Elkarrekintza Magnetikoa: Imanak, Eremuak eta Indarrak

Elkarrekintza Magnetikoa

Oinarrizko Fenomeno Magnetikoak

XI. eta XII. mendeetan iparrorratzak nabigatzeko erabiltzen hasi ziren. Tresna hau, iman bat den orratz imandu batez osatua, ezinbestekoa izan zen itsas bidaietarako. Gaur egun ere, magnetismoa oso garrantzitsua da: informazioa ordenagailuetako disko magnetikoetan gordetzen dugu, partikulak azeleratzeko eremu magnetikoak sortzen ditugu...

Imanak burdina erakartzeko gai den gorputza da. Korronte elektrikoak ere propietate magnetikoak ditu, karga elektrikoen higiduran oinarrituak. Aurkitutako lehen iman naturala magnetita izan zen. Burdina, kobaltoa eta nikela iman artifizial bihur daitezke.

Imanen ezaugarriak:

• Iman batean indar gehiena poloetan dago (Ipar eta Hego poloak).
• Imanen artean sortzen diren indarrak, indar magnetikoak dira. Polo berdinak aldaratu eta desberdinak erakarri egiten dira.
• Iman bakoitzak eremu magnetiko bat sortzen du, eta eremu horretan beste iman bat jartzean, indar bat agertzen da.
• Iman bakoitzak bi polo ditu. Imana puskatzen bada, zati bakoitzak beste bi polo sortzen ditu.
• Eremu magnetikoa indar-lerro itxiekin irudikatzen da, ipar polotik hego polora.
• Iman artifizialak era askotan fabrika daitezke: korronte elektrikoak sortutako imantazioa, kontaktu bidezkoa...

Lurraren Magnetismoa

1600. urtean, William Gilbertek iparrorratzaren funtzionamendua azaldu zuen, Lurra iman erraldoi bat zela esanez. Lurraren edozein tokitan, iparrorratzaren orratz imanduaren iparra ipar geografikorantz orientatzen da. Lurraren eremu magnetikoaren indukzio-lerroak hego polo geografikotik ipar polo geografikora doaz. Lurraren ipar polo geografikoa hego polo magnetikoa da, eta hego polo geografikoa ipar polo magnetikoa.

Ipar-hego polo geografikoak ez datoz bat ipar-hego polo magnetikoekin. Munduko ardatz magnetikoa mugitzen ari da.

Oersted-en Esperimentua

Korronte elektrikoak iparrorratzaren orratz imandua desbideratzen du. Korrontearen intentsitatea handiagoa izan, orduan eta desbideraketa handiagoa izango da. Esperimentu honek elektrizitatea eta magnetismoa erlazionatuta daudela frogatu zuen. Karga elektriko higikor batek bere inguruan eremu magnetiko bat sortzen du. Beraz, korronte elektrikoak iman baten portaera du eta eremu magnetikoa sortzen du.

Eremu Magnetikoa. Indar Magnetikoa Higitzen Ari Den Karga Baten Gainean. Lorentzen Indarra.

Eremu magnetikoa iman edo korronte elektriko batek bere inguruan sortzen duen perturbazioa da. Eremu magnetikoan higitzen den karga batek indar magnetikoa jasaten du. Imanek ere indar magnetikoa jasaten dute eremu magnetikoetan. Pausagunean dauden kargak, aldiz, ez dute indar hori jasaten.

Eremu magnetikoaren intentsitatea B bektoreak definitzen du (T).

Eremu magnetiko batean q karga bat jartzen badugu:

• Karga geldirik badago, ez du indarrik jasaten.
• Karga higiduran badago, indar magnetikoa jasaten du:
  • Kargaren balioarekiko proportzionala da.
  • v abiadurarekiko perpendikularra da.
  • Modulua v eta B bektoreen arteko angeluaren menpekoa da: 0º-tan nulua da, eta 90º-tan maximoa.

Indukzio magnetikoa (B):

• Norabidea: kargen gainean indar magnetiko nulua dagokion abiaduraren norabidea da.
• Norantza: q positiboa bada, eskuineko eskuaren araua erabiltzen da. Negatiboa bada, indarrak norabide berean baina aurkako norantzan eragiten du.
• Modulua: B = F / q·v·sin(α) (T).

Eremu magnetikoaren adierazpen grafikoa: indukzio-lerroek eremu magnetikoa nolakoa den erakusten dute.

• B bektorea indukzio-lerroen tangentea da.
• Eskualde bateko dentsitatea, moduluaren proportzionala da.

Eremu magnetikoaren eta elektrikoaren arteko desberdintasunak:

• Eremu magnetikoaren lerroak itxiak dira; elektrikoarenak, irekiak.
• Indukzio-lerroek ez dute indar magnetikoaren norabidea adierazten. B bektorearen perpendikularrak dira.

Lorentzen indarra:

• Higitzen ari den karga batek eremu magnetikoan jasaten duen indarra da.
• Modulua: F = q·v·B·sin(α)
• Norabidea: v x B biderketa bektorialak determinatzen du. Indar magnetikoa kargaren abiaduraren eta eremu magnetikoaren perpendikularra da.

Kargari eragiten dion indar magnetikoa beti da kargaren abiaduraren perpendikularra. Beraz, ez du lanik egiten.

Partikula Kargatuen Higidura Eremu Magnetiko Uniformeetan

Eremu magnetiko uniforme batean (B) dagoen m masa eta q karga duen partikula batek, eremuarekiko perpendikularra den v abiadura badu, indar magnetiko bat jasango du. Abiadura konstantea izango da, baina norabidea aldatuko da. Partikulak higidura zirkular uniformea egingo du.

R = m·v / q·B

T = 2·π·r / v

Higidura zirkularraren norantza eremuaren norantzaren eta karga elektrikoaren zeinuaren araberakoa da. Eremua uniformea bada eta karga ez bada horrekiko perpendikularra higitzen, ibilbidea helikoidala izango da.

Indar Magnetikoak Korronte Elektriko Baten Gain Duen Eragina

Korrontearen norantza konbentzionala karga positiboena da. B eremuan dagoen L luzerako eroale metaliko batetik I korrontea pasatzen bada, eta horko elektroiek v abiadura badute, eremua zeharkatzeko denbora t = L / v izango da.

Eremua zeharkatzen duen karga kantitatea Q = I·t = I·L / v

Lorentzen indarra: F = Q·v·B·sin(α) = I·L·B·sin(α)

α eroalearen eta eremu magnetikoaren arteko angelua da.

Korronte Zuzen eta Paraleloen Arteko Elkarrekintza

Norantza bereko bi korronte zuzen eta paraleloek (I₁ eta I₂) elkar erakartzen dute. Norantza desberdinekoek, aldaratu.

Luzera mugagabeko bi korronteren arteko elkarrekintza indarraren modulua:

F = μ·I₁·I₂·L / 2·π·d

Luzera unitarioko indarra:

F / L = μ·I₁·I₂ / 2·π·d

Eremu Elektriko eta Magnetikoaren Arteko Antzekotasunak eta Desberdintasunak

Desberdintasunak:

• Eremu elektrikoa geldirik eta higiduran dauden kargak sortzen dute; magnetikoa, bakarrik higiduran daudenek.
• Eremu elektrikoak geldirik edo higiduran dagoen edozein kargari eragiten dio; magnetikoak, higiduran daudenei.
• Eremu elektrikoaren lerroak irekiak dira; magnetikoarenak, itxiak.
• Indar elektrikoa eremu bektorearen norabide berekoa da; indar magnetikoa, eremu bektorearekiko perpendikularra.

Antzekotasunak:

• Bi eremuetan kargengan indarrak eragiten dituzte.
• Dipolo elektrikoak eta magnetikoak daude.
• Dipoloak eremuaren norantzaren arabera orientatzen dira.
• Eremu elektriko aldakor batek eremu magnetikoa sortzen du, eta alderantziz.