Tas nozīmē, ka šīs trīs vērtības nevar būt neatkarīgas; Ja jūs zināt divus no tiem, varat iegūt trešo. Kā fiziķi ar to rīkojas? Gaismas ātrumu mēs definējam kā tieši 299 792 458 metrus sekundē. (Kā mēs zinām, ka tas ir precīzi? Jo mēs definējam skaitītāju, kad attāluma gaisma pārvietojas 1/299,792 458 sekundes laikā.) Tad mēs mēra magnētisko konstanti (μ0) un izmantojiet šo vērtību kopā ar gaismas ātrumu, lai aprēķinātu elektrisko konstanti (ε0).
Varbūt tas, šķiet, ir krāpšanās, guess, lai pat sāktu darīt faktisko zinātni, kādā brīdī mums ir jāveido patvaļīgas vienības un jādefinē daži parametri. Faktiski, kad jūs nonākat pie tā, tiek veidotas visas mērīšanas sistēmas, tāpat kā visi vārdi tiek veidoti.
Brīvās vietas caurlaidība
Magnētiskie lauki (attēloti ar simbolu Bārts) var izveidot ar magnētiem, kā parādīts fotoattēlā uz augšu. Guess šīs savstarpējās atkarības dēļ, par kuru mēs runājām, tos var veikt arī, pārvietojot elektriskās lādiņus. (Es izmantoju saīsināto terminu “uzlādējas” par lādētām daļiņām, piemēram, elektroniem.) To apraksta biot-pavairotais likums:
Jūs varat redzēt magnētisko konstanti (μ0) tur. Mums ir arī elektriskā lādiņa vērtība (ņurds) pārvietojas ar noteiktu ātrumu (v). Tātad tas saka, ka magnētiskais lauks palielinās līdz ar elektrisko lādiņu un samazinās ar attālumu (r) no kustīgā lādiņa – un magnētiskā konstante mums precīzi norāda, cik ļoti tas mainās.
Protams, mēs ļoti bieži nenodarbojamies ar individuāliem kustīgiem elektroniem. Guess mēs visu laiku nodarbojamies ar kustīgu elektronu straumēm: tā ir elektriskā strāva, kuru mēs varam izmērīt. Ja mēs zinām lādiņu uz daļiņām, kas atrodas kulonos, tad sekundē plūstošo kulonu skaits dod mums strāvu (Es) Amperes. Un mēs varam uzrakstīt iepriekš minēto vienādojumu pašreizējā izteiksmē: B = μ0I/(2πr).
Tas ir visur
Tas, ko tas mums saka, ir tas Elektriskā strāva ģenerē magnētisko laukuApvidū To izmanto visa veida mašīnās. Piemēram, tas dod mums elektromagnētus, kur magnētisko spēku var ieslēgt un izslēgt, lai pārvietotu metāla objektus rūpnīcās un skrāpējumos. Tas ir arī tas, kā audio skaļruņi rada skaņu: elektriskais signāls vibrē magnētisko draiveri, kas gaisā rada spiediena viļņus.
Arī Magnētiskie lauki ietekmē elektriskās strāvasApvidū Tā darbojas motori. Caur stieples spoli notiek strāva magnētiskā lauka klātbūtnē, kas parasti tiek izveidots ar dažiem pastāvīgiem magnētiem. Stieples spoles spēks liek tam pagriezties, un tur ir jūsu motors. Tas varētu būt ventilatora motors, daļa no jūsu maiņstrāvas kompresora vai elektriskās automašīnas galvenā piedziņa.
Pagaidiet! Tur ir vairāk. Tāpat kā mainīgais elektriskais lauks rada magnētisko lauku, Mainīgs magnētiskais lauks rada elektrisko lauku—Un tas rada elektrisko strāvu. Tā tiek ģenerēta lielākā daļa mūsu jaudas. Daži enerģijas avots – stacija, vējš, kustīgs ūdens, neatkarīgi no tā – ir turbīna, kas magnētiskā laukā rotē spoli. Mainīgā magnētiskā plūsma inducē spoles spriegumu, pārveidojot mehānisko enerģiju elektriskajā enerģijā, ko var pārnest uz jūsu mājām.
Magnētiskās konstantes mērīšana
Kā mēs varam izmērīt μ0? Viena metode izmanto tā saukto pašreizējo līdzsvaru. Vienkāršai tās versijai ir divi paralēli vadi, kas satur elektrisko strāvu (Es) pretējos virzienos, kā parādīts zemāk esošajā diagrammā. Tad jūs apturējat abus vadus ar virknēm, lai tās varētu pārvietoties, piemēram, šis:
Katra stieples strāva rada magnētisko lauku otra stieples vietā, un tas viņus nospiež. Kad tie attālinās, magnētiskais spēks samazinās un palielinās spriedzes horizontālais komponents atbalsta virknē (leņķa izmaiņu dēļ). Kad šie divi spēki ir vienādi, vadi būs “līdzsvaroti”.
Ja jūs zināt elektriskās strāvas vērtību un attālumu starp vadiem (r), jūs varat noteikt magnētisko konstanti, μ0Apvidū Tad, kā mēs parādījām iepriekš, jūs varat izmantot šo vērtību kopā ar noteiktu gaismas ātrumu, lai aprēķinātu elektrisko konstanti, ε0Apvidū
Jā, kopumā jūs varētu teikt, ka magnētiskā konstante ir diezgan svarīga. Ak, un kāda ir šī pastāvīgā vērtība? Pēc Starptautiskās svara un pasākumu komitejas teiktā, μ0 = 1,256637061272 × 10–6 N/aRādītājsApvidū Ne vairāk, ne mazāk.
