Natężenie pola magnetycznego – zrozumienie jego definicji, Calculations and Key Points

NTA niedawno przedłużyła ostatnią datę JEE Main 2020 i to toruje drogę uczniom do wypełnienia formularza zgłoszeniowego, jeśli jeszcze nie. Dzisiaj zajmujemy się ważnym tematem z JEE Main Physics Syllabus i.e. Intensywność pola magnetycznego.

Intensywność pola magnetycznego

Intensywność pola magnetycznego (H) w dowolnym punkcie pola magnetycznego jest zdefiniowana jako siła doświadczana przez jednostkę bieguna północnego w tym punkcie. W prostych słowach, jest to miara tego, jak silne lub słabe jest pole magnetyczne. Jednostką natężenia pola magnetycznego w układzie SI jest amper/metr (A/m).

Według Davida C Jilesa, definicja natężenia pola magnetycznego jest następująca:

JEE Main Previous Papers Mock Test Test Series

16 Total Tests 1 Free Tests

Zdaj darmowy test ➔

„Natężenie lub natężenie pola magnetycznego o wartości 1 ampera na metr jest wytwarzane w środku pojedynczej okrągłej cewki przewodnika o średnicy 1 metra, gdy płynie w niej prąd o natężeniu 1 ampera.”

Gęstość strumienia magnetycznego (B) to moment magnetyczny rozwinięty na jednostkę objętości materiału umieszczonego w polu magnetycznym. Zależność pomiędzy gęstością strumienia magnetycznego a natężeniem pola magnetycznego jest dana przez :

B = μH

Czasami definicja gęstości strumienia magnetycznego i natężenia pola magnetycznego może być myląca. Gęstość strumienia magnetycznego jest miarą liczby linii magnetycznych strumienia, który przechodzi przez punkt na powierzchni. Mierzy się ją w teslach i jest wielkością wektorową.

Oprócz jednostek, B i H są takie same w próżni. Różnica między nimi pojawia się w namagnesowanym materiale. Wewnątrz materiału magnetycznego całkowite pole magnetyczne jest wypadkową BO i BM powstałych w wyniku namagnesowania.

B = BO + BM

= μH + μM

= μ(H+M)

Pętla histerezy

Gdy próbka ferromagnetyczna jest umieszczona w polu magnetycznym, zostaje namagnesowana przez indukcję magnetyczną. Gdy natężenie pola magnetycznego H zmienia się, indukcja magnetyczna B nie zmienia się liniowo. Przenikalność μ nie jest stała i zmienia się wraz ze zmianą H. Zależy ona również od dotychczasowej historii próbki.

Jeśli natężenie pola magnetycznego H zmniejsza się stopniowo do zera, B maleje, ale wzdłuż nowej ścieżki 'ab'. Stwierdza się, że indukcja magnetyczna B nie jest równa zeru nawet po tym, jak natężenie pola H spadnie do zera. Oznacza to, że magnes nie jest rozmagnesowany nawet po usunięciu pola magnetycznego. Indukcję magnetyczną pozostawioną w próbce nazywamy magnetyzmem szczątkowym lub retencyjnością.

Wartość natężenia odwrotnego pola magnetycznego H wymagana do tego, aby magnetyzm szczątkowy próbki stał się zerowy, nazywamy koercyjnością próbki.

Wykres sporządzony w celu przedstawienia zależności pomiędzy natężeniem pola magnetycznego H a gęstością strumienia magnetycznego B dla materiału umieszczonego w polu magnetycznym nazywamy krzywą histerezy. A zamknięty obszar 'abcdef', który reprezentuje cykl namagnesowania próbki ferromagnetycznej nazywamy pętlą histerezy.

Obliczanie natężenia pola magnetycznego w różnych punktach

1. Punkt osiowy

PRACTICE FREE TESTS AT TESTBOOK

1. Punkt ekwatorialny

.

Jak wielkości składowych pionowych F i F1 się znoszą, ich składowe poziome będą się sumować.

So

Bequa = Fcosθ + F1cosθ

= 2Fcosθ

=

Jeśli magnes jest bardzo krótki,

Kluczowe punkty dotyczące natężenia magnetycznego

1. W centrum pojedynczej okrągłej cewki przewodnika o średnicy 1 metra wytwarzane jest pole magnetyczne o natężeniu 1 ampera na metr, gdy płynie w niej prąd o natężeniu 1 ampera.
2. Gęstość strumienia magnetycznego (B) jest momentem magnetycznym rozwiniętym na jednostkę objętości materiału, gdy jest on umieszczony w polu magnetycznym.
3. W próżni, zależność pomiędzy H i B jest dana przez B = μH. Gdzie μ jest stałą przenikalności.
4. Dla materiału magnetycznego umieszczonego wewnątrz pola magnetycznego, zależność ta przyjmuje postać μ(H+M). Gdzie M jest momentem magnetycznym na jednostkę objętości.
5. Zależność pomiędzy B i H jest znana jako krzywa histerezy.
6. Obszar w obrębie krzywej B-H przedstawia energię rozpraszaną na jednostkę objętości w materiale, gdy jest on przeprowadzany przez cykl namagnesowania.
7. Wzór na natężenie pola magnetycznego w punkcie osiowym to
8. Wzór na natężenie strumienia magnetycznego w punkcie równikowym to

To było wszystko o pojęciu natężenia magnetycznego. Proszę pamiętać, że jest to bardzo ważny temat biorąc pod uwagę JEE Main Exam.