Koja je magnetska konstanta i zašto je to važno?

To znači da ove tri vrijednosti ne mogu biti neovisne; Ako ih znate, možete dobiti treću. Kako se fizičari bave tim? Brzina svjetlosti definiramo kao točno 299.792.458 metara u sekundi. (Kako znamo da je točno? Jer definiramo metar kao svjetlost na daljinu putuje u 1/299,792,458 od sekunde.) Zatim mjerimo magnetsku konstantu (μ₀) i upotrijebite tu vrijednost zajedno sa brzinom svjetlosti za izračunavanje električne konstante (ε₀).

Možda se to čini kao varanje, ali čak i početi raditi stvarnu znanost, u nekom trenutku moramo sastaviti proizvoljne jedinice i definirati neke parametre. U stvari, kad se spustite na to, sastavljaju se svi mjerni sustavi, baš kao što su sastavljene sve riječi.

Propusnost slobodnog prostora

Magnetska polja (predstavljena simbolom B) mogu se stvoriti magnetima, kao što je prikazano na vrhu fotografije gore. Ali zbog te međuovisnosti o kojoj smo razgovarali, oni se mogu napraviti i pomicanjem električnih naboja. (Koristim skraćeni izraz “naboje” za nabijene čestice, poput elektrona.) To je opisan biot-savartnim zakonom:

Možete vidjeti magnetsku konstantu (μ₀) tamo. Također imamo vrijednost električnog naboja (q) kretanje određenom brzinom (v). Dakle, ovo kaže da se magnetsko polje povećava s električnim nabojem i smanjuje se s udaljenosti (r) od pokretnog naboja – a magnetska konstanta govori nam točno koliko varira.

Naravno, ne bavimo se pojedinim pokretnim elektronima. Ali mi se cijelo vrijeme bavimo strujama pokretnih elektrona: to je električna struja, koju možemo izmjeriti. Ako znamo naboj na česticama u Coulombs, tada nam broj kulama koje teče u sekundi daje nam struju (Ja) u amperima. I možemo napisati gornju jednadžbu u smislu struje: B = μ₀I/(2πr).

To je svugdje

Ono što nam ovo govori je to Električna struja stvara magnetsko polje. To se koristi u svim vrstama strojeva. Na primjer, daje nam elektromagnete, gdje se magnetska sila može uključiti i isključiti kako bi se metalne predmete u tvornicama i skicama. Također je kako audio zvučnici stvaraju zvuk: električni signal vibrira magnetski pokretač, koji stvara tlačne valove u zraku.

Također Magnetska polja utječu na električne struje. Ovako rade motori. Postoji struja koja prolazi kroz zavojnicu žice u prisutnosti magnetskog polja koje se obično stvara s nekim trajnim magnetima. Sila na zavojnici žice uzrokuje da se okrene, a tu je i vaš motor. To bi mogao biti motor ventilatora, dio vašeg izmjeničnog kompresora ili glavni pogon za električni automobil.

Čekati! Ima više. Baš kao što mijenja električno polje stvara magnetsko polje, Promjena magnetskog polja stvara električno polje– i to proizvodi električnu struju. Ovako se generira većina naše snage. Neki izvor energije – trajani, vjetar, pokretna voda, bilo što drugo – ubacuje turbinu koja rotira zavojnicu unutar magnetskog polja. Promjena magnetskog toka inducira napon u zavojnici, pretvarajući mehaničku energiju u električnu energiju koja se može prenijeti u vaš dom.

Mjerenje magnetske konstante

Kako možemo izmjeriti μ₀? Jedna metoda koristi ono što se naziva trenutni saldo. Jednostavna verzija ovoga ima dvije paralelne žice koje nose električnu struju (Ja) U suprotnim smjerovima, kao što je prikazano na dijagramu ispod. Tada opisate dvije žice žicama kako bi se one mogle razlikovati, ovako:

Struja u svakoj žici stvara magnetsko polje na mjestu druge žice, a to ih gura. Kako se odmiču, magnetska sila smanjuje se i horizontalna komponenta napetosti u potpornom nizu raste (zbog promjene u kutu). Jednom kada su ove dvije sile jednake, žice će biti “uravnotežene”.

Ako znate vrijednost električne struje i udaljenost između žica (r), možete odrediti magnetsku konstantu, μ₀. Zatim, kao što smo pokazali gore, ovu vrijednost možete koristiti zajedno s definiranom brzinom svjetlosti za izračunavanje električne konstante, ε₀.

Pa da, sve u svemu, mogli biste reći da je magnetska konstanta prilično važna. Oh, i koja je to stalna vrijednost? Prema Međunarodnom odboru za utege i mjere, μ₀ = 1.256637061272 × 10^–6 N/a². Ne više, ni manje.