiques. Vous devez maintenant savoir comment visualiser les champs magnétiques à l’aide d’aiguilles de boussole et de comprendre comment la force de Lorentz du champ magnétique produit par un courant affecte un autre courant presque parallèle. Merci de regarder !

Results

Pour obtenir la procédure 1,3-1,4, avant que le courant est en marche, les aiguilles de boussole sont orientés au hasard. Après avoir allumé le courant qui circule dans le fil de haut en bas, les aiguilles de boussole s’alignera avec le champ magnétique local en cercles, comme illustré à la Figure 4 a (vue de dessus). À inverser le courant, le champ magnétique s’inverse, comme le font les orientations des compas, comme illustré à la Figure 4 b.

Figure 4
Figure 4: Schéma montrant les motifs représentant des aiguilles boussole en réponse aux courant induit des champs magnétiques (a) lorsque le courant est positif, comme indiqué dans le programme d’installation illustré à la Figure 2 a, où le courant circule de haut en bas et (b) lorsque le courant s’inverse (maintenant de bas en haut).

Pour obtenir la procédure 1.6-1.7, les aiguilles de boussole s’orientent sur les champs magnétiques les créés par le barreau magnétique (dont le modèle champ magnétique est indiqué dans la Figure 1C). Figure 5 a (et 5 b) représente le modèle représentatif de l’aiguille de boussole lors de la fin du Nord (ou sud) de l’aimant est plus proche de la plaque. Notez qu’une fois la polarité de la barre aimant inverse, donc fait le champ magnétique qu’il crée et donc faire les orientations des aiguilles tous les compas.

Figure 5
Figure 5: Schéma montrant les modèles représentatifs des aiguilles boussole répondant aux champs magnétiques générés par la barre aimant (un) dans le programme d’installation illustré à la Figure 2 b, avec le pôle Nord de l’aimant plus près de la plaque ; et (b) avec inversion de polarité, avec le pôle sud de l’aimant plus près de la plaque.

Pour l’article 2, les deux fils verra pour attirer les uns aux autres, quand les courants circulant en eux ont le même sens et repoussent mutuellement lorsque les courants en eux ont des directions opposées. Cela est dû à la force de Lorentz du champ magnétique généré par un courant agissant sur l’autre fil de courant. Pour la situation dans la Figure 3 a (courants dans les deux fils ont même direction), le champ magnétique (B) produit par le fil de gauche est orientée dans la page à la position du fil droit (selon la règle de la main droite, ainsi que dans la Figure 4 b), et par conséquent la force de Lorentz, tel que déterminé par le produit vectoriel de qv (le long de la direction actuelle) et B pointera vers la gauche (donc attrayante). La force recule (pointant vers la droite, donc répulsives) pour la situation dans la Figure 3 b, lorsque le courant dans le fil de droit inverse (qv revers). Les directions de la force due au champ magnétique créé par fil gauche agissant sur le fil de droit sont représentées par des flèches rouges sur la Figure 3.

Applications and Summary

Dans cette expérience, nous avons visualisé les champs magnétiques à l’aide de compas d’aiguilles servant à oriente avec le champ magnétique local. Nous avons aussi démontré la force de Lorentz du champ magnétique produit par un courant sur un autre courant presque parallèle.

Les champs magnétiques jouent un rôle important dans notre vie quotidienne et de la technologie. Ils sont générés par couramment utilisé bar aimants ou « aimants de cuisine » ainsi que des électro-aimants (solénoïdes) et sont utilisés pour ramasser d’autres objets magnétiques. Terre aussi génère un champ magnétique, et voilà comment une aiguille de la boussole (qui s’aligne sur le champ magnétique local) est utilisée pour indiquer la direction (note du pôle sud magnétique de la terre comme un aimant est réellement proches du pôle nord géographique, tels que le champ magnétique à la surface de la terre pointe vers la direction du nord géographique). L’imagerie par résonance magnétique (IRM), un outil de diagnostic important en médecine, doit également un champ magnétique puissant pour fonctionner.

L’auteur de l’expérience reconnaît l’aide de Gary Hudson pour la préparation du matériel et Chuanhsun Li pour démontrer les étapes dans la vidéo.

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1. visualiser les lignes de champ magnétique

  1. Obtenir un segment de droite fil conducteur (au moins plusieurs cm de long) et une source de courant DC.
  2. Obtenir une plaque avec un trou au milieu et plusieurs petites aiguilles de boussole sur la plaque, chacun monté sur une broche et librement.
  3. Nourrir le fil conducteur dans le trou pour la section droite est perpendiculaire à la plaque. Connecter le fil conducteur à la source de courant DC, comme illustré à la Figure 2 a. La connexion peut être établie par des câbles avec des pinces.
  4. Allumez la source de courant et d’alimentation +5 A du courant dans le fil. Observer le comportement de l’aiguille du compas.
  5. Inverser le courant à −5 A et observer le comportement de l’aiguille de la boussole à nouveau.
  6. Débrancher et retirer le fil conducteur et la source de courant. Obtenir et faire une permanente bar aimant avec sa longue-axe parallèle à la Commission, à l’approche de la plaque de côté, avec l’extrémité nord de l’aimant de plus près à la plaque, comme illustré à la Figure 2 b. Observer le comportement de l’aiguille du compas.
  7. Inverser l’orientation de la barre de l’aimant, avec maintenant son extrémité sud près de la plaque. Observer le comportement de l’aiguille du compas.

Figure 2

Figure 2: Schéma montrant les configurations expérimentales en utilisant le (un) à un courant circulant dans un segment de droite de fil qui est perpendiculaire à l’assiette et dans le trou central sur la plaque ; ou (b) une barre aimant apporté à proximité de la plaque et orienté perpendiculairement à la plaque, pour générer des champs magnétiques, qui orienteront les aiguilles de boussole sur la plaque le long de la direction des champs magnétiques les.

2. l’effet du champ magnétique

  1. Obtenir deux longues et parallèles des conducteurs ancrés sur un cadre, comme illustré à la Figure 3 a. Si nécessaire, on peut utiliser une armature en bois avec deux barres parallèles (haut et bas) et d’ancrage ou les deux extrémités des fils sur les deux barres de bande.
  2. Utilisez les câbles et pinces pour relier les deux fils en série et à la source d’alimentation, à l’extrémité supérieure d’un fil relié à l’extrémité inférieure de l’autre fil, tel qu’illustré à la Figure 3 a.
  3. Ouvrir la source d’alimentation jusqu'à ce que le courant s’écoule dans la même direction (qui coule de haut en bas) dans les deux fils. Observer les deux fils lorsque le courant est en marche.
  4. Éteindre et débrancher la source d’alimentation, maintenant rebrancher les deux fils tels qu’ils sont maintenant liés à nouveau dans la série à la source, mais avec les extrémités supérieures des deux câbles est court-circuité, tel qu’illustré à la Figure 3 b.
  5. Maintenant Allumez la source de puissance et d’observer que le courant s’écoule à travers les deux fils dans des directions opposées. Observer les deux fils.

Figure 3

Figure 3: Schéma montrant les configurations expérimentales de deux fils parallèles avec le courant circulant dans le même (a) ou (b) directions opposées.

Les champs magnétiques sont fondamentales pour l’électromagnétisme et sous-tendent les nombreuses applications pratiques allant de compas à l’imagerie par résonance magnétique.

B-champs ou les champs magnétiques peuvent être générés en déplaçant les frais, comme un courant électrique ou d’objets tels que bar aimants en raison de la dynamique microscopique des charges à l’intérieur du matériau magnétique.

Cette vidéo illustre comment visualiser les champs magnétiques produits par un conducteur de courant et une permanente barreau aimanté. En outre, cette vidéo montrera aussi la force exercée par le champ magnétique produit par un courant sur un autre fil de courant.

Les champs magnétiques peuvent être visualisées à l’aide de lignes de champ magnétique. Voici les lignes fictives qui aident à comprendre la distribution et l’orientation des champs magnétiques.

La tangente d’une ligne de champ magnétique reflète la direction locale du champ magnétique et la densité des miroirs lignes la force du champ magnétique local, qui, dans le cas d’une barre, aimant diminue à mesure que nous nous éloignons de sa surface. Différentes configurations de chef d’orchestre actuellement produisent différentes variations de champ magnétique des distributions.

Par exemple, un longue ligne droite de fil porteur d’un courant électrique produit un champ magnétique, dont la direction, représentée par « lignes de champ magnétique », est le long de la direction tangente circulaire autour du fil.

Dans le cas d’un barreau aimanté, les lignes de champ magnétique quittent le pôle Nord de l’aimant et entrer dans le pôle sud de l’aimant. C’est semblable au modèle champ magnétique produit par un solénoïde, qui est une bobine cylindrique du fil qui transporte actuel.

La direction du champ magnétique produit par un courant peut être déterminée par la « règle de droite ». La règle prévoit que si le pouce pointe sur la direction du courant, les doigts autour de l’âme de curling indiquent la direction du champ magnétique. Ainsi, un bar aimant, quand a près le chef de train, s’aligne sur le champ magnétique local généré.

Nous savons maintenant que les champs magnétiques, produits par n’importe quel conducteur ou aimant, interagir avec à proximité de matériaux magnétiques. En outre, les champs magnétiques générés également interagir avec le déplacement de charges électriques, comme ceux trouvés dans un deuxième conducteur actuel.

Lorsqu’un coût de déménagement « q » est introduit dans un champ magnétique « B », le champ exerce une force « F » sur l’accusation. C’est ce qu’on appelle la force de Lorentz. La force est proportionnelle au champ magnétique « B », la charge « q » et sa vitesse « v » et est déterminée par le produit vectoriel de la vitesse de la charge et le champ magnétique, fois l’accusation. La force se fait donc dans une direction perpendiculaire à la fois la requête de l’accusation et le champ magnétique, déterminée par la « règle de pouce de la main droite ».

Après avoir examiné les bases des champs magnétiques, laissez-nous réaliser une expérience simple pour visualiser ces lignes de champ magnétique et de démontrer comment la force de Lorentz exercée par un champ magnétique généré affecte un fil de courant parallèle.

Rassembler les matériaux nécessaires et les instruments, à savoir une source de courant DC, une planche en plastique montés avec plusieurs aiguilles de boussole et un fil conducteur tout droit en passant par son centre et une permanente barreau aimanté.

Observer la planche en plastique avec un trou en son centre. Il est monté avec plusieurs aiguilles de boussole autour du trou central à l’aide de broches, tels que les aiguilles sont libres en rotation.

Notez également que le fil conducteur est alimenté par le trou central du Conseil d’administration. Assurez-vous que le fil est perpendiculaire à celui-ci. Connectez le fil de l’alimentation en courant DC à l’aide de câbles avec des pinces.

Allumez la source de courant et l’alimentation en courant de 5 ampères. Observer le comportement de l’aiguille du compas.

Ensuite, coupez l’alimentation électrique et passer les câbles positifs et négatifs. Puis, allumez l’alimentation pour inverser le sens du courant qui circule à travers les barbelés et observer les aiguilles de boussole à nouveau.

Maintenant s’éteindre et débrancher l’alimentation en courant et d’obtenir une planche en plastique similaire montée avec des aiguilles magnétique, mais sans le fil conducteur alimenté à travers elle. Ensuite, identifier le pôle Nord de la barre d’aimant.

Avec l’axe de la barre parallèle d’aimant au Conseil, amener plus près du pôle Nord au Conseil d’administration du côté. Observer les aiguilles de boussole pour toute modification de l’orientation.

Maintenant retournez la barre aimant telle que le pôle sud est plus proche de la Commission. Une fois de plus, observer les aiguilles de boussole pour toute modification de l’orientation.

Tout d’abord monter une armature avec deux barres, l’un d’eux est horizontal le long de la partie supérieure du cadre et l’autre est verticale qui relie la base à la première barre. Ensuite, ancre ou tape la section médiane des deux longues des conducteurs à l’armature. Pendre une extrémité des deux fils de la trame tel que les deux fils sont parallèles les uns aux autres.

Maintenant, connectez l’extrémité des deux fils à l’interrupteur et les bornes. Connectez ensuite le programme d’installation d’une batterie.

Assurez-vous que les fils sont connectés tels que le courant circule dans le même sens dans les deux fils. Ensuite, appuyer sur l’interrupteur pour connecter la batterie à des fils conducteurs.

Observer les deux fils lorsque le courant passe à travers eux. Activez ensuite l’interrupteur pour arrêter l’écoulement du courant à travers les fils.

Inverser le sens de l’interrupteur afin de changer la direction du courant à travers les fils. Observer les deux fils lorsque le courant est en marche.

Maintenant, après avoir examiné les protocoles, nous permettent de dresser un bilan des expériences effectuées.

Dans l’expérience avec des aiguilles de boussole, à l’origine, les aiguilles sont orientés au hasard. Sur demande du courant, les aiguilles de boussole se rallient avec le champ magnétique local en cercle.

Sur l’inversion du sens du courant, le champ magnétique local inverse, qui à son tour inverse l’orientation de l’aiguille du compas.

De même, lorsque le pôle Nord de la barre magnétique est amené à proximité des aiguilles de boussole, il crée un champ magnétique local et les aiguilles de boussole alignement le long de ces lignes de champ magnétique local.

Et quand la barre aimant est renversé, la direction du champ magnétique s’inverse également, qui inverse l’orientation de l’aiguille du compas.

Dans l’expérience avec les deux fils de longs, les fils sont attirés les uns aux autres quand le courant qui circule dedans a le même sens. C’est à cause de la force de Lorentz générée par le champ magnétique.

Selon la règle droite, le fil gauche produit un champ magnétique, qui pointe dans la direction perpendiculaire à l’écoulement du courant sur le site du fil droit. Maintenant, utilisez l’autre règle de la main droite et placez les doigts le long de la direction du courant et les champs magnétiques. Le pouce étendu donne ensuite la direction de la force de Lorentz. Dans ce cas, la force est vers le fil de gauche et donc attrayant.

En revanche, lorsque l’écoulement du courant dans les deux fils est dans des directions opposées à l’autre, la main droite règle montre que la direction de Lorentz force sur le site de droit fil est loin du fil de gauche, qui en fait la force répulsive. Par conséquent, les deux fils sont poussés dehors.

Champs magnétiques se trouvent partout autour de nous et sont couramment utilisés dans des applications allant de la navigation dans l’environnement clinique. Penchons-nous maintenant sur quelques applications courantes des champs magnétiques.

Siècles, la dynastie des Song de Chine a inventé la première boussole magnétique qui a été utilisée pour la navigation. Depuis lors, nous avons compté sur la boussole, qui travaille en tandem avec le champ magnétique de la terre, pour la direction.

Le pôle sud magnétique de la terre se trouve près de son pôle nord géographique. Ainsi, le pôle nord magnétique de l’aiguille de la boussole s’aligne sur le champ magnétique de la terre et est orientée vers le nord géographique de la terre.

Champs magnétiques ont également une multitude d’applications dans le domaine de la médecine et du diagnostic médical. L’utilisation la plus courante des champs magnétiques est en imagerie par résonance magnétique ou IRM. Scanners IRM utilisent des champs magnétiques puissants et des gradients de champ pour générer des images de l’intérieur du corps.

Vous avez juste regardé introduction de JoVE aux champs magnétiques. Vous devez maintenant savoir comment visualiser les champs magnétiques à l’aide d’aiguilles de boussole et de comprendre comment la force de Lorentz du champ magnétique produit par un courant affecte un autre courant presque parallèle. Merci de regarder !

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