สนามแม่เหล็กของสายไฟที่มีกระแสไหลผ่านและกฎBiot-Savart
| English | ไทย |
|---|---|
| permeability/ˌpɜːməˈbɪlɪti/ | permeability |
| Biot–Savart law/ˈbɪɒt ˈsævɑːt lɔː/ | กฎไบโอ-ซาวาร์ |
| solenoid/ˈsəʊlənɔɪd/ | โซเลนอยด์ |
สายไฟที่มีกระแสไฟฟ้ากลายเป็นแม่เหล็ก
- ในปี ค.ศ. 1820 Oersted เห็นเข็มทิศกระตุกข้างสายไฟที่มีกระแสไหล
- ประจุที่เคลื่อนที่ — หรือ กระแสไฟฟ้า — สร้างสนามแม่เหล็กของตัวเอง
- ดังนั้นไฟฟ้าและแม่เหล็กคือสองด้านของสิ่งเดียวกัน
- บทเรียนนี้จะหาค่าสนามที่กระแสไฟฟ้าสร้างขึ้น
สายไฟที่มีกระแสไหลผ่าน会产生สนามแม่เหล็กของตัวเอง
Oersted แสดงให้เห็นว่ากระแสเบี่ยงเบนเข็มทิศ — มันสร้างสนาม
สนามเป็นวงรอบสายตรง
- รอบสายตรงยาว สนามจะเกิดเป็น วงกลม: $B = \dfrac{\mu_0 I}{2\pi r}$
- $\mu_0$ คือ ความไวต่อแม่เหล็ก ของสุญญากาศ
- สนามจะแรงขึ้นใกล้สายและลดลงเมื่อ $1/r$
- ชี้นิ้วโป้ง ขวา ตามกระแส; นิ้วมือนิ้วอื่นๆ จะม้วนตามทิศทาง $\vec B$
สนามแม่เหล็กรอบสายไฟตรงยาวจะสร้างรูปทรง:
เส้นสนามวนรอบสาย; $B = \mu_0 I/2\pi r$
ความเข้มสนามสายตรงลดลงตามระยะห่างดังนี้:
$B = \mu_0 I/2\pi r$ — การลดลงแบบ $1/r$
ลวดนำ $10\ \text{A}$. ที่ $r = 0.2\ \text{m}$, $B = \mu_0 I/2\pi r$ ด้วย $\mu_0 = 4\pi\times10^{-7}$. จงหา $B$ (ในหน่วย μT).
$B = \dfrac{(4\pi\times10^{-7})(10)}{2\pi(0.2)} = 1\times10^{-5}\ \text{T} = 10\ \mu\text{T}$.
กฎ Biot–Savart
- เพื่อหาสนามจากรูปร่างใดๆ ให้บวกผลรวมของส่วนย่อยๆ ของกระแส
- แต่ละองค์ประกอบ $I\,d\vec\ell$ สร้างสนามเล็กๆ $d\vec B$ — это กฎ Biot–Savart-
- ค่าลดลงตาม $1/r^2$ จากแต่ละองค์ประกอบ เหมือนกับกฎของคูลอมบ์
- ทำอินทิกรัลทั่วทั้งสายเพื่อหาสนามรวม
วงจรและโซเลนอยด์รวมสนามเข้าด้วยกัน
- บิดลวดให้เป็นวงกลม แล้วเส้นสนามแม่เหล็กจะรวมตัวผ่านศูนย์กลาง
- เมื่อจัดขดลวดหลายขดเข้าด้วยกันเป็น โซเลนอยด์ สนามแม่เหล็กภายในจะมีความแรงและเป็นระเบียบ
- โซเลนอยด์ behaves类似于条形磁铁，具有N极和S极。
- จำนวนขดลวดมากขึ้นหรือกระแสไฟฟ้ามากขึ้นจะทำให้แม่เหล็กไฟฟ้ามีความแรงมากขึ้น
สนามแม่เหล็กของสายไฟ
สนามแม่เหล็กรอบสายยาวตรงอ่อนลงตามระยะหนึ่งหารด้วยระยะห่างจากมัน
ลูปกระแสจำนวนมากเรียงซ้อนกันสร้าง ____, ซึ่ง behaving เหมือนแท่งแม่เหล็ก
โซเลนอยด์รวมสนามเข้าไปภายในที่แข็งแรงและสม่ำเสมอ
เลือก ทุก ข้อความที่ถูกต้องเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กของกระแสไฟฟ้ายึดตามกฎของแอมป์.
เส้นวงกลม, การอินทิเกรตไบโอ-ซาวาร์ต, โซลินอยด์ = แท่งแม่เหล็ก. สนามพันรอบ ไม่ใช่พุ่งออกด้านนอก.
Fields add as vectors
- When several currents are near, their fields superpose.
- บวกเวกเตอร์ $\vec B$ จากแต่ละแหล่งที่จุดที่ต้องการ考察
- สายไฟขนานสองเส้นสามารถเสริมหรือหักล้างกันระหว่างกันได้
- การ叠加นี้คือวิธีที่เราสร้างสนามจริงใดๆ ขึ้นมา
หาสนาม $0.1\ \text{m}$ จากสายไฟที่ไหลกระแส $5\ \text{A}$. ($\mu_0 = 4\pi\times10^{-7}$.)
- $B = \dfrac{\mu_0 I}{2\pi r} = \dfrac{(4\pi\times10^{-7})(5)}{2\pi(0.1)}$.
- $B = 1\times10^{-5}\ \text{T}$, ล้อมรอบสายไฟ.
สนามของสายตรงลดลงตาม $1/r$ (ไม่ใช่ $1/r^2$) และพัน รอบ สายไฟแทนที่จะชี้ออกไปด้านนอก อย่าจินตนาการว่าเส้นสนามแม่เหล็กพุ่งออกเหมือนเส้นสนามไฟฟ้าจากประจุ — มันเป็นวงกลมปิด
กระแสไฟฟ้าสร้างสนามแม่เหล็ก: สายตรงให้เส้นวงกลมที่มี $B = \mu_0 I / 2\pi r$ (กฎมือขวา, ความไวต่อสนามแม่เหล็ก $\mu_0$). กฎของบิออ-ซาวาร์ต์ รวมผลของแต่ละส่วนกระแส; โซเลนอยด์รวมสนามให้เป็นรูปแท่งแม่เหล็ก. สนาม ซ้อนทับ กันได้