مهندسی کده

شرح

میدان الکتریکی یک بار الکتریکی با یک نقطه مثبت که بیش از یک صفحه نامحدود از مواد رساننده معلق است. این میدان توسط خطوط میدان الکتریکی به تصویر کشیده شده است ، خطوطی که جهت میدان الکتریکی را در فضا دنبال می کنند.انجام پروژه انجام پروژه های دانشجویی انجام پروژه های دانشگاهی دورکاری و فریلنسری

میدان الکتریکی در هر نقطه از فضا به عنوان نیرو (به ازای هر بار بار) تعریف می شود که اگر در آن نقطه نگه داشته شود ، یک بار آزمایش مثبت ناچیز کوچک تجربه می کند. از آنجایی که میدان الکتریکی از نظر نیرو تعریف می شود و نیرو یک بردار است (یعنی دارای اندازه و جهت است) ، از این رو یک میدان الکتریکی یک میدان برداری است. از میدان های برداری این فرم گاهی اوقات به عنوان میدان های نیرو یاد می شود. میدان الکتریکی بین دو بار مانند عملکرد میدان گرانشی بین دو جرم عمل می کند ، زیرا هر دو از یک قانون مربع معکوس با فاصله اطاعت می کنند. این اساس قانون کولن است ، که می گوید ، برای بارهای ثابت ، میدان الکتریکی با بار منبع متفاوت است و با مربع فاصله از منبع معکوس است. این بدان معنی است که اگر شارژ منبع دو برابر شود ، میدان الکتریکی دو برابر می شود و اگر دو برابر از منبع دور شوید ، میدان در آن نقطه فقط یک چهارم قدرت اصلی آن خواهد بود.

میدان الکتریکی را می توان با مجموعه ای از خطوط که جهت آنها در هر نقطه همان میدان است ، تجسم کرد ، مفهومی که مایکل فارادی معرفی کرد ، اصطلاح "خطوط نیرو" هنوز هم گاهی اوقات استفاده می شود. این تصویر خاصیت مفیدی دارد که قدرت میدان متناسب با تراکم خطوط است. خطوط میدانی مسیری است که یک بار مثبت نقطه ای مجبور به حرکت در داخل میدان می شود ، مانند مسیری که توده ها در یک میدان گرانشی دنبال می کنند. خطوط میدانی به دلیل بارهای ثابت دارای چندین ویژگی مهم هستند ، از جمله اینکه همیشه از بارهای مثبت نشات می گیرند و در بارهای منفی خاتمه می یابند ، آنها از زاویه راست به همه رساناهای خوب وارد می شوند و هرگز از خود عبور نمی کنند یا بسته نمی شوند. خطوط میدان یک مفهوم نماینده هستند. این میدان در واقع در تمام فضای مداخله بین خطوط نفوذ می کند. بسته به دقيقي كه براي نشان دادن ميدان مورد نظر است ، مي توان خطوط كم يا زيادي رسم كرد. مطالعه میادین الکتریکی ایجاد شده توسط بارهای ثابت الکترواستاتیک نامیده می شود.

قانون فارادی رابطه بین یک میدان مغناطیسی متغیر با زمان و میدان الکتریکی را توصیف می کند. یکی از روشهای بیان قانون فارادی این است که حلقه میدان الکتریکی برابر است با مشتق زمان منفی میدان مغناطیسی. در صورت عدم وجود میدان مغناطیسی متغیر با زمان ، بنابراین میدان الکتریکی محافظه کارانه خوانده می شود (یعنی بدون پیچ و خم). این بدان معنی است که دو نوع میدان الکتریکی وجود دارد: میدان های الکترواستاتیک و زمینه هایی که از میدان های مغناطیسی متغیر با زمان تغییر می کنند. در حالی که طبیعت بدون پیچ خوردگی میدان الکتریکی ساکن امکان درمان ساده تری را با استفاده از الکترواستاتیک فراهم می کند ، میدان های مغناطیسی متغیر با زمان به طور کلی یک جز component از یک میدان الکترومغناطیسی واحد است. مطالعه میدان مغناطیسی و الکتریکی متغیر با زمان را الکترودینامیک می نامند.

آهن ربا

این مقاله در مورد اشیا and و دستگاههایی است که میدان مغناطیسی تولید می کنند. برای توصیف مواد مغناطیسی ، به مغناطیس مراجعه کنید.

"آهنربای نعل اسبی" ساخته شده از آلیکو ، آلیاژ آهن. آهن ربا که به شکل نعل اسب ساخته شده است ، دو قطب مغناطیسی را به هم نزدیک کرده است. این شکل باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی قوی بین قطب ها می شود و به آهنربا اجازه می دهد تا یک قطعه آهن سنگین را برداشت کند.

خطوط میدان مغناطیسی یک مغناطیس الکترومغناطیسی ، که مشابه آنها است

آهنربا ماده یا جسمی است که یک میدان مغناطیسی تولید می کند. این میدان مغناطیسی نامرئی است اما مهمترین خاصیت آهنربا را به عهده دارد: نیرویی که سایر مواد فرو مغناطیسی مانند آهن ، فولاد ، نیکل ، کبالت و غیره را به سمت خود می کشد و سایر آهن ربا را جذب یا دفع می کند.

آهن ربا دائمی شی ای است که از ماده ای ساخته شده است که مغناطیسی شده و میدان مغناطیسی پایدار خود را ایجاد می کند. یک مثال روزمره آهن ربا یخچال است که برای نگه داشتن یادداشت روی در یخچال استفاده می شود. به مواد مغناطیسی ، که همچنین مواردی هستند که به شدت جذب آهنربا می شوند ، فرومغناطیسی (یا فریم مغناطیسی) نامیده می شوند. این عناصر شامل عناصر آهن ، نیکل و کبالت و آلیاژهای آنها ، برخی از آلیاژهای فلزات خاکی کمیاب و برخی دیگر از مواد معدنی مانند لودستون است. اگرچه مواد فرو مغناطیسی (و آهن ریز مغناطیسی) تنها عناصری هستند که به اندازه کافی جذب آهنربا می شوند تا معمولاً مغناطیسی در نظر گرفته شوند ، اما همه مواد دیگر به دلیل یکی دیگر از انواع مغناطیس به یک میدان مغناطیسی پاسخ ضعیف می دهند.

مجری ذیصلاح اراک مجری ساختمان مهندس مجری تهران

مواد فرو مغناطیسی را می توان به آهنربایی "نرم" مانند آهن بازپخت تقسیم کرد که می تواند مغناطیسی شود اما تمایل به مغناطیسی ندارد و از نظر مغناطیسی "سخت" است. آهن ربا های دائمی از مواد فرو مغناطیسی "سخت" مانند آلنیکو و فریت ساخته می شوند که در یک میدان مغناطیسی قوی در حین ساخت تحت پردازش ویژه ای قرار می گیرند تا ساختار ریز بلوری داخلی آنها تراز شود ، و باعث می شود که عطر زدایی آنها بسیار سخت باشد. برای منیزیم سازی آهنربا اشباع شده ، باید یک میدان مغناطیسی خاصی اعمال شود و این آستانه به اجبار ماده مربوطه بستگی دارد. مواد "سخت" از قدرت اجباری بالایی برخوردارند ، در حالی که مواد "نرم" از زورگیری کم برخوردار هستند. قدرت کلی یک آهنربا با گشتاور مغناطیسی آن یا در عوض ، کل شار مغناطیسی تولید شده اندازه گیری می شود. قدرت محلی مغناطیس در یک ماده با مغناطش آن اندازه گیری می شود.

آهنربای الکتریکی از سیم پیچ سیم ساخته شده است که وقتی جریان الکتریکی از آن عبور می کند به عنوان آهنربا عمل می کند اما با توقف جریان آهنربای خود را متوقف می کند. غالباً ، سیم پیچ به دور هسته ای از ماده فرومغناطیسی "نرم" مانند فولاد خفیف پیچیده می شود ، که میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ را بسیار افزایش می دهد.

نیروی مغناطیسی

خطوط مغناطیسی نیروی آهنربا میله ای که با پر کردن آهن روی کاغذ نشان داده شده است

پرونده: Magnet bar.ogv

تشخیص میدان مغناطیسی با قطب نما و با پر کردن آهن

مقاله اصلی: میدان مغناطیسی

پدیده مغناطیس توسط میدان مغناطیسی "واسطه" می شود. یک جریان الکتریکی یا دو قطبی مغناطیسی یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند ، و آن میدان ، به نوبه خود ، نیروهای مغناطیسی را به سایر ذرات موجود در این زمینه ها منتقل می کند.

معادلات ماکسول ، که در مورد جریان های ثابت به قانون Biot – Savart ساده می شوند ، منشأ و رفتار زمینه های حاکم بر این نیروها را توصیف می کنند. بنابراین ، مغناطیس هر زمان که ذرات باردار الکتریکی در حرکت باشند - به عنوان مثال ، از حرکت الکترون ها در جریان الکتریکی ، یا در موارد خاص از حرکت مداری الکترون ها به دور هسته اتم ، مشاهده می شود. آنها همچنین از دو قطبی مغناطیسی "ذاتی" ناشی از چرخش مکانیکی کوانتوم ناشی می شوند.

همان موقعیت هایی که باعث ایجاد میدان های مغناطیسی می شوند - بار در حال حرکت در یک جریان یا در یک اتم ، و دو قطبی مغناطیسی ذاتی - نیز شرایطی هستند که یک میدان مغناطیسی تأثیر می گذارد و نیرویی ایجاد می کند. در زیر فرمول جابجایی بار آورده شده است. برای نیروهای موجود در دو قطبی ذاتی ، به دو قطبی مغناطیسی مراجعه کنید.

هنگامی که یک ذره باردار از طریق یک میدان مغناطیسی B حرکت می کند ، یک نیروی لورنتس F را که توسط محصول متقابل داده می شود ، احساس می کند:

 بار الکتریکی ذره است ، و

v بردار سرعت ذره است

از آنجا که این یک محصول عرضی است ، نیرو هم بر حرکت ذره و هم بر میدان مغناطیسی عمود است. از این رو نتیجه می شود که نیروی مغناطیسی روی ذره کار نمی کند. ممکن است جهت حرکت ذره را تغییر دهد ، اما نمی تواند باعث تسریع یا کند شدن آن شود. بزرگی نیرو است

{

یک ابزار برای تعیین جهت بردار سرعت یک بار متحرک ، میدان مغناطیسی و نیروی وارد شده ، برچسب زدن انگشت اشاره "V" ، انگشت میانی "B" و انگشت شست "F" با دست راست خود است. هنگام ایجاد پیکربندی تفنگ مانند ، با عبور انگشت میانی از زیر انگشت اشاره ، انگشتان به ترتیب بردار سرعت ، بردار میدان مغناطیسی و بردار نیرو را نشان می دهند. به قانون دست راست نیز مراجعه کنید.

آهن ربا

هنگامی که جریان ایجاد می شود یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود ، یک آهنربای الکتریکی گیره های کاغذ را به خود جلب می کند. با حذف جریان و میدان مغناطیسی ، آهنربای الکتریکی آنها را از دست می دهد.

آهنربا الکتریکی نوعی آهنربا است که در آن میدان مغناطیسی توسط جریان الکتریکی تولید می شود. با خاموش شدن جریان ، میدان مغناطیسی ناپدید می شود. آهن ربا معمولاً از تعداد زیادی چرخش سیم با فاصله نزدیک تشکیل شده که میدان مغناطیسی را ایجاد می کنند. پیچ های سیم اغلب در اطراف یک هسته مغناطیسی ساخته شده از یک ماده فرومغناطیسی یا آهنربایی مانند آهن پیچیده می شوند. هسته مغناطیسی شار مغناطیسی را متمرکز کرده و یک آهنربا قدرتمندتر می سازد.

مزیت اصلی آهنربا الکتریکی نسبت به آهنربا دائمی این است که می توان با کنترل میزان جریان الکتریکی سیم پیچ ، میدان مغناطیسی را به سرعت تغییر داد. با این حال ، برخلاف آهنربا دائمی که به هیچ نیرویی احتیاج ندارد ، آهنربای الکتریکی برای حفظ میدان مغناطیسی نیاز به جریان مداوم جریان دارد.

آهن ربا به طور گسترده ای به عنوان اجزای سایر وسایل الکتریکی مانند موتورها ، ژنراتورها ، رله ها ، سلونوئیدها ، بلندگوها ، دیسک های سخت ، دستگاه های MRI ، ابزارهای علمی و تجهیزات جداسازی مغناطیسی استفاده می شود. آهن ربا همچنین در صنعت برای جمع آوری و جابجایی اجسام سنگین آهن مانند قراضه آهن و فولاد به کار می رود. الکترومغناطیس در سال 1820 کشف شد.

مغناطیس ، الکتریسیته و نسبیت خاص

مقاله اصلی: الکترومغناطیس کلاسیک و نسبیت خاص

به عنوان یک نتیجه از نظریه نسبیت خاص انیشتین ، برق و مغناطیس با هم پیوند اساسی دارند. هر دو مغناطیس فاقد برق و برق بدون مغناطیس ، با نسبیت خاص مطابقت ندارند ، به دلیل تأثیراتی از قبیل انقباض طول ، اتساع زمان ، و وابسته بودن سرعت نیروی مغناطیسی. با این حال ، وقتی هر دو الکتریسیته و مغناطیس مورد توجه قرار گیرند ، تئوری حاصل (الکترومغناطیس) کاملاً با نسبیت خاص مطابقت دارد. به طور خاص ، پدیده ای که از نظر یک مشاهده گر کاملاً الکتریکی یا مغناطیسی به نظر می رسد ، ممکن است ترکیبی از هر دو به شخص دیگر باشد ، یا به طور کلی سهم نسبی برق و مغناطیس به مراحل مرجع بستگی دارد. بنابراین ، نسبیت خاص ، برق و مغناطیس را به یک پدیده جدا نشدنی بنام الکترومغناطیس مخلوط می کند ، مشابه این که چگونه نسبیت فضا و زمان را به زمان زمان می آمیزد.

تمام مشاهدات مربوط به مغناطیس مغناطیسی در مورد آنچه ممکن است در اصل مغناطیس تلقی شود ، اعمال می شود ، اغتشاشات در میدان مغناطیسی لزوماً با یک میدان الکتریکی غیر صفر همراه است و با سرعت نور منتشر می شود.