Gaya Magnetik dan Dipol

Medan magnet memberikan gaya pada muatan dan arus yang bergerak, serta torsi yang menyelaraskan dipol magnetik.

Definition

Gaya magnetik adalah bagian dari gaya Lorentz yang bergantung pada kecepatan yang bekerja pada muatan dan arus bergerak; dipol magnetik, yang dicirikan oleh momen dipolnya, mengalami torsi yang cenderung menyelaraskannya dengan medan dan gaya dalam medan yang tidak seragam.

Scope

Topik ini mencakup bagian magnetik dari gaya Lorentz pada muatan bergerak, gaya dan torsi pada konduktor pembawa arus, momen dipol magnetik dan energi, gaya, serta torsinya dalam suatu medan, dan medan yang dihasilkan oleh dipol. Ini mencakup mengapa gaya magnetik tidak melakukan kerja dan perkiraan dipol untuk loop arus yang jauh.

Core questions

• Bagaimana medan magnet membelokkan muatan bergerak dan kawat pembawa arus?
• Mengapa gaya magnetik tidak melakukan kerja pada muatan titik?
• Bagaimana dipol magnetik merespons medan yang seragam dan tidak seragam?

Key concepts

• Gaya Lorentz
• gerak siklotron
• gaya pada arus
• momen dipol magnetik
• torsi pada dipol
• medan dipol

Key theories

Gaya Lorentz (bagian magnetik)

Muatan yang bergerak dalam medan magnet merasakan gaya yang tegak lurus terhadap kecepatan dan medannya, menyebabkan gerak melingkar atau heliks; karena selalu tegak lurus terhadap kecepatan, gaya magnetik tidak melakukan kerja.

Dipol magnetik dalam medan

Loop arus berperilaku sebagai dipol magnetik yang mengalami torsi yang menyelaraskannya dengan medan dan, dalam medan yang tidak seragam, gaya netto; medannya yang jauh memiliki bentuk dipol universal.

Clinical relevance

Gaya magnetik menggerakkan motor listrik, spektrometer massa, siklotron, dan sensor efek Hall, sementara interaksi dipol magnetik mendasari perilaku kompas, resonansi magnetik, dan penyelarasan material magnetik.

History

Ampère menjelaskan gaya antar arus pada tahun 1820-an dan memodelkan magnetisme sebagai hasil dari arus yang bersirkulasi. Gaya yang bergantung pada kecepatan pada muatan diklarifikasi oleh Lorentz sekitar tahun 1900, melengkapi gambaran klasik yang kemudian dinamakan gaya Lorentz.

Key figures

• Hendrik Lorentz
• André-Marie Ampère
• Michael Faraday

Seminal works

• jackson1998
• griffiths2017

Frequently asked questions

Mengapa gaya magnetik tidak melakukan kerja?

Gaya magnetik pada muatan selalu tegak lurus terhadap kecepatannya, sehingga mengubah arah gerak tetapi tidak kecepatannya, dan oleh karena itu tidak mentransfer energi ke muatan.

Apa itu momen dipol magnetik?

Ini adalah vektor yang mencirikan loop arus kecil atau magnet, sama dengan arus dikalikan luas loop untuk sebuah loop; ini menentukan torsi yang dirasakan objek dalam medan dan kekuatan medan dipol yang dihasilkannya.