نیروهای مغناطیسی و دوقطبیها
میدانهای مغناطیسی بر بارهای متحرک و جریانها نیرو وارد میکنند و گشتاورهایی ایجاد میکنند که دوقطبیهای مغناطیسی را همراستا میسازند.
Definition
نیروی مغناطیسی بخش وابسته به سرعت نیروی لورنتس است که بر بارهای متحرک و جریانها وارد میشود؛ یک دوقطبی مغناطیسی، که با گشتاور دوقطبی خود مشخص میشود، گشتاوری را تجربه میکند که تمایل دارد آن را با میدان همراستا کند و در یک میدان غیریکنواخت نیرویی را تجربه میکند.
Scope
این موضوع شامل بخش مغناطیسی نیروی لورنتس بر بارهای متحرک، نیرو و گشتاور بر رساناهای حامل جریان، گشتاور دوقطبی مغناطیسی و انرژی، نیرو و گشتاور آن در یک میدان، و میدان تولید شده توسط یک دوقطبی است. همچنین شامل چرایی عدم انجام کار توسط نیروی مغناطیسی و تقریب دوقطبی برای حلقههای جریان دوردست میشود.
Core questions
- چگونه یک میدان مغناطیسی بارهای متحرک و سیمهای حامل جریان را منحرف میکند؟
- چرا نیروی مغناطیسی بر یک بار نقطهای کاری انجام نمیدهد؟
- دوقطبیهای مغناطیسی چگونه به میدانهای یکنواخت و غیریکنواخت پاسخ میدهند؟
Key concepts
- نیروی لورنتس
- حرکت سیکلوترونی
- نیرو بر جریان
- گشتاور دوقطبی مغناطیسی
- گشتاور بر دوقطبی
- میدان دوقطبی
Key theories
- نیروی لورنتس (بخش مغناطیسی)
- باری که در یک میدان مغناطیسی حرکت میکند، نیرویی عمود بر هر دو سرعت و میدان خود احساس میکند که باعث حرکت دایرهای یا مارپیچی میشود؛ از آنجا که همیشه عمود بر سرعت است، نیروی مغناطیسی کاری انجام نمیدهد.
- دوقطبی مغناطیسی در یک میدان
- یک حلقه جریان مانند یک دوقطبی مغناطیسی عمل میکند که گشتاوری را تجربه میکند که آن را با میدان همراستا میکند و در یک میدان غیریکنواخت، نیروی خالصی را تجربه میکند؛ میدان دوردست آن شکل دوقطبی جهانی را دارد.
Clinical relevance
نیروهای مغناطیسی موتورهای الکتریکی، طیفسنجهای جرمی، سیکلوترونها و حسگرهای اثر هال را به حرکت در میآورند، در حالی که برهمکنشهای دوقطبی مغناطیسی زیربنای رفتار قطبنما، رزونانس مغناطیسی و همراستایی مواد مغناطیسی هستند.
History
آمپر در دهه ۱۸۲۰ نیروهای بین جریانها را توصیف کرد و مغناطیس را ناشی از جریانهای چرخشی مدلسازی کرد. نیروی وابسته به سرعت بر بارها توسط لورنتس در حدود سال ۱۹۰۰ روشن شد و تصویر کلاسیک را که بعدها نیروی لورنتس نام گرفت، تکمیل کرد.
Key figures
- Hendrik Lorentz
- André-Marie Ampère
- Michael Faraday
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- griffiths2017
Frequently asked questions
- چرا نیروی مغناطیسی کاری انجام نمیدهد؟
- نیروی مغناطیسی بر یک بار همیشه عمود بر سرعت آن است، بنابراین جهت حرکت را تغییر میدهد اما سرعت را نه، و در نتیجه هیچ انرژی به بار منتقل نمیکند.
- گشتاور دوقطبی مغناطیسی چیست؟
- این یک بردار است که یک حلقه جریان کوچک یا آهنربا را مشخص میکند، برای یک حلقه برابر با جریان ضربدر مساحت حلقه است؛ این گشتاور را که جسم در یک میدان احساس میکند و قدرت میدان دوقطبی که تولید میکند را تعیین میکند.