AlegsaOnline.com

Manyetik alan

Yazar: Leandro Alegsa

18-05-2022

Manyetik alan, manyetik kuvvetin olduğu bir mıknatısın etrafındaki alandır. Hareketli elektrik yükleri manyetik alanlar oluşturabilir. Manyetik alanlar genellikle manyetik akı çizgileri ile görülebilir. Manyetik alanın yönü her zaman manyetik akı çizgilerinin yönü ile gösterilir. Bir mıknatısın gücü, manyetik akı çizgileri arasındaki boşluklarla ilgilidir. Akı çizgileri birbirine ne kadar yakınsa, mıknatıs o kadar güçlüdür. Ne kadar uzaktaysa o kadar zayıftır. Akı çizgileri bir mıknatısın üzerine demir talaşları yerleştirilerek görülebilir. Demir talaşları hareket eder ve çizgiler halinde düzenlenir. Manyetik alanlar, manyetik alana temas eden diğer parçacıklara güç verir.

Fizikte manyetik alan, uzaydan geçen ve manyetik bir kuvvetin elektrik yüklerini ve manyetik dipolleri hareket ettirmesini sağlayan bir alandır. Manyetik alanlar elektrik akımları, manyetik dipoller ve değişen elektrik alanları etrafındadır.

Manyetik bir alana yerleştirildiğinde, demir filizleri bir mıknatısın varlığında görülebileceği gibi, manyetik dipoller eksenleri alan çizgilerine paralel olacak şekilde tek bir çizgidedir. Manyetik alanların da kendi enerjileri ve momentumları vardır ve enerji yoğunluğu alan yoğunluğunun karesiyle orantılıdır. Manyetik alan teslas (SI birimleri) veya gauss (cgs birimleri) birimleriyle ölçülür.

Bazı kayda değer manyetik alan türleri vardır. Manyetik malzemelerin fiziği için bkz. manyetizma ve mıknatıs ve daha spesifik olarak diyamanyetizma. Değişen elektrik alanları tarafından oluşturulan manyetik alanlar için elektromanyetizmaya bakınız.

Elektrik alan ve manyetik alan elektromanyetik alanın bileşenleridir.

Elektromanyetizma yasası Michael Faraday tarafından kurulmuştur.

H-alan

Fizikçiler, iki mıknatıs arasındaki kuvvet ve torkların, manyetik kutupların birbirini itmesi veya çekmesinden kaynaklandığını söyleyebilir. Bu, Coulomb kuvvetinin aynı elektrik yüklerini itmesi veya zıt elektrik yüklerini çekmesi gibidir. Bu modelde, her bir kutbun etrafına 'bulaşan' manyetik yükler tarafından bir manyetik H alanı üretilir. Yani H alanı, pozitif elektrik yükünde başlayıp negatif elektrik yükünde biten E elektrik alanı gibidir. Kuzey kutbunun yakınında, tüm H-alan çizgileri kuzey kutbundan uzağı işaret ederken (mıknatısın içinde veya dışında olsun), güney kutbunun yakınında (mıknatısın içinde veya dışında olsun) tüm H-alan çizgileri güney kutbuna doğru işaret eder. O halde, kuzey kutbu H-alan yönünde bir kuvvet hissederken, güney kutbundaki kuvvet H-alanının tersidir.

Manyetik kutup modelinde, temel manyetik dipol m, kutup gücü q olan iki zıt manyetik kutup tarafından oluşturulur_m çok küçük bir d mesafesiyle ayrılmıştır, öyle ki m = q_m d.

Ne yazık ki manyetik kutuplar birbirlerinden ayrı var olamazlar. Tüm mıknatıslar, her biri kuzey/güney çiftine sahip iki mıknatıs oluşturmadan ayrılamayan kuzey/güney çiftlerine sahiptir. Ayrıca, manyetik kutuplar elektrik akımları tarafından üretilen manyetizmayı ya da bir manyetik alanın hareketli elektrik yüklerine uyguladığı kuvveti hesaba katmaz.

Manyetik kutup modeli : d mesafesiyle ayrılmış iki karşıt kutup, Kuzey (+) ve Güney (-), bir H alanı (çizgiler) üretir.

H-alan ve manyetik malzemeler

$H alanı şu$ şekilde tanımlanır:

H ≡ B μ 0 - M , {\displaystyle \mathbf {H} \ \equiv \ {\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}-\mathbf {M} ,} $\mathbf {H} \ \equiv \ {\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}-\mathbf {M} ,$ (SI birimlerinde $H'nin$ tanımı)

Bu tanımla, Ampere yasası şöyle olur:

∮ H ⋅ d ℓ = ∮ ( B μ 0 - M ) ⋅ d ℓ = I t o t - I b = I f {\displaystyle \oint \mathbf {H} \cdot d{\boldsymbol {\ell }}=\oint \left({\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}-\mathbf {M} \right)\cdot d{\boldsymbol {\ell }}=I_{\mathrm {tot} }-I_{\mathrm {b} }=I_{\mathrm {f} }} $\oint \mathbf {H} \cdot d{\boldsymbol {\ell }}=\oint \left({\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}-\mathbf {M} \right)\cdot d{\boldsymbol {\ell }}=I_{\mathrm {tot} }-I_{\mathrm {b} }=I_{\mathrm {f} }$

Burada $I f$ döngü tarafından çevrelenen 'serbest akımı' temsil eder, böylece $H'nin$ çizgi integrali bağlı akımlara hiç bağlı olmaz. Bu denklemin diferansiyel eşdeğeri için Maxwell denklemlerine bakınız. Ampere yasası sınır koşuluna yol açar:

H 1 , ∥ - H 2 , ∥ = K f , {\displaystyle H_{1,\paralel }-H_{2,\paralel }=\mathbf {K} _{\text{f}},} $H_{1,\parallel }-H_{2,\parallel }=\mathbf {K} _{\text{f}},$

Burada $K f$ yüzey serbest akım yoğunluğudur.

Benzer şekilde, $H'nin$ herhangi bir kapalı yüzey üzerindeki yüzey integrali serbest akımlardan bağımsızdır ve bu kapalı yüzey içindeki 'manyetik yükleri' seçer:

∮ S μ 0 H ⋅ d A = ∮ S ( B - μ 0 M ) ⋅ d A = ( 0 - ( - q M ) ) = q M , {\displaystyle \oint _{S}\mu _{0}\mathbf {H} \cdot \mathrm {d} \mathbf {A} =\oint _{S}(\mathbf {B} -\mu _{0}\mathbf {M} )\cdot \mathrm {d} \mathbf {A} =(0-(-q_{M}))=q_{M},} $\oint _{S}\mu _{0}\mathbf {H} \cdot \mathrm {d} \mathbf {A} =\oint _{S}(\mathbf {B} -\mu _{0}\mathbf {M} )\cdot \mathrm {d} \mathbf {A} =(0-(-q_{M}))=q_{M},$

Bu da serbest akımlara bağlı değildir.

Bu nedenle $H alanı$ iki bağımsız bölüme ayrılabilir:

H = H 0 + H d , {\displaystyle \mathbf {H} =\mathbf {H} _{0}+\mathbf {H} _{d},\,} $\mathbf {H} =\mathbf {H} _{0}+\mathbf {H} _{d},\,$

Burada $H 0$ sadece serbest akımlardan kaynaklanan uygulanan manyetik alan ve $H d$ sadece bağlı akımlardan kaynaklanan manyetikliği giderici alandır.

Bu nedenle manyetik $H alanı,$ bağlı akımı 'manyetik yükler' açısından yeniden düzenler. $H$ alan çizgileri sadece 'serbest akım' etrafında döner ve manyetik $B alanından$ farklı olarak yakın manyetik kutuplarda da başlar ve biter.

İlgili sayfalar

Sorular ve Yanıtlar

S: Manyetik alan nedir?

C: Manyetik alan, bir mıknatısın etrafında, hareket eden elektrik yüklerinin etkisinden dolayı manyetik bir kuvvetin olduğu alandır.

S: Bir mıknatısın gücü nasıl belirlenebilir?

C: Bir mıknatısın gücü, manyetik çizgiler arasındaki boşluğa bakılarak belirlenebilir - birbirlerine ne kadar yakınlarsa, mıknatıs o kadar güçlüdür.

S: Parçacıklar bir manyetik alana dokunduğunda ne olur?

C: Parçacıklar manyetik alana dokunduklarında, ondan kuvvet alırlar.

S: Bir şeyin kendi enerjisine ve momentumuna sahip olması ne anlama gelir?

C: Kendi enerjinize ve momentumunuza sahip olmak, bir şeyin diğer nesnelerden veya kuvvetlerden bağımsız olarak hareket etmesine veya hareket etmesine izin veren kendi özelliklerine sahip olduğu anlamına gelir.

S: Bir manyetik alanın gücünü nasıl ölçersiniz?

C: Manyetik alan gücü teslax (SI birimleri) veya gauss (cgs birimleri) cinsinden ölçülür.

S: Elektromanyetizma yasasını kim oluşturdu?

C: Michael Faraday elektromanyetizma yasasını oluşturdu.

S: Demir pulları bir mıknatısın yanına yerleştirildiğinde ne olur?

C: Demir pulları bir mıknatısın yakınına yerleştirildiğinde, hareket eder ve kendilerini manyetik alanın yönünü ve gücünü gösteren akı çizgileri şeklinde düzenlerler.