Dans cet article, nous allons discuter de quelques exemples de force magnétique et comprendre son application plus en détail.
Voici une liste de quelques exemples et applications d'une force magnétique que nous utilisons souvent et que nous travaillons essentiellement sur l'application d'une force magnétique :
Exemples de la force magnétique et de certaines applications
La force magnétique peut être convertie en une autre forme telle que mécanique à mécanique en attraction et en répulsion; mécanique à électrique dans les générateurs, les microphones ; électrique à mécanique dans les moteurs, haut-parleurs ; mécanique pour chauffer l'énergie comme les courants de Foucault, les dispositifs de couple d'hystérésis, etc. et donc une force magnétique a une large application dans les industries, les usines, les appareils électroniques, les laboratoires, etc. Examinons quelques exemples de la force magnétique.
Deux aimants en barre
La bar aimant a deux pôles, un pôle de l'aimant porte plus de nombre de protons ayant une charge positive, le rendant ainsi positif, et un autre pôle constitue plus de nombre d'électrons, donc chargés négativement.
Le pôle positif de l'aimant aura tendance à attirer vers le pôle négatif d'un autre aimant, car le pôle positif avec le plus grand nombre de protons aura tendance à attirer les électrons d'un autre pôle de l'aimant vers lui et vice versa, montrant ainsi les deux forces d'attraction l'un vers l'autre.
De même, lorsque deux pôles positifs ou négatifs sont rapprochés l'un de l'autre, cela montrera une répulsion car le pôle ayant déjà la majorité des protons n'acceptera pas plus de protons vers lui, ou un pôle avec la majorité des électrons n'attirera pas plus d'électrons vers lui, d'où la force de répulsion est vue par les deux pôles de l'aimant.
Cela suit la troisième loi de Newton, selon laquelle "Chaque action a une réaction égale et opposée." grandeur de la force subie par chacun des pôles lors de l'attraction ou de la répulsion est toujours égale, et la force agit toujours dans le sens opposé.
Si le pôle positif de l'aimant est rapproché de l'objet neutre, les électrons de l'objet seront attirés vers les charges positives se rassemblant ainsi d'un côté de l'objet et repoussant les protons loin de lui, laissant les protons de l'autre côté. Et ainsi, les protons et les électrons seront séparés de l'objet neutre formant deux pôles différents des particules chargées.
Fil porteur de courant
Le schéma ci-dessus représente le conducteur de longueur « L » transportant un courant « I » placé dans le champ magnétique. Lors de l'application de courant, les charges dans le conducteur montreront une certaine mobilité et un effet ainsi produit en raison de la présence d'un champ magnétique est appelé électromagnétisme. La force exercée sur l'unité de longueur du fil est donnée par
F=I(L*B)
Si est un angle entre le fil porteur de courant et la direction d'un champ magnétique, alors l'amplitude de la force est
F=ILB\sinθ
Cette équation montre la relation entre le courant et un champ magnétique.
Deux fils porteurs de courant parallèles
Considérons deux fils porteurs de courant placés en parallèle. Le champ magnétique produit par un fil porteur de courant 1 à une distance r de celui-ci est donné par
B=µ0I1/2πr
La force subie en raison de la présence du deuxième fil porteur de courant en parallèle avec le premier courant porteur I2 is
F=je2LB1
F=µ0I1I2L/2πr
La force par unité de longueur
F/L=F=µ0I1I2/2πr
Les deux fils montreront une certaine force d'attraction lorsque le courant circulant dans les deux fils est dans la même direction, de même, les deux se repousseront si la direction du courant est dans la direction opposée.
Quelques applications du champ magnétique
Compas
Une boussole est un appareil utilisé pour trouver la direction. Il se compose d'un aiguille magnétique monté sur une petite épingle qui pointe toujours vers le pôle Nord de la Terre. Puisque le champ magnétique terrestre est positionné dans la direction nord-sud, l'aiguille magnétique s'aligne en collaboration avec l'effet magnétique ressenti en raison du champ magnétique terrestre.
Scanners IRM
Les appareils d'imagerie par résonance magnétique sont largement utilisés dans les diagnostics médicaux. Ils produisent de gros champ magnétique et sont utilisés pour prendre des photos des organes humains pour des études détaillées en passant les ondes radio.
Moteurs électriques
Une bobine dans un moteur génère un champ magnétique lors de l'application de courant. Le champ magnétique produit ainsi induit une force magnétique avec l'aimant qui provoque le mouvement ou la rotation du moteur. Donc, fondamentalement, la force magnétique est utilisée par le moteur pour créer de l'énergie mécanique à partir de l'énergie électrique.
Orateurs
Haut-parleur, les microphones sont des appareils dotés d'un électro-aimant qui convertit le signal électrique en son audible. L'électro-aimant est comme une bobine, lorsque le courant circule à travers cette bobine, il produit un champ magnétique. Cette bobine attire et repousse fréquemment l'aimant pour produire un effet audio.
Réfrigérateurs
Les réfrigérateurs ont un aimant intégré dans leur porte composé de céramiques ferromagnétiques faibles comme la ferrite de baryum ou la ferrite de strontium. De ce fait, la porte du réfrigérateur est toujours susceptible de se fermer d'elle-même chaque fois que le réfrigérateur est ouvert.
un micro-ondes
Les fours ont un magnétron qui est un tube à vide conçu pour générer ou amplifier les micro-ondes en contrôlant le flux d'un électron en appliquant un champ magnétique externe. Un aimant est placé autour de ce tube à vide qui fournit une force magnétique et fait bouger les électrons en boucle. Générant ainsi de la chaleur et cuisant les aliments.
Véhicules
La voiture utilise la propriété électromagnétique à l'intérieur du moteur pour son mouvement. Une bobine magnétique est fixée à un axe. En tournant cette bobine magnétique, les roues sont également amenées à tourner, contrôlant ainsi la direction de la voiture.
Ventilateurs
Les aimants dans le rotor d'un ventilateur sont repoussés par les stators qui augmentent le mouvement du rotor. Le courant électrique commute l'un des ensembles d'aimants et, par conséquent, le rotor et le stator se repoussent l'un de l'autre à chaque cycle du rotor. Ceci est réalisé par l'application de la force magnétique.
Force magnétique
La force magnétique est l'une des quatre forces fondamentales. La force magnétique agit perpendiculairement au mouvement des particules, s'opposant ainsi au mouvement des charges ; par conséquent, les particules chargées ont tendance à dévier en raison de la force magnétique.
La force magnétique dépend de la charge et de la vitesse de la particule dans un champ magnétique et du champ externe appliqué au conducteur et est donnée par F=qvB. En présence du champ extérieur, les électrons et les protons s'alignent en fonction du champ appliqué. La densité de champ magnétique dépend de la densité d'un flux magnétique traversant par unité de section transversale du matériau.
Types de force magnétique
1) Force d'attraction : lorsque deux pôles de charges différentes sont achetés à proximité, les deux pôles ont tendance à s'attirer l'un vers l'autre. La force exercée par les pôles les uns sur les autres est appelée force d'attraction.
2) Force répulsive : lorsque les deux pôles de charges similaires sont achetés à proximité, les pôles se repoussent l'un de l'autre. La force ressentie sur chacun des pôles est appelée force de répulsion.
Théorie et classification des matériaux magnétiques
Selon le principe d'exclusion de Pauli, "Aucun électron n'aura le même nombre quantique. Pas plus de deux électrons peuvent occuper la même orbitale. Les électrons présents dans la même orbitale doivent avoir un spin opposé ou antiparallèle. »
Les électrons s'apparient avec les électrons ayant un spin opposé et annulant le moment magnétique produit les uns par les autres. Eh bien, l'électron non apparié montre le mouvement de spin et orbital de l'atome et donne la direction du champ magnétique.
En fonction du nombre d'électrons libres disponibles, divers matériaux présentent des caractéristiques magnétiques différentes. Si le nombre d'électrons non appariés disponibles est plus grand, les effets magnétiques observés dans le matériau s'intensifieront également. Les matériaux sont classés comme suit : -
Diamagnétique: Les matériaux diamagnétiques montrent la force de répulsion sur les deux pôles d'un aimant. Ces matériaux ont tendance à s'opposer au flux magnétique à travers eux et sont donc repoussés par la force magnétique. Exemples : Carbone, Or, Argent, eau, etc.
Paramagnétique: Les matériaux paramagnétiques ne présentent des propriétés d'aimantation que lorsqu'une forte force magnétique leur est appliquée. Ils sont faiblement attirés par l'un ou l'autre des pôles d'un aimant. Exemples : Oxygène, Aluminium, laiton, etc.
Ferromagnétique: Les matériaux ferromagnétiques sont fortement magnétisés matériaux. Ils ont de nombreux électrons non appariés qui sont alignés, formant des colonies de charges et devenant ainsi très attractifs. Ils peuvent conserver leur aimantation et même devenir un aimant. Exemples : Fer, Nickel, Cobalt, etc.
De quels facteurs dépend la force magnétique
La force magnétique dépend essentiellement de l'amplitude de la charge, de la vitesse d'une particule chargée et de la force magnétique externe. Dans la région électromagnétique, cette force est décrite comme la force de Lorentz et est représentée par :
F=q(E+v*B)
Force due au champ magnétique est donné comme
F=qvB
La grandeur de la force magnétique
F=qvB péché θ
Où θ varie de 0 à 1800 et <1800.
La direction de la force est déterminée à l'aide de la règle de la main droite et de la règle de la main droite de Fleming, comme indiqué ci-dessous,
Règle de préhension de la main droite
La main droite est imaginée comme le conducteur porteur de courant. La direction du courant est symbolisée par le pouce et les lignes de champ parcourent le conducteur en formant des cercles concentriques comme on le voit sur la figure.
La règle de la main droite de Fleming
Dans la règle de la main droite de Fleming, le pouce indique la direction de la force, tandis que l'index et le majeur indiquent respectivement la direction du champ magnétique et du courant électrique.
Pour un conducteur porteur de courant placé dans un champ magnétique, la force subie sur une unité de longueur de section transversale du fil est donnée par
F=qvB péché θ
car vitesse = distance/temps
Par conséquent, nous pouvons réécrire l'équation ci-dessus comme:
F = a/LTBsin θ
Le courant est défini comme une charge par unité de temps et donné par I=q/t
Par conséquent, F=BILsin θ
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Foire aux Questions
Quelle force est une force magnétique ?
La force magnétique dépend de la majorité des porteurs de charge, de la direction d'un champ et du courant.
La force magnétique est essentiellement la force d'attraction et de répulsion entre les particules chargées positivement et négativement.
Considérons un fil placé entre les deux pôles de l'aimant. Si le courant circulant dans un fil est de 15A, trouvez l'amplitude et la direction de la force subie sur 10 mm de longueur du même fil si le champ magnétique est de 0.2T.
Un champ magnétique est perpendiculaire à la direction du courant circulant dans le fil, donc
péché θ=1
La force subie sur une section de 10 mm du fil est
F=BIL=0.2T*15A*0.01m=0.01N
Si les lignes de champ magnétique se dirigent vers le nord et que l'accélération des électrons est perpendiculaire à la direction du champ, alors la force est exercée vers l'extérieur.
Quel matériau est utilisé pour fabriquer un aimant en fer à cheval ?
Un aimant en fer à cheval est un aimant en forme de U et les deux pôles sont dans la même direction, ce qui contribue à créer un champ magnétique puissant.
Il est composé d'AlNiCo un alliage de fer et une barre de fer est fixée aux deux pôles de l'aimant pour éviter la démagnétisation. Ceci était auparavant utilisé dans les fours à micro-ondes dans le tube magnétron.
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Bonjour, je m'appelle Akshita Mapari. J'ai fait une maîtrise en sciences. en physique. J'ai travaillé sur des projets comme la modélisation numérique des vents et des vagues lors d'un cyclone, la physique des jouets et des machines à sensations mécanisées dans un parc d'attractions basé sur la mécanique classique. J'ai suivi une formation sur Arduino et réalisé quelques mini projets sur Arduino UNO. J'aime toujours explorer de nouvelles zones dans le domaine scientifique. Personnellement, je crois qu'apprendre est plus enthousiaste lorsqu'il est appris avec créativité. En dehors de cela, j'aime lire, voyager, gratter de la guitare, identifier les rochers et les strates, photographier et jouer aux échecs.