Medan Magnet Kawat Berarus dan Hukum Biot-Savart
Diperkenalkan| English | Makna |
|---|---|
| permeability/ˌpɜːməˈbɪlɪti/ | permeabilitas |
| Biot–Savart law/ˈbɪɒt ˈsævɑːt lɔː/ | hukum Biot–Savart |
| solenoid/ˈsəʊlənɔɪd/ | solenoida |
Kawat yang mengalirkan arus menjadi magnet
- Pada tahun 1820 Oersted melihat jarum kompas bergetar di samping kawat beraliran listrik.
- Muatan yang bergerak — sebuah arus — menghasilkan medannya sendiri.
- Jadi kelistrikan dan kemagnetan adalah dua sisi dari satu kesatuan.
- Pelajaran ini mencari medan yang dihasilkan oleh arus.
Kawat berarus menghasilkan medannya sendiri.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Oersted menunjukkan arus membengkokkan kompas — ia menciptakan medan.
Medan melingkari kawat lurus
- Di sekitar kawat lurus panjang, medan membentuk lingkaran: $B = \dfrac{\mu_0 I}{2\pi r}$.
- $\mu_0$ adalah permeabilitas ruang hampa.
- Medan lebih kuat dekat kawat dan memudar seiring $1/r$.
- Arahkan ibu jari kanan Anda sepanjang arus; jari-jari Anda menekuk ke arah $\vec B$.
Medan magnet di sekitar kawat lurus panjang membentuk:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Garis-garis medan mengelilingi kawat; $B = \mu_0 I/2\pi r$.
Kekuatan medan kawat lurus menurun dengan jarak sebagai:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$B = \mu_0 I/2\pi r$ — peluruhan $1/r$.
Sebuah kawat mengalirkan $10\ \text{A}$. Pada $r = 0.2\ \text{m}$, $B = \mu_0 I/2\pi r$ dengan $\mu_0 = 4\pi\times10^{-7}$. Tentukan $B$ (dalam μT).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$B = \dfrac{(4\pi\times10^{-7})(10)}{2\pi(0.2)} = 1\times10^{-5}\ \text{T} = 10\ \mu\text{T}$.
Hukum Biot–Savart
- Untuk menemukan medan dari bentuk apa pun, jumlahkan elemen-elemen arus kecil.
- Setiap elemen $I\,d\vec\ell$ menghasilkan medan kecil $d\vec B$ — hukum Biot–Savart-.
- Ia menurun seiring $1/r^2$ dari setiap elemen, seperti hukum Coulomb.
- Integralkan di seluruh kawat untuk mendapatkan total medan.
Lilitan dan solenoid memusatkan medan
- Belokkan kawat menjadi lilitan dan garis-garis medan berkumpul melalui pusatnya.
- Tumpuk banyak lilitan menjadi solenoid dan medan di dalamnya menjadi kuat dan seragam.
- Solenoid berperilaku persis seperti batang magnet, dengan ujung N dan S.
- Lebih banyak lilitan atau arus yang lebih besar membuat elektromagnet yang lebih kuat.
Medan magnet dari kawat
Medan magnet di sekitar kawat lurus panjang melemah seiring dengan satu per jarak darinya.
Banyak loop arus yang ditumpuk bersama membentuk ____, yang bertindak seperti magnet batang.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Solenaoid memusatkan medan ke dalam interior yang kuat dan seragam.
Pilih semua pernyataan yang benar tentang medan magnet arus.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Garis melingkar, integrasi Biot–Savart, solenoida = batang magnet. Medan melingkari, tidak keluar.
Medan menjumlahkan sebagai vektor
- Ketika beberapa arus berada di dekatnya, medan-medannya superposisi.
- Jumlahkan vektor $\vec B$ dari setiap sumber di titik yang ditinjau.
- Dua kawat sejajar dapat memperkuat atau meniadakan satu sama lain di antara mereka.
- Superposisi inilah yang digunakan untuk membangun medan nyata apa pun.
Temukan bidang $0.1\ \text{m}$ dari kawat yang mengalirkan arus $5\ \text{A}$. ($\mu_0 = 4\pi\times10^{-7}$.)
- $B = \dfrac{\mu_0 I}{2\pi r} = \dfrac{(4\pi\times10^{-7})(5)}{2\pi(0.1)}$.
- $B = 1\times10^{-5}\ \text{T}$, melingkari kawat.
Medan kawat lurus menurun sebanding dengan $1/r$ (bukan $1/r^2$), dan melilit sekitar kawat alih-alih menunjik menjauh darinya. Jangan bayangkan garis medan magnet menembak keluar seperti garis medan listrik dari muatan — mereka membentuk lingkaran tertutup.
Arus menghasilkan medan magnet: kawat lurus memberikan garis lingkaran dengan $B = \mu_0 I / 2\pi r$ (genggaman tangan kanan, permeabilitas $\mu_0$). Hukum Biot–Savart menjumlahkan setiap elemen arus; solenoid memusatkan medan menjadi bentuk seperti batang magnet. Medan bersuperposisi.