MAGNETYZM
Oddziaływanie magnetyczne znano wcześniej niż oddziaływanie elektryczne. Wiąże się to z istnieniem w przyrodzie tzw. magnesów trwałych (magnetyt Fe2O3), jak również z tym, że Ziemia zachowuje się jak wielki magnes.
Istnienie pola magnetycznego jest skutkiem ruchu ładunków elektrycznych.
Wszelki przepływ prądu elektrycznego powoduje powstanie pola magnetycznego. Jest to niezależne od natury prądu: może to być prąd elektronowy w przewodniku, prąd jonowy w elektrolicie, prąd w gazie.
Pole magnetyczne towarzyszy też ruchowi elektronów w atomie, ruchowi jąder atomowych w cząsteczkach.
INDUKCJA MAGNETYCZNA – B – wielkość charakteryzująca pole magnetyczne.
Doświadczalnie ustalono, że umieszczając w polu magnetycznym przewodnik przez który płynie prąd elektryczny, doznaje on ze strony pola oddziaływania opisanego za pomocą siły elektrodynamicznej.
F = F (I, l, B)
F – siła elektrodynamiczna
I – natężenie prądu
B - indukcja magnetyczna ( wielkość opisująca pole)
l – długość przewodnika
Stąd definiujemy indukcję:
Indukcją magnetyczną B nazywamy wielkość, której wartość jest równa sile z jaką pole działa na przewodnik o długości l, przez który płynie prąd o natężeniu I.
Z wektorem indukcji B kojarzymy:
1. pojęcie linii indukcji magnetycznej (linia indukcji jest w każdym swym punkcie styczna do kierunku linii B)
2. gęstość linii indukcji (przez jednostkę powierzchni prostopadła do B, przechodzi tyle linii, ile wynosi wartość liczbowa na tej powierzchni)
Strumień indukcji F
I. Działanie pola magnetycznego na przewodnik z prądem
Na podstawie badań ustalono, że siła elektrodynamiczna zależy od kąta pomiędzy przewodnikiem, a kierunkiem linii sił pola.
w zapisie algebraicznym otrzymujemy:
Cechy siły elektrodynamicznej
a) punkt przyłożenia – w przewodniku
b) kierunek – prostopadły do płaszczyzny wyznaczonej przez wektory
c) zwrot – reguła Fleminga
d) wartość -
Reguła Fleminga
Jeżeli lewą dłoń ustawimy w ten sposób, że 4 palce wskazują kierunek prądu, dłoń obrócimy tak, aby linie pola wchodziły w nią, to odchylony kciuk wskaże kierunek i zwrot siły F.
Zadanie 3.
W polu magnetycznym umieszczono przewodniki, przez które płynie prąd.
Na który przewodnik działa maksymalna siła, na który siła F = 0?
Na pierwszy przewodnik
Na drugi przewodnik
Na trzeci przewodnik
II. Działanie pola magnetycznego na poruszającą się cząstkę elektryczną
Wartość siły z jaką pole magnetyczne działa na poruszającą się cząstkę o ładunku q opisana jest równaniem:
gdzie
III. Własności magnetyczne substancji
Ciała należące do paramagnetyków, składają się z atomów cząsteczek, które mają pewną wartość momentu magnetycznego.
W zewnętrznym polu magnetycznym ustawiają się wzdłuż linii sił pola magnetycznego.
[para w języku greckim oznacza wzdłuż]
Ciała będące dimagnetykami składają się z atomów i cząsteczek, które nie mają żadnego momentu magnetycznego. W zewnętrznym polu magnetycznym dielektryk magnesuje się w kierunku przeciwnym do kierunku pola.
Dilelektryk ustawia się prostopadle do pola zewnętrznego.
[dia w języku greckim oznacza w poprzek]
IV. Indukcja elektromagnetyczna
Zjawisko indukcji polega na powstaniu prądu elektrycznego kosztem oddziaływania magnetycznego.
Przyczyną powstawania w przewodniku prądu jest zmiana strumienia magnetycznego.
Kierunek prądu indukcyjnego ustala się stosując regułę Lenza.
(Kierunek prądu indukcyjnego jest taki, że własny strumień magnetyczny przeszkadza zmianom strumienia magnetycznego, dzięki któremu powstał).
Fp rośnie, więc w przewodniku popłynie prąd, w takim kierunku, aby wytworzony przez niego strumień Fw nie pozwalał wzrastać Fp.
V. TRANSFORMATOR
Jest to urządzenie pozwalające podwyższyć lub obniżyć napięcie prądu zmiennego.
Urządzenie to działa na zasadzie indukcji wzajemnej.
Zgodnie z zasadą zachowania energii, praca w obwodzie pierwotnym jest równa pracy, jaką może wykonać w tym samym czasie prąd elektryczny w uzwojeniu wtórnym.
n1 – liczba zwojów w uzwojeniu pierwotnym
n2 - liczba zwojów w uzwojeniu wtórnym
n – przekładnia transformatora
9
goooooosiaq