Stacionárne magnetické pole
Kategorie: Fyzika a astronómia (celkem: 480 referátů a seminárek)
Informace o referátu:
- Přidal/a: anonymous
- Datum přidání: 21. ledna 2007
- Zobrazeno: 10593×
Příbuzná témata
Stacionárne magnetické pole
Stacionárne magnetické pole - pole, ktorého zdrojom je nepohybujúci sa permanentný magnet s konštantným prúdom alebo nepohybujúci sa permanentný magnet. Z toho vyplýva, že v okolí vodičov s prúdom je magnetické pole.N (north) - severný pól
S (south) - južný pól
Magnetické pole tyčového magnetu
Silové pôsobenie medzi permanentnými magnetmi a medzi permanentnými magnetmi a vodičmi s prúdom je vzájomné.
Magnetické pole pôsobí magnetickými silami na permanentné magnety a na vodiče s prúdom.
Magnetická indukčná čiara je priestorovo orientovaná krivka, ktorej dotyčnica v danom bode má smer osi veľmi malej magnetky umiestnenej v danom bode. Orientácia od južného k severnému pólu magnetky určuje smer indukčnej čiary.
Homogénne magnetické pole - magnetické pole, ktorého indukčné čiary sú rovnobežné priamky.
Každé reálne pole je nehomogénne.
Magnetické pole priameho vodiča
Ampérovo pravidlo pravej ruky - naznačíme uchopenie vodiča do pravej ruky tak, aby palec ukazoval dohodnutý smer prúdu vo vodiči. Potom prsty ukazujú orientáciu magnetických indukčných čiar.
Magnetické pole valcovej cievky – magnetické pole v strednej časti valcovej cievky môžeme považovať za homogénne.
Na kvalitatívny opis magnetického poľa v každom jeho bode zavádzame fyzikálnu veličinu magnetická indukcia. Aktívna dĺžka vodiča l. Silu pôsobiacu na vodič v magnetickom poli môžeme vyjadriť ako: Fm = B I l sin , kde =<0,180>. B je veličina charakterizujúca silové pôsobenie magnetického poľa na vodič s prúdom. B=Fm/I l sin . Veličina B sa nazýva magnetická indukcia. [B]=N/(A.m)=T ; T- Tesla.
Magnetická indukcia má smer dotyčnice k indukčnej čiare. Flemingove pravidlo ľavej ruky: Keď položíme otvorenú ľavú ruku na priamy vodič tak, aby prsty ukazovali smer prúdu a indukčné čiary vstupovali do dlane, natiahnutý palec ukazuje smer sily, ktorou pôsobí magnetické pole na vodič s prúdom.
Na jeden úsek vodiča s dĺžkou Dl pôsobí sila DF veľkosti danej vzťahom F = BI l sin tento vzťah sa volá Ampérov zákon.
Dva priame rovnobežné vodiče s prúdmi súhlasných smerov sa priťahujú, ak sú prúdy nesúhlasných smerov, odpudzujú sa.
Veľkosť sily pôsobiacej na úsek s dĺžkou l ktoréhokoľvek z oboch vodičov je daná vzťahom:
I1I2 I1I2 0
Fm = k ----- l = 0 ----- k = ---
d 2d 2
Na základe tohoto vzťahu je definovaná jednotka prúdu v SI ampér, značka A.
Najčastejšie používanými cievkami, prstencová (toroidná) cievka a Helmholtzove cievky. Pre veľkosť magnetickej indukcie magnetického poľa dlhej valcovej cievky vo vákuu platí
NI
B0 = 0 ---- B = k I / d B = B0 r = / 0 I=|Q|/t
l
r – relatívna permeabilita, 0 – permeabilita vákua 0=4.10-7 N.A-2.
Ampér je stály prúd, ktorý pri prechode priamymi rovnobežnými nekonečne dlhými vodičmi zanedbateľného prierezu, umiestenými vo vákuu vo vzájomnej vzdialenosti 1 m, vyvolá medzi týmito vodičmi silu s veľkosťou 2.10-7 newtona na 1 m dĺžky vodiča.
Na časticu s nábojom pohybujúcu sa v magnetickom poli pôsobí magnetická sila s veľkosťou Fm danej vzťahom Fm= |Q| v B sin . Na voľný elektrón pôsobí sila: Fm = e v B sin .
Sila Fm je v každom okamihu kolmá na magnetickú indukciu B a na rýchlosť častice v.
Ampérov magnetický moment m je vektorová veličina charakterizujúca všetky makroskopicé aj mikroskopicé objekty, ktoré v svojom okolí tvoria magnetické pole. Vonkajšie magnetické pole pôsobí na tieto objekty silami, ktorých moment má veľkosť M = m B sin . m=IS => M = BIS sin . – závit s prúdom v magnetickom poli. Podľa správania sa v magnetickom poli rozdeľujeme látky na feromagnetické a neferomagnetické. Do neferomagnetických látok zaraďujeme diamagnetické (výsledný magnetický moment nulový) a paramagnetické látky (výsledný magnetický moment nenulový).
Príčinou vzniku feromagnetizmu sú výmenné sily, ktoré pôsobia medzi najbližšími susednými atómami s nenulovým magnetickým momentom a spôsobujú paralelné usporiadanie týchto momentov v malých oblastiach, ktoré sa nazývajú magnetické domény (spontánna magnetizácia).
Hysterézia vo feromagnetických látkach je spôsobená nevratnosťou zmien doménovej štruktúry látky pri jej magnetizovaní. Závislosť magnetickej indukcie od intenzity magnetického poľa pri cyklickom magnetizovaní je graficky znázornená hysteréznou slučkou. Používajú sa na výrobu permanentných magnetov. Magneticky mäkké materiály majú úzku hysteréznu slučku a strmú krivku prvotnej magnetizácie. Vyrábajú sa z nich jadrá rozličných cievok na zosilnenie ich magnetických polí. Intenzita magnetického poľa H, pre veľkosť platí: H = N I / l. Jednotkou je A.m-1.
B = r 0 H= H.
Keď sa častica s nábojom Q pohybuje súčasne v elektrickom a magnetickom poli, pôsobí na ňu sila FL, ktorá je vektorovým súčtom elektrickej sily Fe s veľkosťou |Q|E a magnetickej sily Fm s veľkosťou: FL = Fe + Fm. FL sa volá Lorentzova sila.
Pri pohybe častice po kružnici je magnetická sila Fm dostredivou silou: |Q| v B sin 900 = m v2 / r. Pre polomer r trajektórie častice z predchádzajúceho vzťahu dostaneme r= mv /|Q|B.
Hallov jav – na bočných hranách plošného vodiča uloženého v magnetickom poli sa indukuje malé napätie UH – volá sa Hallovo napätie. Príčinou jeho vzniku je magnetická sila Fm pôsobiaca na voľné nosiče náboja v platni, ktoré sa premiestňujú k jednej bočnej stene. UH = k B.
Magnetické materiály vhodných vlastností sa využívajú v technike záznam zvuku, vo výpočtovej technike a v iných oblastiach modernej techniky.
Br – remanentná magnetická indukcia
Hk – koercitívna intenzita MP
Využitie magnetických materiálov
Elektromagnetické relé: elektromagnet: cievka, jadro, rameno, kotva, kontakty pružné. Na spájanie alebo rozpájanie obvodov.
Merací prístroj s otočnou cievkou: magnet, pólové nástavce, valec, otočná cievka, rúčka, pružiny.