pole magnetyczne - fizyka.ur.krakow.pl · pole magnetyczne magnes wytwarza wektorowe pole...
Post on 28-Feb-2019
220 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Pole magnetyczne
Magnes wytwarza wektorowe pole magnetyczne we wszystkich punktach otaczającego go przestrzeni.
naładowane elektrycznie cząstki, poruszające się w przewodniku w postaci prądu elektrycznego, wytwarzają pole magnetyczne cząstki elementarne (np. elektrony) wytwarzają swoje własne pole magnetyczne
http://en.wikipedia.org/wiki/Magnet
Definicja wektora Wektor był definiowany jako siła działająca na ładunek:
0q
FE
zatem, wektor (indukcji magnetycznej) będzie
zdefiniowany jako siła działająca na poruszający się ładunek:
B
E
vq
FB B
doświadczenie pokazuje, że równanie wektorowe można zapisać w postaci:
BvqFB
B
V
B
F
linie pola magnetycznego
różnoimienne bieguny magnetyczne przyciągają się jednoimienne bieguny magnetyczne się odpychają
magnetyzm Ziemi Jeden z dowodów istnienia pola magnetycznego wokół ziemi jest fakt istnienia zorzy polarnych w okolicach biegunów.
http://www.nasa.gov/mission_pages/themis/auroras/themis_power.html#.Uq4exdLuJyE
Siła magnetyczna działająca na przewodnik z prądem
BLIFB
ILBvBv
ILF
qvBFv
LIItq
B
B
90sin
sin
Prawo Biota-Savarta (rysunki do wzorów)
Prawo Biota-Savarta Prawo wykryte doświadczalnie opisujące odwrotną proporcjo-nalność między indukcją magnetyczną B, a odległością r mię-dzy przewodnikiem a punktem pola.
2
04
1
r
dqdE
2
0
2
0 4
11
4
1
r
q
qr
q
FE
gdzie, przenikalność magnetyczna próżni
zatem, przyczynek:
2
0 sin
4 r
IdsdB
A
Tm7
0 104
3
0
4 r
rsIdBd
Natężenie pola elektrycznego wynosi:
analogią dq dla pola magnetycznego jest (ale to nie skalar): sId
zatem,
Prawo Ampera Prawo Ampera jest analogią do prawa Gaussa.
całkowanie wykonujemy po zamkniętym konturze I jest całkowitym natężeniem prądu przecinającym powierzchnię ograniczoną przez kontur
IsdB 0
przypomnienie: kondensator płaski
natężenie pola elektrycznego z p. Gaussa:
wewnqSdE
0
ESq 0
różnica potencjałów:
EddsEEdsU
d
0
pamiętając otrzymujemy: CUq
d
SC 0
Prawo indukcji Faradaya SEM jest indukowana w pętli, gdy zmienia się pole magnetyczne, przechodzące przez pętlę lub precyzyjniej, wartość SEM indukowanej w przewodzącej pętli jest równa szybkości z jaką strumień magnetyczny, przechodzący przez tę pętlę zmienia się w czasie.
BSBSBSdB BB )jednorodne,(gdy
B – strumień magnetyczny:
dt
dSEM B
prawo Faradaya:
Reguła Lenza Reguła Lenza wynika z zasady zachowania energii i wyznacza kierunek prądu indukowanego w obwodzie.
Zmiana indukcji magnetycznej w danym obszarze pociąga za sobą powstawanie otaczającego go wirowego pola elektrycznego , które ze swej strony (jeśli to jest możliwe) wzbudza prąd elektryczny przeciwstawny tejże zmianie. Prąd indukowany płynie w takim kierunku, że pole magnetyczne wytworzone przez ten prąd przeciwdziała zmianie strumienia pola magnetycznego, która ten prąd indukuje.
B
E
Bdt
Bd
http://pl.wikipedia.org/wiki/Regu%C5%82a_Lenza
Cewki i indukcyjność
Indukcyjność cewki definiujemy:
I
NL B
N – liczba zwojów n – liczba zwoją na jednostkę dł. solenoidu
InBBSnlN B 0))((
lSnI
SInnl
I
BSnl
I
NL B 2
00 ))()(())((
Snl
L 2
0
Zatem indukcyjność na jednostkę długości solenoidu w pobliżu jego środka wynosi:
Samoindukcja Dwie cewki oddziałują ze sobą. Jeśli w jednej cewce zmienia się strumień to w cewce obok popłynie prąd. Jednak indukowana SEM pojawi się także w pierwszej cewce.
Indukowana SEM występuje w cewce , w której natężenie prądu się zmienia
dt
NdSEM B )(
http://e-fizyka.info/index.php?t=13&id=481&opis=Samoindukcja
LIN B
dt
dILSEM
z def. indukcji
z p. Faradaya
zatem, SEM samoindukcji
Materiały magnetyczne
diamagnetyki
paramagnetyki
ferromagnetyki
Diamagnetyzm wykazują wszystkie materiały , ale jest to słabe zjawisko, zaniedbywalne kiedy występują poniższe. Momenty magnetyczne są indukowane w atomach w wyniku oddziaływania z zewnętrznym polem magnetycznym. Wypadkowy moment jest przeciwny do zewnętrznego pola.
Paramagnetyzm wykazują materiały , których atomy mają nie zerowy wypadkowy moment magnetyczny. Momenty magnetyczne atomów w wyniku oddziaływania z zewnętrznym polem magnetycznym są porządkowane. Wypadkowy moment jest zgodny z zewnętrznym polem.
Ferromagnetyzm wykazują materiały , których atomy mają nie zerowy wypadkowy moment magnetyczny i dodatkowo ten moment jest uporządkowany. Zewnętrzne pole magnetyczne porządkuje domeny wytwarzając silne pole magnetyczne, które częściowo zostaje nawet po ustaniu zewnętrznego pola.
Diamagnetyzm Diamagnetyzm jest obecny w każdym materiale na podstawie prawa Faradaya i reguły Lentza.
w materiale diamagnetyczny umieszczony w zewnętrznym polu magnetycznym powstaje moment magnetyczny skierowany przeciwnie do pola zewnętrznego, jeżeli pole zewnętrzne jest niejednorodne to materiał diamagnetyczny jest wypychany z obszaru silniejszego pola do obszaru pola słabszego
http://www.ru.nl/hfml/research/levitation/diamagnetic/
Paramagnetyzm Diamagnetyzm dotyczy materiałów z atomowym niezerowym momentem magnetycznym.
w materiale paramagnetyczny umieszczony w zewnętrznym polu magnetycznym powstaje moment magnetyczny skierowany zgodnie z polem zewnętrznym, jeżeli pole zewnętrzne jest niejednorodne to materiał paramagnetyczny jest przyciągany do obszaru silniejszego pola
http://www.meta-synthesis.com/webbook/16_diradical/diradical.html
Ferromagnetyzm Ferromagnetyzm dotyczy materiałów zwanych potocznie magnesami. Ich trwałe namagnesowanie zanika w temperaturze Curie (TCurie – dla żelaza: 7700C).
w materiale ferromagnetyczny umieszczony w zewnętrznym polu magnetycznym powstaje silny moment magnetyczny, skierowany zgodnie z polem zewnętrznym, jeżeli pole zewnętrzne jest niejednorodne to materiał ferromagnetyczny jest przyciągany do obszaru silniejszego pola
http://en.wikipedia.org/wiki/Ferromagnetism
top related