Pole magnetyczne

SW Department of Physics, Opole University of Technology Pole magnetyczne Sylwester Wacke Department of Physics, Opole University of Technology

SW Department of Physics, Opole University of Technology Pole magnetyczne Słowo magnetyzm wywodzi się od nazwy okręgu Magnezja w Azji Mniejszej, gdzie znajdowano kamienie mające tę własność, że przyciągały kawałki żelaza. Jednoimienne bieguny magnetyczne się odpychają N N N N S S S S N N S S Różnoimienne bieguny magnetyczne się przyciągają

SW Department of Physics, Opole University of Technology Magnes jako dipol magnetyczny N S W odróżnieniu od elektryczności, gdzie wyróżnia się pojedyncze ładunki dodatnie i ujemne w magnetyzmie nie występuje odosobniony biegun magnetyczny S N Każdy, nawet najmniejszy magnes posiada zawsze dwa bieguny magnetyczne: północny N i południowy S

SW Department of Physics, Opole University of Technology Pole magnetyczne Przestrzeń otaczającą magnes albo przewodnik, w którym płynie prąd elektryczny nazywamy polem magnetycznym. S N Pole magnetyczne może być reprezentowane przez linie indukcji (linie pola magnetycznego).

SW Department of Physics, Opole University of Technology Linie pola magnetycznego c.d. magnes podkowiasty magnes w kształcie litery C Pokazane są tylko niektóre linie pola magnetycznego wokół (na zewnątrz) magnesów

SW Department of Physics, Opole University of Technology Linie pola magnetycznego wokół przewodnika w którym płynie prąd elektryczny I I I Linie pola magnetycznego wytwarzanego przez przewodnik są zamkniętymi - współśrodkowymi okręgami w płaszczyźnie prostopadłej do przewodnika.

SW Department of Physics, Opole University of Technology Linie pola magnetycznego wokół solenoidu w którym płynie prąd elektryczny N S To, że linie pola magnetycznego są zamknięte stanowi fundamentalną różnicę między polem magnetycznym i elektrycznym, którego linie zaczynają się i kończą na ładunkach.

SW Department of Physics, Opole University of Technology Prawo indukcji Faradaya Miernik wskazuje przepływ prądu w metalowej pętli gdy magnes porusza się względem tej pętli. Miernik wskazuje przepływ prądu w lewej pętli gdy klucz S jest zamykany lub otwierany w prawej pętli. W obwodzie indukuje się SEM – „siła elektromotoryczna indukcji

SW Department of Physics, Opole University of Technology Reguła Lenza Magnes przesuwany w kierunku pętli indukuje w niej prąd. Przewodnik w którym płynie prąd elektryczny wytwarza swoje własne pole magnetyczne Przetwornik gitary elektrycznej

SW Department of Physics, Opole University of Technology Definicja wektora indukcji magnetycznej B Jeżeli dodatni ładunek próbny qo porusza się w stronę punktu P z prędkością v i jeżeli na ten ładunek działa odchylająca siła F to w punkcie P istnieje pole magnetyczne o indukcji B gdzie wektor B spełnia związek Kierunek i zwrot siły F - reguła śruby prawoskrętnej Długość wektora siły F wyznaczamy stosując formułę Na ładunek qo będzie działać maksymalna siła Fmax gdy wtedy stąd lub

SW Department of Physics, Opole University of Technology Linie pola magnetycznego oraz wektor indukcji magnetycznej B I Wektor indukcji magnetycznej B jest zawsze styczny do linii pola magnetycznego w rozpatrywanym punkcie przestrzeni

SW Department of Physics, Opole University of Technology Ruch ładunku elektrycznego w jednorodnym polu magnetycznym v z q v B F v F y q q q F B r FL = q(v  B) F B v x B v q B

SW Department of Physics, Opole University of Technology Ruch ładunku elektrycznego w jednorodnym polu magnetycznym Wnioski:: FL = q(v  B) Fd = mv2/r 1. Siła Lorentza stanowi siłę dośrodkową v q czyli v B mv 2. Dla cząstki o ustalonej masie m i ustalonym ładunku q poruszającej się w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji B promień okręgu po którym porusza się cząstka jest proporcjonalny do prędkości v r = F qB F q q F mv2 qvB = r r F B v B qB Ponieważ v = r  = 2fr f = 2m 3. Częstotliwość cyklotronowa f jest stała dla danego rodzaju cząstek znajdujących się w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji B i nie zależy od prędkości v z jaką cząstki się poruszają. v q B

SW Department of Physics, Opole University of Technology Oddziaływanie pola magnetycznego na przewodnikw którym płynie prąd elektryczny z S l B B vu q vu q +V -V y F’ = q(vu B) F’ = q(vu B) x

SW Department of Physics, Opole University of Technology Oddziaływanie pola magnetycznego na przewodnikw którym płynie prąd elektryczny Całkowita siła F działająca na przewodnik Czyli Z def. natężenia prądu elektrycznego: - całkowity ładunek nośników prądu w drucie - czas w jakim ładunek pokona odległość z prędkością Obliczenia: : Niech n – koncentracja nośników ładunku Zatem:: wtedy: lub:: N – ilość nośników ładunku w drucie

SW Department of Physics, Opole University of Technology Oddziaływanie pola magnetycznego na przewodnikw którym płynie prąd elektryczny

SW Department of Physics, Opole University of Technology Zjawisko Halla - U +

SW Department of Physics, Opole University of Technology Zjawisko Halla to lub - U Korzystając z definicji gęstości prądu j + ; gdzie: i - natężenie prądu, n – koncentracja nośników ładunku otrzymujemy: Czyli Zatem:: Ostatecznie: ponieważ:

Pole magnetyczne