Magnetinis laukas vakuume

1. Magnetinis laukas vakuume

2. Magnetinis laukas vakuume – svarbiausios charakteristikos Pirmą kartą istorijoje minimas 4000 m. pr.m.e Kinijoje. Tik 1820 m. H. Erstedas atrado elektrinių ir magnetinių reiškinių sąryšį. 1845 m. M. Faradėjus pirmasis pavartojo magnetinio lauko sąvoką. Magnetinis laukas – atskira elektromagnetinio lauko apraiška, pasižyminti jam charakteringomis savybėmis. Pagrindinė magnetinio lauko, kaip ir visų laukų, savybė – veikti kūną jėga. Charakteringosios magnetinio lauko savybės: 1. Magnetinį lauką kuria tik judantys krūviai. 2. Magnetinis laukas veikia jėga tik judančius krūvius. 3. Magnetinis laukas nėra potencialinis - jėgų linijos yra visada uždaros. 4. Magnetinio lauko jėga veikia statmenai krūvio judėjimo krypčiai ir lauko stipriui. Pagrindinė magnetinio lauko savybė – veikti judantį krūvį jėga.

3. Magnetinis laukas vakuume – svarbiausios charakteristikos Pagrindinės magnetinio lauko charakteristikos: 1. Magnetinė indukcija - B, 2. Magnetinio lauko stipris – H, 3. Magnetinio lauko srautas – F,

4. Magnetinis laukas vakuume – magnetinė indukcija • Svarbiausia magnetinio lauko poveikio charakteristika yra magnetinė indukcija. • Magnetinė indukcija B – magnetinio lauko jėginė charakteristika, apibūdinanti • magnetinio lauko mechaninį poveikį judantiems krūviams. • Apibūdinama dviem būdais: • Srovės rėmelio sukimo gebėjimu. • Srovės vienetinio ilgio veikimu jėga.

5. Magnetinė indukcija Srovės rėmelio sukimo gebėjimas. Srovės rėmelis, kurio teka elektros srovė, patalpintas statmenai magnetinio lauko linijoms, yra sukamas. Gebėjimas sukti apibūdinamas jėgos momentu: Jei rėmelis bus vienetinis, t.y. jo plotas bus lygus 1 m2 ir juo tekės 1 A srovė, jėgos momentas bus lygus magnetinei indukcijai. Todėl: Magnetinė indukcija skaitine verte lygi jėgos momentui, veikiančiam vienetinio ploto, kuriuo teka 1 A elektros srovė srovės rėmelį patalpintą statmenai į magnetinį lauką.

6. Magnetinis laukas vakuume – magnetinė indukcija Srovės vienetinio ilgio veikimu jėga. Magnetinę indukciją galima apibūdinti ir kitaip – per jėgą veikiančią laidininką, kuriuo teka srovė ir kuris patalpintas statmenai išoriniam magnetiniam laukui. Magnetinė indukcija yra lygi jėgai, veikiančiai 1 m ilgio laidininką, kuriuo teka 1 A elektros srovė, patalpintą statmenai išoriniam magnetiniam laukui. Nepriklausomai nuo apibūdinimo, magnetinės indukcijos matavimo vienetas: Tesla (T), kas yra 1 T=1 N/Am.

7. Magnetinis laukas vakuume – magnetinės indukcijos linijos Magnetinį lauką grafiškai vaizduojame magnetinės indukcijos linijomis, kurių liestinės kiekviename taške sutampa su vektoriaus B kryptimi. Magnetinės indukcijos linijų kryptis nusakoma dešininio sraigto taisykle: Jei sukamas dešininis sraigtas slenka srovės kryptimi, tai sukimo kryptis rodo magnetinės indukcijos kryptį. Kitaip: magnetinės indukcijos linijų sukimosi kryptis sutampa su laikrodžio rodyklės kryptimi, jei žiūrėtume į laidą iš galo, o srovė tekėtų nuo mūsų. Linijų tankis yra proporcingas vektoriaus B moduliui. Nuolatinio magneto lauko linijos išeina iš šiaurinio ir sueina į pietinį polių.

8. Srovės elemento sukurtas magnetinis laukas • Magnetinį lauką kuria tik judantys krūviai, o elektros srovė yra kryptingas krūvių • judėjimas. Todėl: • Laidininku tekanti srovė visada kuria sūkurinį magnetinį lauką. • Šio lauko magnetinės indukcijos dydis bet kuriame erdvės taške nusakomas • Bio ir Savaro dėsniu. • Čia Idl – nykstamai mažas srovės elementas, kuriantis aplink save sūkurinį lauką, • apibūdinamą elementarios magnetinės indukcijos dydžiu dB. • Matome, kad elektros srovės magnetinės indukcijos dydis priklauso nuo: • Elektros srovės stiprio I, • Atstumo nuo laidininko r, • Kampo a,

9. Judančio elektrono sukurtas magnetinis laukas Paimkime srovės elementą: Kadangi elektros srovė yra kryptingas krūvininkų judėjimas, o jos stipris išreiškiamas: tai pritaikę srovės elementui: Jei istatysime vietoj nykstamai mažo krūvio - elektrono krūvį , ir pritaikysim Bio ir Savaro dėsnį, gausime judančio greičiu v elektrono kuriamo lauko magnetinės indukcijos dydį bet kuriame erdvės taške:

10. Laisvo judančio elektrono sukurtas magnetinis laukas

11. Tiesiu laidu tekančios srovės magnetinis laukas Nustatyta, kad magnetiniams laukams galioja superpozicijos principas: kelių šaltinių sukurto magnetinio lauko magnetinė indukcija B yra lygi kiekvieno jų atskirai sukurto lauko indukcijų geometrinei sumai. Norint suskaičiuoti bet kokio laidininko sukurtą magnetinį lauką kuriame nors taške, reikia integruoti (sumuoti) visų srovės elementų sukurtus magnetinius laukus: arba skaliariškai: Be galo ilgo laidininko magnetinė indukcija taške C:

12. Apskritiminės srovės magnetinis laukas Apskritimo formos laido centre magnetinis laukas skaičiuojamas taip pat taikant superpozicijos principą. Kadangi visų apskritimo srovės elementų sukurtas magnetinis laukas centre yra tos pačios krypties, jų laukai sumuojasi (arba integruojasi pagal apskritimo ilgį: Galima įrodyti, kad ašies taškuose nutolusiuose nuo centro atstumu h, magnetinė indukcija lygi:

13. Visuminės srovės dėsnis Elektrinio lauko vektoriaus cirkuliacija yra lygi nuliui – tai yra jo potencialumo savybė: Skirtingai nuo elektrinio lauko, magnetinės indukcijos linijos yra sūkurinės: , kadangi aplinkui tiesų laidą, per kurį teka elektros srovė, sukurtas magnetinės indukcijos dydis, bet kuriame apskritiminio kontūro taške, spinduliu R nuo centro yra: įstatę ir suintegravę gauname: Kai kontūras juosia keletą nuolatinių elektros srovių, jų sukurto suminio magnetinio lauko indukcija šiuo kontūru proporcinga juosiamų srovės stiprių algebrinei sumai:

14. Visuminės srovės dėsnio taikymas solenoidui Solenoidu vadinama cilindrinė ritė, susidedanti iš daugelio plonos vielos vijų, sudarančių sraigtinę liniją. Paskaičiuokime vektoriaus B cirkuliaciją kontūru 12341. Laikykime, kad 4-1 yra toli, tai B=0 2-1 ir 3-4 – taip pat B=0. Todėl B nelygi nuliui tik 2-3 atkarpoje gauname: Pagal visuminės srovės dėsnį vektoriaus cirkuliacija išilgai kontūro 12341: sulyginę ir išreiškę B gauname solenoido viduje kuriamą magnetinės indukcijos dydį:

15. Magnetinis srautas Magnetiniu srautu, veriančiu plotelį dS, vadinamas fizikinis dydis dΦ, lygus magnetinės indukcijos B ir to plotelio skaliarinei sandaugai: Magnetinės indukcijos pilnas vektoriaus B srautas (magnetinis srautas) pro bet kokio ploto S paviršių išreiškiamas: , jeigu magnetinis laukas vienalytis, tai: Magnetinio srauto vienetas – vėberis (Wb). 1 Wb = 1T*1m2lygus magnetiniam srautui, kurį sukuria 1T indukcijos magnetinis laukas, praeinantis pro 1 m2 ploto paviršių, statmeną magnetinio lauko krypčiai.

16. Gauso dėsnis magnetiniam laukui Gauso dėsnis magnetiniam laukui aprašo jo sūkuriškumo (uždarumo) sąlygą. Magnetinio lauko linijos įėjusios į uždarą paviršių, būtinai iš joišeina. Vadinasi, kiekvieno magnetinio lauko indukcijos vektoriaus srautas pro bet kokį ploto S uždarąjį paviršių visuomet lygus nuliui: Diferencialinė Gauso dėsnio išraiška yra: Remiantis šiuo dėsniu teigiama, kad magnetinių krūvių nėra.

17. Magnetinio lauko ir elektros srovės sąveika – Ampero jėga • Patalpinus laidininką į magnetinį lauką, jį pradeda veikti jėga. • Amperas nustatė, kad elementarioji jėga, kuria indukcijos B magnetinis laukas • veikia srovės elementą Idl, yra lygi: • - ši jėga vadinama Ampero jėga. • Ji didžiausia, kai vektoriai dl ir B statmeni. Ilgio l laidininkui: • Skaliariškai: • Ampero jėgos kryptis nustatoma vektorinės sandaugos • arba kairiosios rankos taisyklėmis. • Kuri formuluojama taip: • linijos statmenai veria delną, keturi ištiesti pirštai rodo • srovės kryptį, o delno plokštumoje 90º kampu atlenktas • nykštys rodo Ampero jėgos kryptį.

18. Magnetinio lauko ir elektros srovės sąveika – Ampero dėsnis Kiekvienas laidininkas, kuriuo teka elektros srovė, kuria aplink save sūkurinį magnetinį lauką. Jeigu tokie laidininkai yra netoli vienas kito ir yra lygiagretūs vienas kitam, jie veikia vienas kitą jėga. Ši jėga, priklausomai nuo srovės krypčių viena kitos atžvilgiu, gali būti stūmos arba traukos. Šios lygtys išreiškia Ampero dėsnį: dviejų plonų be galo ilgų lygiagrečių laidų, kuriais teka srovės, magnetinės sąveikos jėga proporcinga srovių stiprių sandaugai, laido ilgiui ir atvirkščiai proporcinga atstumui tarp jų.

19. Krūvininkų judėjimas elektromagnetiniame lauke. Lorenco jėga. • Kiekvieną nejudančią, turinčią krūvį q dalelę, esančią elektriniame lauke, veikia jėga: • Magnetinis laukas dalelę, turinčią krūvį, veikia ypatingai. • Charakteringosios magnetinio lauko poveikio dalelei, turinčiai krūvį, savybės: • Magnetinio lauko veikimo jėga priklauso nuo: • 1.1 Magnetinio lauko indukcijos, • 1.2 Dalelės krūvio, • 1.3 Dalelės judėjimo greičio, • 1.4 Kampo tarp dalelės judėjimo krypties ir B vektoriaus krypties. • 2. Magnetinio lauko jėga veikia statmenai dalelės judėjimo krypčiai ir B vektoriui. • 3. Magnetinis laukas veikdamas dalelę jėga keičia tik jos kryptį, bet nekeičia jos energijos.

20. Krūvininkų judėjimas elektromagnetiniame lauke. Lorenco jėga. Magnetinio lauko jėgos poveikį pirmasis ištyrė H. Lorencas. Šios jėgos dydis, kuris yra vadinamas magnetine Lorenco jėgos komponente yra lygus: arba skaliariškai: Bendrai Lorenco jėga vadinama elektromagnetinio poveikio jėga:

21. Holo reiškinys Holo reiškinys – reiškinys, pagrįstas Lorenco jėgos veikimu. Holo reiškinys – skersinio potencialų skirtumo atsiradimas plokščiame laidininke, veikiant statmenai magnetiniam laukui.