قطب های مغناطیس

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
_thehanzo

عضویت : سه‌شنبه ۱۴۰۱/۸/۱۷ - ۲۰:۱۰


پست: 1



قطب های مغناطیس

پست توسط _thehanzo »

سلام چطور میتونیم قطب های مغناطیس پر قدرت و تحت کنترل ایجاد کنیم در حالی قطب مخالف تضعیف شده و کمترین مقدار ممکن باشد

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2396

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

Re: قطب های مغناطیس

پست توسط rohamavation »

من رشته ام نیست و زیاد اطلاعی ندارم و حتی نمره مدارم 14.25 شد منم برات سوال کردم الکترومغناطیس زمانی ایجاد می شود که یک جریان الکتریکی از یک هادی ساده مانند طول سیم یا کابل عبور کند و با عبور جریان از کل هادی میدان مغناطیسی در امتداد کل هادی ایجاد میشه. میدان مغناطیسی کوچک ایجاد شده در اطراف رسانا دارای جهت مشخصیه
بنابراین، لازمه بین جریان عبوری از هادی و میدان مغناطیسی حاصل که در اطراف آن توسط این جریان جریان ایجاد بشه، رابطه برقرار کنیم تا بتوانیم رابطه‌ای را که بین الکتریسیته و مغناطیس وجود دارد در قالب الکترومغناطیس تعریف کنیم.جهت چرخش این میدان مغناطیسی توسط جهت جریانی که از طریق هادی می گذرد کنترل میشه و میدان مغناطیسی مربوطه در نزدیکی مرکز هادی حامل جریان قویتره. این به این دلیل است که طول مسیر حلقه‌ها هر چه از هادی دورتر باشد بیشتر است و در نتیجه خطوط شار ضعیف‌تر تصویر
شک اول: چرا خطوط میدان مغناطیسی منحنی های بسته را تشکیل می دهند؟
فرض باطل است!
. دایره های سیاه در اینجا دو حلقه جاری هستند که به طور تصادفی مرتب شده اند. خط آبی یک خط میدان مغناطیسی منفرد است که برای طول بسیار طولانی ترسیم شده است. هنوز ادامه دارد و به این زودی ها تمام نمی شود.تصویر
خط میدان b
تنها عبارت مهم این است که$\nabla \cdot \vec{B}=0$. این را می توان متفاوت تفسیر کرد: واگرایی یک میدان برداری در یک نقطه را می توان با شار به یک کره بسیار کوچک از حجم V در آن نقطه تقریب زد:
$\nabla \cdot \vec{B}=\lim_{V\to 0}\frac{\oint_S\vec{B}\cdot d\vec{a}}{V}$
(S سطح حجم کره V را در مرکز نقطه مورد نظر، و $d\vec{a}$ نشان دهنده یک عنصر مساحت برداری است). بنابراین، اگر یک خط میدان مغناطیسی به کره کوچک نفوذ کند و به پایان برسد، و مقداری قدر داشته باشد، $\nabla \cdot \vec{B}\neq 0$و شما قانون ماکسول را نقض کرده اید!
اما یک خط میدان مغناطیسی در واقع می تواند پایان یابد. به عنوان مثال، دو شیر برقی تک حلقه را روی هم تصور کنید که در جهت مخالف قرار دارند. همانطور که در این صفحه مشتق شده است، ممکن است داشته باشیم:
$B_z=-\frac{\mu_0 R^2 I}{2((z-a)^2+R^2)^{3/2}}+\frac{\mu_0 R^2 I}{2((z+a)^2+R^2)^{3/2}}$در z=0، فیلد صفر است. در z<0، میدان مثبت و در امتداد محور z است. در z>0، میدان منفی و در امتداد محور z است. بنابراین به وضوح خط میدان به سمت صفر می رود، اما هرگز به آن نمی رسد.
شک دوم: چرا می گوییم قدرت میدان مغناطیسی در جایی که خطوط به هم نزدیکتر هستند بیشتر است؟
صفحه زیر$B=\sqrt{\vec{B}\cdot \vec{B}}$ و $\hat{b}=\vec{B}/B$ را تعریف می‌کند و ثابت می‌کند که در طول یک خط میدانی راه می‌روید:
$\frac{dB}{d\ell}=\hat{b}\cdot \nabla B=-B \nabla \cdot \hat{b}$
اگر خطوط میدان همگرا باشند، $\nabla \cdot \hat{b}<0$ و بنابراین B ​​در قدر افزایش می یابد، و اگر خطوط میدان واگرا شوند، $\nabla \cdot \hat{b}>0$ و بنابراین B ​​در قدر کاهش می یابد. پس اثبات حساب برداری شما وجود دارد.
سوم: چرا پرکننده های آهن دقیقاً طرح میدان مغناطیسی را به دست می آورند؟
این پیچیده تر است. هر براده آهن آهنربایی کوچکی تشکیل می دهد که همسایگان خود را جذب می کند، بنابراین براده های آهن نمی توانند فضا را پر کنند و در عوض در جهت های القا شده توسط میدان مغناطیسی از سر به انتها می پیوندند. بنابراین آنها خطوط را تشکیل می دهند. اینکه کدام خطوط میدان انتخاب می شوند به کل و پویایی زشت موقعیت بستگی دارد.
آخرین شک: نمودار خطوط میدان مغناطیسی که می بینیم (نمودار دوبعدی با منحنی های زیاد)، آیا در واقعیت آن نمودار سه بعدی است؟
بله، معادلات ماکسول در حساب بردارشان فقط به صورت سه بعدی کار می کنند، بنابراین خطوطی که به دست می آورید، به طور کلی، خطوط سه بعدی هستند.
دومین معادله ماکسول این را به ما می گوید
$\nabla \cdot \mathbf B = 0$
با اعمال قضیه واگرایی می توانیم این معادله را به صورت بازنویسی کنیم
$\int_S \mathbf B \cdot d \mathbf S = 0$
آیا می توان یک آهنربای الکتریکی قدرتمند در خانه ایجاد کرد؟ با استفاده از فرومغناطیس اینطور به نظر می رسد... با استفاده از فرمول زیر: $B(Tesla)= k\mu_0nI$. من می دانم که برخی از فرومغناطیس ها مانند آهن می توانند نفوذپذیری بالای 10000 داشته باشند؟
من می دانم که برخی از فرومغناطیس ها مانند آهن می توانند نفوذپذیری بالای 10000 داشته باشند؟
من با نظراتی مخالفم که می گویند بسیار خطرناک و/یا خطرناک است زیرا شامل میدان های انرژی بالا می شود فقط به این دلیل که اینطور نیست!
برای ساخت یک شیر برقی قدرتمند:
بیایید ببینیم: $B =k \mu_0 n I$ افزایش قدرت میدان مغناطیسی:
1. n تعداد چرخش در واحد طول (m در SI) است، سیم به اندازه کافی نازک بگیرید و می توانید این مقدار را بالای 1000 داشته باشید!
2. k یک هسته خوب بگیرید و می توانید این را بالای 1000 داشته باشید! همچنین.
فرض کنید هر دو k و n بالای 1000 باشند، این به ما می دهد:
$B = 0.4 \pi I$
$B = 1.25 I$
فرض کنید سیم awg 38 گرفته اید، مقاومت آن در واحد طول $2.19 \Omega/m$ست، بنابراین مقاومت خالص دستگاه شما $R = 2\pi r n 2.19$ خواهد بود، در اینجا r شعاع حلقه هایی است که برای شیر برقی می سازید.
با فرض اینکه شما یک میخ از مواد با k> 1000 و با قطر مقطع 5 میلی متر دارید و سیم 38 را با دقت روی آن می پیچید، شعاع حلقه شما $2.5 × 10^{-3} m$ متر خواهد بود: 1. مقاومت دستگاه: R=34.4Ω.
2. جریان مورد نیاز:$I = B/1.25A$.
3. ولتاژ مورد نیاز:$V = IR = 27.52 B$
4. توان مورد نیاز:$P = 22 B^2 J$
همه موارد فوق به راحتی در راحتی خانه شما قابل دستیابی هستند، اما این میدان فقط در قلب شیر برقی شما به دست می آید، اگرچه میدان آنها در نزدیکی نقاط انتهایی قابل ملاحظه است، میدان در خارج به میزان $10^{-3}$ کاهش می یابد. . همچنین اگر آن را با استفاده از AC/DC کار کنید، سیم‌ها بسیار داغ و غیرقابل لمس می‌شوند، اگر بخواهید میدان را با افزایش ولتاژ اعمالی افزایش دهید، ممکن است حتی بسوزد.
PS: Ahr باتری را بررسی کنید، تخمینی از مدت زمان کارکرد دستگاهتان قبل از خالی کردن باتری از همه چیز به شما می دهد، فکر می کنم کوتاه باشد.
R: شعاع سیم پیچ، h ارتفاع سیم پیچ، n: چگالی مارپیچ، یعنی تعداد مارپیچ ها در هر ارتفاع.
r: شعاع سیم، A: سطح مقطع سیم.
L: اندازه کل سیم کشی، N: مقدار مارپیچ در سیم پیچ.
R¯: مقاومت کلی سیم پیچ، ρ: مقاومت ماده سیم.
b: میدان مغناطیسی (ofc)، k: نفوذپذیری مغناطیسی نسبی هسته.
V: اختلاف ولتاژ در انتهای سیم پیچ، I: جریان عبوری از سیم پیچ
P: توان تلف شده توسط سیم پیچ.
با در نظر گرفتن این موضوع، برخی فرمول ها مقادیر ما را به هم مرتبط می کنند:
$B = k\mu_0nI,
\quad n = \frac{1}{2r},
\quad L = 2\pi Rnh,
\quad A = \pi r^2,
\quad P = VI,
\quad V = \bar RI,
\quad \bar R = \frac{\rho L}{A}$این فرمول ها از قوانین فیزیکی یا هندسه ساده می آیند. همچنین، می‌توانیم مقدار مارپیچ‌های N را با N=nh مرتبط کنیم. فراموش نکنید که ما می خواهیم توان تلف شده را به حداقل برسانیم و میزان میدان مغناطیسی تولید شده را به حداکثر برسانیم. با در نظر گرفتن این موضوع، ما باید B را اصلاح کنیم و P را پیدا کنیم.
$P =
VI =
\bar RI^2 =
\frac{\rho L}{A}\left(\frac{B}{k\mu_0 n}\right)^2 =
\frac{\rho\cdot 2\pi Rnh}{\pi r^2}\left(\frac{B}{k\mu_0 n}\right)^2 =
\frac{2\rho RhB^2}{nr^2k^2\mu_0^2} =
\frac{4\rho RhB^2}{r k^2\mu_0^2} =
\frac{8\rho RB^2}{k^2\mu_0^2}N$بنابراین، هدف شما این است که تمام متغیرهای مخرج را حداکثر کنید، و برای یک B ثابت، صورت را به حداقل برسانید تا توان مورد نیاز برای کار کردن با چنین چیزی را به حداقل برسانید. در واقع برای من بسیار جالب است که r باید حداکثر شود، تا بتوان P را برای یک B ثابت به حداقل رساند. شهود در غیر این صورت می گوید، اینطور نیست؟ شما می توانید همین کار را برای ولتاژ انجام دهید:
$V =
\bar R I =
\frac{\rho L}{A}\frac{B}{k\mu_0 n} =
\frac{\rho\cdot 2\pi Rnh}{\pi r^2}\frac{B}{k\mu_0 n} =
\frac{2\rho RhB}{k\mu_0r^2}$و در آخر، برای یافتن جریان لازم، رابطه مستقیم با میدان مغناطیسی دارد:
$I = \frac{B}{k\mu_0n} = \frac{2rB}{k\mu_0}$
بدین وسیله نتایج نهایی ما:
$I = \frac{2rB}{k\mu_0},\quad\quad
V = \frac{2\rho RhB}{k\mu_0r^2},\quad\quad
P = \frac{4\rho RhB^2}{r k^2\mu_0^2} =
\frac{8\rho RB^2}{k^2\mu_0^2}N$.
تصویر

نمایه کاربر
MRT

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۸۶/۴/۲۱ - ۱۸:۱۷


پست: 2097

سپاس: 93


تماس:

Re: قطب های مغناطیس

پست توسط MRT »

_thehanzo نوشته شده:
سه‌شنبه ۱۴۰۱/۸/۱۷ - ۲۰:۱۹
سلام چطور میتونیم قطب های مغناطیس پر قدرت و تحت کنترل ایجاد کنیم در حالی قطب مخالف تضعیف شده و کمترین مقدار ممکن باشد
هسته فرومغناطیس باید مخروطی شکل باشد تا در چگالی مغناطیسی اختلاف ایجاد شود.
با توجه به ماده 8 قوانین تالار گفتمان شبكه فیزیك هوپا :

ارايه انديشه‌هاي نو در فيزيك و متافيزيك ، رياضيات مختص فيزيك ، حساب و هندسه دوجيني در وب سايت شخصي :

http://www.ki2100.com



تصویر

ارسال پست