Fizika II.

1. Fizika II.

2. Az elektromos töltés • Az anyagok atomokból állnak, az atomok pedig még kisebb, un. elemi részecskéből. • Az elemi részecskék egyik fontos tulajdonságát a fizikusok töltésnek nevezték el. Kétféle töltés van, az egyiket pozitívnak, a másikat negatívnak nevezik. • A töltés fizikai skalármennyiség. Jele: Q, mértékegysége: 1 coulomb, azaz 1 C. • Az elektron töltése: Qe= -1,6*10-19 C • A proton töltése az elektronéval megegyező nagyságú pozitív töltés. • A töltéssel rendelkező részecske úgynevezett elektromos erőt, vagy Coulomb-erőt fejt ki egy másik, ugyancsak töltéssel rendelkező részecskére. • Ha a két részecske töltése azonos előjelű, közöttük taszítás lép fel, ellentétes előjel esetén vonzás.

3. Az elektromos mező • Hogyan lehetséges, hogy egy töltéssel rendelkező részecske erőt fejt ki egy másik részecskére a nélkül, hogy hozzáérne? • A töltött részecske úgynevezett elektromos mezőt hoz létre maga körül. Ez a mező fejti ki az erőt a benne lévő másik (a mezőt létrehozó részecskétől különböző) részecskére. • Az elektromos mező tehát nem részecskékből áll, de nagyon is valóságos jelenség. Erőt fejt ki a benne levő töltött részecskékre. A 4 pozitív töltésű részecske által keltett elektromos mezőt piros satírozás jelzi. A mező erőt fejt ki a mezőben lévő negatív töltésű részecskére. Ezt a kékkel jelölt saját elektromos mezője is körülveszi.

4. Az elektromos erő – Coulomb törvénye • Coulomb törvénye szerint két pontszerű Q1 és Q2 töltés (azaz töltött részecske) között ható erő egyenesen arányos a két töltés nagyságának a szorzatával, és fordítottan arányos a közöttük lévő távolság négyzetével. A képlet az erő nagyságát adja meg, a töltések mennyiségét (előjel nélkül) kell beírni!! Az erő irányát az ábra ellentétes előjelű töltések esetére („vonzás”) mutatja!!

5. Relatív dielektromos állandó - Permittivitás • A képletben szereplő k- arányossági tényezőt másféle alakban is szokásos felírni: • Ahol epszilon null a vákuum (légüres tér, ritka gáz, levegő) úgynevezett permittivitása/dielektromos állandója. • Ha valamilyen szigetelő anyag van jelen, akkor az elektromos képletekben k helyett -el kell számolni, ahol epszilon r egy szám, ami az adott anyag elektromos tulajdonságára jellemző. (relatív dielektromos állandó )

6. Néhány anyag relatív dielektromos állandója

7. Kérdések I. • Egy elektron 4*10-28 N nagyságú erőt fejt ki a közelében levő másik részecskére. A másik részecskét kétszer olyan messzire visszük az elektrontól. Mekkora erő hat most rá? • Egy negatív töltésű részecskétől keletre helyezkedik el egy pozitív töltésű részecske. Rajzoljon egy ábrát, ami mutatja a két részecskét és ábrázolja nyíllal a negatív töltésű részecske által a pozitív töltésű részecskére ható erőt! Hogyan változna az ábra, ha a pozitív töltésű részecske töltése fele olyan nagyra és ellentétes előjelűre változna? • Mekkora erő hat egy elektron és egy proton között, ha azok távolsága 10-10m? Mekkora lesz a részecskék gyorsulása? • Mennyi a paraffin vagy az üveg relatív permittivitása? Hogyan változik két test között az elektromos erő ha közéjük üveget helyezünk. És ha fémlemezt?

8. Vezetők, szigetelők • Az atommagban pozitív töltésű protonok és töltés nélküli neutronok vannak. Az atommag körül negatív töltésű elektronok. Az atomokban általában ugyanannyi proton van, mint elektron. Ezért az atom – és általában a környezetünkben lévő anyagok – elektromosan semlegesek. Az elektromosan semleges anyagban vannak töltött részecskék, de a kétféle töltés mennyisége azonos. • A fémekben sok könnyen mozgó elektron van. Az ilyen tulajdonságú anyagok a vezetők. Bennük könnyen mozgó töltéssel rendelkező részecskék vannak. • A szigetelőkben nincsenek. Vannak töltött részecskék, de azok csak nagy energia hatására jönnek mozgásba.

10. Elektromos állapot • Ha két anyag szorosan érintkezik, vagy dörzsölődik, elektronok kerülnek árt az egyikről a másikra. Ezért az anyagokban a pozitív vagy negatív töltések túlsúlya alakul ki. Ilyenkor mondjuk, hogy a tekintett anyagnak elektromos töltése van, vagy elektromos állapotban van. • Az elektromos állapotban levő anyagok elektromos erőt fejtenek ki a környezetükben lévő testekre. Ez az erő az anyagokban levő töltések között ható Coulomb-erők összege. • A természet a töltésegyensúly visszaállítására törekszik. (villám, elektromos áram, szikrakisülés)

11. Villám Töltések szétválása zivatarcellában http://repulnijo.hu/wp-content/uploads/2008/05/villam_33.jpg Csalánba nem üt a ménkű. (de fába igen…) http://www.kepeslap.com/compose.asp?imageid=48249&userid=4966

12. Azelektromosmezőtérerőssége • Az elektromos mezőt a tér pontjaiban levő elektromos térerősség írja le. • Jele • vektormennyiség, mértékegysége N/C vagy V/m • Ha a tér egy P pontjába egy Q töltésű testet helyezünk, az arra a testre ható elektromos erő éppen a töltés (előjeles fizikai skalármennyiség) és az elektromos mező P-pontbeli térerősségének (vektor) szorzata. (vektort szorzunk skalárral) A térerősség általában helyről helyre változik. Az ábra a pontszerű töltés körüli elektromos mező néhány pontjában mutatja a térerősséget

13. A pontszerű töltés elektromos mezeje • A coulomb törvényből és a térerősség értelmezéséből leolvasható hogy a pontszerű töltést körülvevő elektromos mező térerősségének nagysága a mező egy P pontjában: • ahol Q a mezőt létrehozó pontszerű töltés nagysága, r a P pont távolsága a töltéstől, k a coulomb törvényben szereplő állandó. • Ha a mezőt pozitív töltés kelti, a térerősség sugárirányban kifelé mutat, ha negatív töltés, akkor sugárirányban befelé.

14. Kérdések II. • Egy homogén elektromos mező térerőssége a tér minden pontjában 12N/C nagyságú és felfelé mutat. Adja meg az ebben az elektromos mezőben levő egy század coulomb töltésű testre ható erőt. (nagyságát és irányát!) • Mitől függ az elektromos mező térerőssége egy adott pontban? • Egy -6*10-12C töltésű pontszerű testtől 10cm távolságban északi irányba adja meg a térerősség vektort!

15. Atöltésekésafémek • A fémekben sok könnyen elmozduló elektron van. • Ezek átrendeződve képesek közömbösíteni a külső elektromos teret a fémen belül. A fémháló ezért védi a vezetéket a külső elektromos zajoktól. (Árnyékolt kábel) • A fémre vitt többlettöltés a fém külső felületére ül ki. Magyarázza meg az ábrát! Az ábra egy fémtojást ábrázol, ami homogén elektromos mezőbe kerül. Az elektromos mező hatására a tojásban úgy rendeződnek át a töltések, hogy a belsejében a térerősség nulla legyen. Miért biztos ez? http://tudasbazis.sulinet.hu/hu/termeszettudomanyok/fizika/fizika-10-evfolyam/az-elektromos-megosztas/az-elektromos-megosztas

16. A szuperpozíció elve • Ha több pontszerű töltés hoz létre elektromos mezőt, akkor a mező egy adott pontjában a térerősség az egyes pontszerű töltésektől származó térerősségek összege.

17. Dipólus • Ha egy test összes töltése nulla, de a töltések eloszlásának súlypontja nem esik egybe akkor elektromos mező veszi őket körül. Sok molekula esetében ez a helyzet. • A dipólus rendelkezik egy +Q és egy –Q nagyságú pontszerű töltéssel amelyek egymástól egy adott „d” távolságra vannak. Milyen elektromos mező vesz körül egy ilyen testet? http://www.vilaglex.hu/Lexikon/Html/HidrKot_.htm http://hu.wikipedia.org/wiki/F%C3%A1jl:VFPt_dipole_electric.svg

18. Azelektromosmezőfluxusa • Az elektromos mező fluxusát egy a benne felvett sík felületre lehet könnyen kiszámolni. • Ismerni kell a felület nagyságát (terület) és állását. Ezt a felület normálvektora, azaz a felületre merőleges, egységnyi hosszúságú vektor adja meg. • Ismerni kell a térerősség vektor nagyságát és irányát, ami legyen a felület pontjaiban nagyjából állandó. Ekkor a fluxus: Ahol ∆A a felület területe, E a térerősség nagysága, α a térerősség és a normálvektor szöge. A bonyolultabb felületet síklapokkal kell közelíteni és Az ezekre számolt fluxusokat össze kell adni.

19. Gauss tétele A nyugvó töltések által keltett elektromos mezőt elektrosztatikus mezőnek hívjuk. Az elektrosztatikus mezőnek a mezőben felvett bármilyen alakú zárt felületre számolt fluxusa egyenlő a felület által bekerített töltések algebrai összegének szorosával.

20. Az elektrosztatikus mező munkája • Az elektrosztatikus mezőben felvett bármely két pontot tekintve igaz: A mező által az egyik pontból a másikba valamilyen úton elvitt töltésen végzett munka nem függ a mozgás pályájától csak a két pont helyzetétől. (Az elektrosztatikus mező konzervatív.) • Ellenkező esetben könnyen lehetne az energia-megmaradást sértő örökmozgót készíteni! Lássuk be ezt egy tetszőlegesen felvett homogén elektromos térben egy A és tőle a térerősség irányában d távolságra levő B pont esetén néhány könnyen számolható pályára! • Homogén elektromos mezőben felvett két pont közötti feszültség nagysága U=E*d, ahol E a térerősség nagysága, d a két pont térerősséggel párhuzamosan mért távolsága.

21. Feszültség • Az elektromos mező erőt fejt ki a benne mozgó töltött testre, ezért munkát végez azon. • A végzett munka kiszámolható, ha ismert a két (A és B) pont közti feszültség. • A feszültség jele: U, mértékegysége volt (V). Mindig két pont között értendő. U=U(A,B)=5V. • Ha a test töltése Q coulomb, akkor az elektromos mező éppen W=Q*U munkát végez a töltött testen, miközben az a mező A pontjából a mező B pontjába mozdul el. Tehát W=Q*U, ahol W a mező által végzett munka, Q a test töltése, U a két pont közötti feszültség.

22. Kérdések • Pontszerű töltés elektromos mezőjében hogyan kell mozogni úgy, hogy a mozgás során a pálya bármely két pontja között 0 legyen a feszültség! • Homogén elektromos mezőben hogyan kell egy pontszerű töltést mozgatni úgy, hogy az elektromos erő ne végezzen rajta munkát? • Homogén elektromos mezőben a térerősség felfelé mutat, nagysága 3N/C. Adja meg az elektromos mező munkáját amíg ebben a mezőben egy -2*10e-3C nagyságú töltött test a vízszintessel 30 fokos szöget bezáró irányban 10m-t elmozdul. • Hogyan számoljuk ki a mechanikai munkát általában? • Konzervatív –e a gravitációs mező? • Mondjon olyan esetet, amikor a végzett munkára biztosan nem igaz a konzervatív mezőkben érvényes törvény. • Mennyi munkát végez az elektromos mező amíg 2C töltés az A pontból a B pontba jut, ha U(A,B)=2V? • A ponttól ÉK-re 3m-re van a B pont, D-i irányú homogén, 4N/C térerősségű elektromos mezőben. Milyen pályán mozogjon a 2C nagyságú töltés A-ból B-be, hogy az elektromos mező munkája minimális legyen.

23. Potenciál • Az elektromos mező, vagy elektromos hálózat egy adott pontjának potenciálja az adott pontnak egy választott 0-ponthoz viszonyított feszültsége. A 0-pont megválasztása tetszőleges. Képlettel: U(A)=U(A,0) • Az azonos potenciálú pontok között mozgó töltött testen az elektromos tér nem végez munkát, azokat nem gyorsítja vagy lassítja. • Az azonos potenciálú pontok ekvipotenciális vonalakat, felületeket alkotnak. Ezek jól ábrázolják az elektromos teret, ahogyan a magasságot a szintvonalak a térképen. • A fémek illetve a jó vezető anyagok ekvipotenciális felületet jelentenek. Praktikusan a Föld-et tekintik 0-potenciálú testnek, így a Földdel vezetékkel összekötött fémek potenciálja nulla lesz. A potenciál ilyen módon való lenullázása a földelés.

24. Elektromos vontatás • Míg a villamosnál az áramforrás (betáp) második pólusa maga a sín, addig a trolibusznál a jármű földelése nem megoldott. Ez az oka annak, hogy a trolibusznak kettős felső vezetékre van szüksége. A legelterjedtebb vontatási feszültség a világon a 600 V-osegyenáram. • Minden nagyfeszültségű felső vezetékről működő elektromos járművön probléma a villamos berendezést megfelelően elszigetelni az emberektől. A sínen közlekedő járműveknél a szigetelések bármilyen problémája legfeljebb zárlathoz vezet, ám az utasok csak a körülmények rendkívül szerencsétlen együttállása esetén lehetnek az áramütés veszélyének kitéve (eltekintve attól a lehetőségtől, hogy valaki szándékosan belenyúl egy nagyfeszültségű berendezést tartalmazó dobozba). Ennek az az oka, hogy a kocsitest mindig földelve van a sínen keresztül, így az utas alapesetben nem érhet hozzá két olyan fémesen vezető ponthoz, amelyek között potenciálkülönbség lenne. • A trolibuszok azonban, gumikerekük miatt nincsenek leföldelve, így fennáll a veszélye, hogy szigetelési hiba esetén a kocsitesta földhöz képest feszültség alá kerül: ekkor a le- vagy fölszálló utason keresztül, aki legalább az egyik lábával a földön áll, a kezével pedig a trolibuszt fogja, záródhat az áramkör. Ezt hívják testkötésnek. (A trolibusz belsejében tartózkodó utasokat ilyen jellegű szigeteléshiba továbbra sem veszélyezteti, még akkor sem, ha annyira durva a szigeteléshiba, hogy a vontatási feszültség jelenne meg a kocsitesten. Gondoljunk csak a villanyvezetéken ülő madarakra, amelyeket azért nem ér áramütés, mert egész testük azonos potenciálon van.)

25. Ekvipotenciális vonalak - szintvonalak Pontszerű töltés: U(r)=k*Q/r (előjelesen)

26. Kondenzátor • Ha egy jó vezető anyagból készült tárgyra, fémre töltést visznek fel, a tárgy pontjainak földhöz képesti feszültsége arányos lesz a felvitt töltéssel. U ~ Q • Az arányossági tényező a kapacitás nevű fizikai mennyiség reciproka: U=Q/C • A kondenzátor olyan eszköz, amely képes elektromos töltések tárolására. • Két egymáshoz közeli vezető anyagból(fegyverzetek) áll, melyeket valamilyen szigetelő választ el egymástól. Ha az egyik fegyverzetre Q töltést visznek (feltöltik a kondnezátort) a másik fegyverzeten –Q töltés jelenik meg, az elektromos erők hatására. így a kondenzátor elektromosan semleges, nem hoz létre maga körül számottevő elektromos teret. A két fegyverezet közötti feszültség (U) arányos a felvitt töltéssel (Q). Az arányossági tényező a kondenzátor felépítésétől függ, a reciprokát kapacitásnak nevezik. Jele C, mértékegysége F (farád). • Kondenzátorokra: Q=C*U

27. Azelektromosáram • A töltött részecskék rendezett mozgását elektromos áramnak hívják. A rendezett szó fontos, mivel az anyag részecskéi állandó, rendezetlen mozgásban vannak. Ez, a hőmérséklet növelésével megélénkülő mozgás azonban nem eredményezi az elektromos töltés tartós áramlását, csak véletlenszerű, helyi ingadozásokat a töltések eloszlásában.

28. Az áramerősség • Az elektromos áramot az úgynevezett áramerősség jellemzi. jele: I, mértékegysége: amper, jele: A. Az elektromos áram iránya alatt a pozitív töltésű részecskék mozgási irányát értik. Ha tehát elektronok áramlanak balra, akkor negatív töltésük miatt azt mondják, hogy az áram jobbra folyik. Az áram erősségének előjele kifejezheti az áram irányát. az ellenkező irányú áramok előjele ellentétes legyen. • Ha a vezeték egy A pontjából egy B pontjába elektromos áram folyik, akkor az áram által egy adott dt idő alatt az A pontból a B pontba szállított töltést az áramerősség és az adott idő szorzata adja meg. Q= I*dt

29. Az elektromos teljesítmény • Az áram energiáját a fogyasztók hő, fény, mozgási energiává alakítják. Az egyenáramú fogyasztó által egy adott idő alatt felvett elektromos energia a rajta átfolyó áram erősségének, a kivezetésein mérhető feszültségnek, valamint az adott időnek a szorzata. • W=U*Q=U*I*dt • Ebből a feszültség és az áramerősség szorzatát a fogyasztó teljesítményének nevezik. Jele: P (power), mértékegysége: W, kW • W=P*dt • Ha egy fogyasztó teljesítménye 10 kilowatt, akkor egy óra alatt 10 000 szer 3600 J (joule), azaz 36 megajoule energiát vesz fel. Az 1 kWh az az energia, amit az 1 kW-os fogyasztó 1 h működés során vesz fel.

30. Az elektromos áramkör • A telepek, áramforrások kivezetési között tartós feszültség van. • Az ezek közé kapcsolt vezetéken és más áramköri elemeken (kapcsolók, fogyasztók, kondenzátor, tekercs) keresztül áram folyik. • Az áramköri elemeket az jellemzi, hogy adott feszültség hatására milyen áram folyik rajtuk át. Az I(U) függvény az áramköri elem úgynevezett karakterisztikája. • Különleges fogyasztó a rövidzár, aminek két vége között mindig nulla feszültséget lehet mérni, bármekkora áram folyjon is át rajta. A vezeték ellenállása olyan kicsi, hogy általában rövidzárnak tekinthető. • A szakadás pont fordítva: Bármekkora feszültséget kapcsolunk is rá, a rajta átfolyó áram erőssége nulla. • A nyitott kapcsoló lényegében szakadás, a zárt kapcsoló pedig rövidzár.

31. Az egyszerű ellenállás • A legegyszerűbb fogyasztó egy fémdarab. Ha nem melegszik nagyon, érvényes Ohm közelítése, U és I egyenesen arányos. A hányados a fémdarab elektromos ellenállása. • R=U/I • jele: R mértékegysége: 1 Ω • Az ellenállás függ a hőmérséklettől és a fém alakjától is. A vezetékek ellenállása lényegében nulla, több méter vezeték ellenállása kb. 1 Ω.

32. Hálózat • Több fogyasztó vezetékkel való összekapcsolásával elektromos hálózat alakítható ki. • Ha két fogyasztón ugyanaz az áram folyik át, (a vezetékek a fogyasztók között nem ágaznak el, vagy ha igen, az új ágban nem folyik áram) azt mondjuk, a fogyasztók sorba vannak kapcsolva. • Ha a fogyasztók végei vezetékkel össze vannak kötve, akkor párhuzamosan vannak kapcsolva. • Sok esetben a fogyasztók kapcsolása nem párhuzamos, de nem is soros

33. Kirchoff törvényei – egyenáramú hálózatok Kirchoff törvényei ilyen formában egyenáramú hálózatokban igazak. • A csomóponti törvény szerint a hálózat bármely csomópontjába az oda befolyó és onnan elfolyó áramok erősségének előjeles összege nulla. • A huroktörvény szerint a hálózatban bármilyen zárt útvonalon haladjunk is végig, az áramköri elemeken mérhető feszültségek megfelelőn előjelezve (a mérőirányt következetesen állandóan tartva) és összeadva nullát adnak. • Ez a törvény akkor is igaz, ha nyitott kapcsoló vagy szakadás van az áramkörben.

34. Áramköri elemek helyettesítése • A Kirchoff-törvények alkalmazása sokszor bonyolult, ezért a hálózatok számításakor egyszerűsítő eljárásokat használunk. • Egymással sorba kapcsolt fogyasztókat helyettesíthetünk egyetlen fogyasztóval (úgynevezett eredő ellenállás), melynek ellenállása az egyes fogyasztók ellenállásainak összege. • Egymással párhuzamosan kapcsolt két fogyasztó esetében az ismert replusz műveletet kell használni. • R=(R1*R2)/R1+R2 • Az eredő ellenállás mindig kisebb lesz, mint bármelyik párhuzamosan kapcsolt tag ellenállása. N darab párhuzamosan kapcsolt, R ellenállású fogyasztó eredő ellenállása R/N.

35. Számolás áramkörökkel A telep feszültsége U=12V, R1=1kohm, R2=2kohm, R3=3kohm. Határozza meg az R3 ellenálláson eső feszültséget. Rajzolja be milyen irányban folyik az áram és hogy merre csökken a feszültség az egyes áramköri elemeken? (telep, ellenállások) A 3 ellenálláson ugyanaz az áram folyik át, tehát sorosan vannak egymással kapcsolva. Helyettesíthetőek az eredő ellenállással. R_eredő=R1+R2+R3=6kohm. A helyettesítés után egyszerű áramkört kapunk. Az eredő ellenállás feszültsége megegyezik a telep feszültségével. Ohm törvénye használható az áramerősség kiszámolására: I=U/R_eredő I=12V/6kohm, I=2mA. Ugyanez az áram folyik át mindhárom ellenálláson, így a harmadikon is. R,I adott, fel lehet írni az Ohm-törvényt: U3=R3*I=2mA*3kohm=6V. Hasonlóan számolható ki a másik két ellenállás feszültsége: U1=2V, U2=4V. Az áramkör egyetlen hurkát tekintve teljesül a huroktörvény.

36. Mágneses állapot • Vannak olyan kőzetek, amikből ha rudakat készítünk (rúdmágnes), azok csak az egyik pólusukkal fordulnak egymás felé, a másikkal taszítják egymást. Két pólus ↔ Két töltés? • Ezek terében a vasreszelék elrendeződik • Kis mágnes „magától” beáll egy irányban, bármerre megyek a Földön ugyanarra fog mutatni.

37. Mágnesesség, elektromosság • Nyugvó elektromos töltés és a mágnes nem hat egymásra • Mozgó elektromos töltés (áram) és mágnes közt van erőhatás • Áramjárta vezetők közt is van erőhatás • Áramjárta vezetők is beállítják a vasreszeléket • Következtetés? Azt a mezőt, amit mozgó töltések (áramok) keltenek és mozgó töltésekre (áramokra) hat mágneses mezőnek nevezzük.

38. Mágneses indukcióvektor • A mágnes viselkedése megfeleltethető áramhurkoknak. • Foglalkozzunk csak az áramokkal • Itt is van egy tér. [Tesla] mágneses indukcióvektor, áramok ezen keresztül hatnak kölcsön: • Nézzük őket, mint mozgó töltéseket:

39. Áramvezetők mágneses tere • Az ábrákon a mágneses tér erővonalait ábrázolják. • A B-vektorok az erővonalak érintői. • Ha a mágneses térbe anyagot helyezünk, az indukcióvektor nagyságát az anyagra jellemző un. relatív mágneses premeabilitással (mű_r) szorozni kell.

40. Tekercs mágneses mezeje

41. Lorentz erő Az erő mágneses része: • Ahol a q a részecske töltése, v a sebessége, B a mágneses tér indukcóvektora. • Tehát: • A mágneses mezőben mozgó részecskére a mező erőt, úgynevezett mágneses erőt fejt ki. Az erőt úgy kell meghatározni, hogy a sebesség és az indukcióvektor vektori szorzatát szorozzuk a részecske töltésével, mint előjeles számmal. • Az erő nagysága és iránya a vektori szorzat tulajdonságaiból adódik.

42. A mágneses erő hatására körmozgás alakulhat ki • Ha a sebesség merőleges az indukcióvektorra és éppen megfelelő nagyságú, körmozgás alakulhat ki. • Ha a sebességnek van a mágneses indukcióvektorral párhuzamos komponense is: a pálya spirál

43. Az áramra ható mágneses erő. Pofon (vagy saller ) szabály. Jobbkézszabálynak is nevezik. A legegyszerűbb (minden merőleges ) esetben: F=B*I*L (FBI szabály)

44. Egyenes vezető mágneses tere

45. A Föld mágneses mezeje „A földi mágneses mező egy mágneses dipólus, melynek egyik pólusa a földrajzi Északi-sark közelében, a másik pólusa a földrajzi Déli-sark közelében található. A mágneses pólusokat összekötő képzeletbeli tengely körülbelül 11,3°-kal tér el a Föld forgástengelyétől. A mágneses mező valószínű oka a bolygó belső szerkezetében működő dinamó-mechanizmus. A mező 10 000 km-es nagyságrendben terjed ki a világűrbe, ezt magnetoszférának nevezzük.A mágneses sarkok helye állandóan változik, évente akár 15 km-rel is. A sarkok egymástól függetlenül vándorolnak, ezért nincsenek feltétlenül a Föld két átellenes pontján.A Föld bármely pontján a mágneses tér három forrásból tevődik össze. A legfontosabb forrás a Föld magjában rejlik, ahol rendkívül magas a hőmérséklet és a nyomás értéke is. A második forrás a földkéreg, amely nagy mennyiségben tartalmaz magnetitet. A Föld mágneses terét ez a két hatás hozza létre. A földi mágneses tér harmadik összetevőjét azok az elektromágneses sugárzások alkotják, amelyek a légkör felső rétegeiben uralkodnak. A Föld mágneses terének megváltozását főként a magmában lezajló folyamatok okozzák (a magma áramlása).” A mágneses pólusváltás divatos katasztrófaelmélet. A mágneses mező védi a Földet a nagy energiájú kozmikus sugárzástól. A részecskéket a sarkok felé tereli, ezek belépve a légkörbe okozzák az északi fényt vagy sarki fényt. Ha sérülne a Föld mágneses tere a káros sugárzás végigsöpörne a bioszférán.

46. Az északi fény (auroraborealis) A Föld mágneses tere eltéríti a bolygó felé tartó töltött részecskéket, amik a sarkok felett belépnek a légkörbe és fénykibocsátásra késztetik annak felső rétegeit.

47. Mágneses csapda • ttével magya. BFöld=25-65 𝜇T

48. Elektromág-nes • Ha a tekercsbe vasat, kobaltot, vagy nikkelt teszünk, akkor a mágneses indukció 200-1000000 szeresére nő. Ezek un. ferromágneses anyagok. • Ha a tekercsbe alumíniumot, vagy mangánt teszünk, akkor a mágneses indukció alig növekszik. Ezek a paramágneses anyagok. • Ha a tekercsbe rezet, vagy aranyat teszünk, akkor a mágneses indukció kis mértékben csökken. Ezek a diamágneses anyagok. • Az atomok körül mozgó elektronok mágneses mezőt hoznak létre. A ferromágnesekben az atomi mágnesek bizonyos mértékben már rendezettek, a külső mágneses tér könnyen növeli tovább a rendezettséget. • A ferromágneses anyagok felhasználásával nagyon erős elektromágneseket lehet készíteni.

49. Az elektromágneseses indukció jelensége A mágneses mező változása elektromos mezőt hoz létre.

50. Faraday törvénye • Van egy mágneses terem, annak ki tudom számolni a fluxusát, 𝝓B, ezt valahogy időben változtatom, ekkor a fluxushoz használt felület peremén elektromotoros erő (feszültség) indukálódik: Nagy epszilon