O que produz a força de um campo magnético: diferentes métodos e fatos

Neste artigo, vamos discutir o que produz a intensidade de um campo magnético e os diferentes fatores responsáveis ​​por sua formação.

O que produz a força do campo magnético é o fluxo magnético que passa por uma unidade de comprimento do condutor e aumenta à medida que a densidade de fluxo por unidade de comprimento aumenta.

Campo magnético e sua intensidade

Vejamos agora diferentes métodos e alguns fatos de um campo magnético.

Em primeiro lugar, todos vocês sabem como o ímã foi descoberto?

Um pastor chamado Magnas, que morava na Grécia, costumava carregar consigo um pedaço de pau para controlar o rebanho de ovelhas e cabras que tinha um ferro por baixo preso à rocha. A rocha era um ímã natural, rico em ferro (teor de Fe) chamado magnetita. Daí a descoberta do ímã ter ocorrido na Grécia e agora esse lugar é chamado de Magnésia, um nome baseado na descoberta do ímã.

à medida que o Força do campo magnético da Terra é maior no polo Norte e no polo Sul, o ímã está sempre alinhado na direção Norte-Sul e, portanto, é usado para localizar a direção por empreendimentos marítimos. Especialmente, os clinômetros são usados ​​para medir o ângulo de elevação das rochas pela maioria dos geólogos.

O que produz a força de um campo magnético

A intensidade do campo magnético é uma força necessário para gerar uma densidade de fluxo em um material por unidade de comprimento do material e representado como:

H=(B/μ)-M

Onde B é uma densidade de fluxo magnético,
M é magnetização e
m é a permeabilidade magnética.

A força magnética depende das linhas do campo magnético total que são penetrantes através da área da seção transversal total do material. Essas linhas de campo magnético são conhecidas como fluxo magnético, e a densidade do fluxo magnético está diretamente correlacionada à intensidade do campo. A densidade do fluxo magnético depende principalmente do número de spins do elétron ou do momento de dipolo no material.

Em um átomo, os elétrons são encontrados emparelhados com elétrons com spin oposto e geralmente é encontrado no caso de elementos de gases nobres que têm camada de valência externa completa e todos os elétrons estão emparelhados entre si; um exemplo de tais elementos são Hélio, Néon, Argônio, Criptônio, Xenônio, Radônio.

Os átomos que têm elétrons desemparelhados emparelham-se com elétrons do outro átomo para completar sua camada externa e se tornar um elemento estável. Esses átomos com elétrons desemparelhados geram um campo magnético. O elétron desemparelhado gira em torno dos núcleos do átomo e o movimento dos elétrons livres influencia a origem do campo magnético. Conforme o número de elétrons livres disponíveis aumenta, os efeitos magnéticos vistos no material também aumentam.

Quando a corrente é passada através de qualquer condutor, ocorre o movimento dos elétrons que induz força eletromagnética. Suponha que você pegue uma corrente condutora de fio e coloque uma agulha magnética perto dela, então você identificará a deflexão da agulha magnética. Isso ocorre porque os elétrons em movimento no condutor de corrente produzem um campo magnético na direção que se opõe ao movimento dos elétrons.

De acordo com a regra do polegar direito, se o movimento da corrente for da direção sul para o norte, o campo magnético será no sentido horário e a força magnética será experimentada na direção oeste. Se movermos o agulha magnética longe do fio condutor de corrente, o mesmo efeito diminuirá à medida que a distância entre o fio e a agulha magnética aumentar. Daí podemos notar que a a intensidade do campo magnético diminui com a distância.

Força do campo magnético também depende do momento magnético intrínseco da partícula. O momento magnético é uma quantidade que determina o torque experimentado pelos dipolos na presença do campo magnético externo.

Na ausência de um campo magnético, os momentos magnéticos são orientados aleatoriamente e nenhuma magnetização líquida é produzida; quando o campo magnético é aplicado, esses momentos atômicos se orientam na direção do campo aplicado, o que resulta na magnetização da rede paralela ao campo aplicado. Conseqüentemente, a magnetização depende da densidade do momento magnético no material, do movimento dos elétrons nos átomos e do spin do elétron ou dos núcleos e é definida como um momento magnético por unidade de volume de um sólido.

A força do campo magnético também depende de o momento magnético estabelecido por unidade de volume do material na presença de um campo externo é conhecido como susceptibilidade magnética.

Com base nessa propriedade, os materiais são classificados em diamagnéticos, paramagnéticos ou ferromagnéticos. Sabe-se que o material ferromagnético tem alta susceptibilidade magnética porque apresenta altas propriedades magnéticas e retém suas propriedades magnéticas mesmo na ausência de um campo magnético externo. Ferro, níquel, cobalto são alguns dos materiais ferromagnéticos.

Os elétrons em movimento no campo magnético experimentam a força que é perpendicular à sua própria velocidade e a força magnética B é representada como:

F = qvB

Onde q é uma cobrança
v é a velocidade da carga
B é um campo magnético

A propriedade do material de repelir o fluxo magnético através dele é chamada de permeabilidade magnética. Diz-se que o material tem alta permeabilidade se o fluxo magnético máximo passar por ele.

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Unidade SI de intensidade de campo magnético

A densidade do fluxo magnético é medida como um fluxo por unidade de área que é Weber / m² que é igual a um Tesla. Ou podemos dizer que é medido em termos da força necessária para induzir o fluxo magnético em uma unidade de comprimento em metros por unidade de Ampère e dada como N / Am

A unidade SI de susceptibilidade magnética é dada como Newton por ampere quadrado N / A² e o da magnetização é representado como Ampère por metro A / m. Substituindo isso na eq. (1), obtemos:

(N/Am)*(A²/N)=(S/M)

Com base nisso, obtemos a unidade SI da força do campo magnético em Ampères por metro. Na unidade CGS, é Oersted, em homenagem ao cientista dinamarquês Hans Christian Oersted quem primeiro descobriu a relação entre eletricidade e magnetismo.

A intensidade do campo magnético é medida usando um magnetômetro. Magnetômetro de indução, magnetômetro de bobina rotativa, magnetômetro de efeito Hall, magnetômetro NMR, magnetômetro fluxgate são alguns exemplos de magnetômetros.

Efeito Hall é um método usado para determinar a densidade numérica da portadora e os tipos de portadora. Quando o campo magnético é aplicado perpendicularmente ao condutor, a tensão é configurada no condutor que é perpendicular ao campo magnético, bem como a corrente.

O Gouy Balance é um método tradicional para descobrir a susceptibilidade magnética do material que se baseia na ideia da gravidade.

Perguntas mais frequentess

Como calcular a intensidade do campo magnético no solenóide de 5 m de comprimento e 2000 loops, carregando uma corrente de 2000 A?

Primeiro, descubra o número de loops por unidade de comprimento do fio

Número de loops por unidade de comprimento

=Número de voltas/Comprimento do fio

= 2000 / 500

= 4cm^-1

A intensidade do campo magnético depende do tamanho do condutor?

Sim, conforme o campo magnético da Lei de Biot – Savart depende da unidade de comprimento do condutor. Quanto maior o tamanho do condutor, o valor integral do comprimento infinitesimal será maior e, portanto, a intensidade do campo magnético será maior.

Se a corrente que flui em dois circuitos diferentes for 1A e 12A, em qual circuito a força magnética será maior do que o outro?

A força magnética será maior para um circuito com corrente 12A.

O que é material magnético supercondutor?

Um ímã supercondutor é usado para criar um campo magnético intenso.

O material magnético supercondutor é um eletroímã composto por uma bobina de um fio supercondutor fabricado em baixas temperaturas. Em seu estado supercondutor, o fio não tem resistência e conduz uma corrente elétrica muito mais alta.

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