Gunakan hubungan medan, arus dan daya

Dawai yang membawa arus dalam medan magnet mengalami daya. Daya itu berserenjang dengan medan dan arus, dan arahnya datang daripada petua tangan kiri Fleming (Fleming’s left-hand rule). Medan yang lebih kuat, arus yang lebih besar atau dawai yang lebih panjang dalam medan meningkatkan daya.

Kemahiran ini muncul dalam kemagnetan dan medan dan menjadi asas motor elektrik, jadi ia keluar dalam soalan arah dan soalan “apa yang berubah”.

Mengapakah arus mengalami daya?

Arus menghasilkan medan bulatnya sendiri di sekeliling dawai (lihat melukis corak medan). Medan itu berinteraksi dengan medan magnet. Di satu sisi dawai kedua-dua medan bertambah dan di sisi lain sebahagiannya membatalkan, jadi dawai ditolak ke sisi yang lebih lemah.

Untuk IGCSE anda hanya perlu hasilnya, bukan gambaran medan bertambah: arah dicari dengan petua tangan, dan saiz berubah mengikut cara yang boleh diramal.

Bagaimanakah saya menggunakan petua tangan kiri Fleming?

1. Gunakan tangan kiri. Pegang ibu jari, jari telunjuk dan jari tengah pada sudut tegak sesama sendiri.
2. Jari telunjuk: medan. Halakan sepanjang medan, dari utara ke selatan.
3. Jari tengah: arus. Halakan sepanjang arus konvensional, positif ke negatif.
4. Ibu jari: daya. Ia kini menghala ke arah dawai ditolak.

Jika anda memutar tangan untuk sepadan dengan medan dan arus, ibu jari sentiasa berakhir di tempat daya berada. Jangan cuba mengekalkan tangan dalam satu kedudukan tetap.

Apakah yang mengubah saiz daya?

Bagi dawai yang berserenjang dengan medan seragam, daya bertambah dengan medan yang lebih kuat, arus yang lebih besar dan panjang dawai dalam medan yang lebih panjang. Jika mana-mana satu sifar, daya ialah sifar.

Menterbalikkan arus atau menterbalikkan medan memusingkan daya. Menterbalikkan kedua-duanya membiarkan arah tidak berubah.

Contoh berlangkah

Dawai membawa arus 2.0 A pada sudut tegak dengan medan seragam. Dayanya ialah 0.030 N. (Data rekaan.)

Bahagian (a). Berapakah daya jika arus menjadi 3.0 A dan tiada lagi yang berubah?

Daya berkadar terus dengan arus.

0.030 N ÷ 2.0 A = 0.015 N setiap ampere. Pada 3.0 A, daya ialah 0.015 × 3.0 = 0.045 N. Semak: arus naik dengan faktor 1.5, dan 0.030 × 1.5 = 0.045.

Bahagian (b). Arus kekal 2.0 A tetapi magnet ditukar kepada magnet dengan separuh kekuatan medan. Berapakah daya?

Separuh medan memberi separuh daya: 0.030 ÷ 2 = 0.015 N.

Bahagian (c). Medan menghala ke kanan (utara di kiri), dan arus keluar dari halaman. Ke arah manakah daya?

Jari telunjuk ke kanan, jari tengah keluar dari halaman.

Ibu jari menghala ke atas halaman. Semak dengan contoh terdahulu: arus masuk ke dalam halaman dengan medan yang sama memberi daya ke bawah, jadi arus keluar dari halaman mesti memberi yang bertentangan, iaitu ke atas. Kedua-dua jawapan selaras.

Kesilapan yang perlu diawasi

Kesilapan lazim ialah menggunakan tangan kanan, atau menggunakan aliran elektron.

Jawapan yang salah: pelajar menggunakan aliran elektron untuk jari tengah dan mendapat daya ke bawah, sedangkan jawapannya ialah ke atas.

Arah jari tengah mestilah arus konvensional.

Pembetulannya ialah membaca arah arus daripada bateri: positif ke negatif. Kemudian gunakan tangan kiri. Jika jawapan anda bercanggah dengan semakan pantas, seperti menterbalikkan satu perkara sepatutnya menterbalikkan daya, semak semula arus.

Semak sendiri

1. Dawai dalam medan mengalami daya 0.12 N pada 4.0 A. Berapakah daya pada 1.0 A jika tiada lagi yang berubah?

2. Arus dan medan kedua-duanya diterbalikkan serentak. Apakah yang berlaku kepada arah daya?

3. Dawai terletak sepanjang arah yang sama dengan garis medan. Berapakah daya?

Ke mana selepas ini

Pelajaran ujian magnet menggunakan idea ini dalam tafsiran, dan kemudian modul aruhan dan transformer menjalankan idea itu secara terbalik. Cuba set latihan untuk soalan bercampur.

Petua tangan mudah diketahui tetapi sukar digunakan dengan tepat. Guru kami boleh melatihnya bersama anda dalam tuisyen Fizik dalam talian satu dengan satu.