Magnetinis laukas

1. Magnetinis laukas 12 klasė

2. Istorija • Jau prieš 2000 metų kiniečiai natūralų magnetą naudojo kaip kompasą. • Apie magneto gebėjimą traukti geležį žinojo graikų filosofas Talesas (640-550 m. per. Kr.). • Anglų fizikas V. Gilbertas XVI a. gale pirmasis susistemino tuo metu žinomus magnetizmo ir elektros reiškinius.

3. Istorija • V. Gilbertas atliko daug bandymų ir iškėlė vieną iš daugelio hipotezių, kad Žemė, tiksliau jos branduolys, yra didžiulis magnetas. • Jis dviem šimtmečiams įtvirtino nuomonę, kad elektros ir magnetizmo reiškiniai nėra tarpusavyje susiję. • XVIII a. pradžioje jau sklandė mintis apie šių laukų ryšį.

4. Danų fizikas Erstedas • 1820 m. atrado elektros srovę supantį magnetinį lauką. • Magnetinės rodyklės atsilenkimas priklauso: • nuo srovės stiprio; • srovės tekėjimo krypties; • rodyklės padėties laido atžvilgiu.

5. Ispanas Arago, dirbęs Prancūzijoje 1820 m. pagamino pirmąjį elektromagnetą. • Amperas iškėlė mintį, kad dėl laidų kuriais teka srovės, magnetinių laukų, turi sąveikauti ir patys laidai. • Amperas aptiko srovių sąveiką.

6. Magnetinio lauko sąvoka • Tai jėgos laukas, veikiantis judančius krūvius ir įmagnetintus kūnus. • Magnetinį lauką sukuria judantys krūviai ir įmagnetinti kūnai. • Magnetinis laukas aptinkamas: • pagal poveikį į magnetinę rodyklę (įmagnetintą kūną); • pagal poveikį į laidininką, kuriuo teka elektros srovė; • pagal poveikį į rėmelį, kuriuo teka elektros srovė.

7. Magnetinė indukcija • Pagrindinė magnetinio lauko magnetinio lauko charakteristika. • Matavimo vienetas T (tesla). • Vektorinis dydis. Kryptį parodo magnetinės rodyklės šiaurinio polius. • Rėmelį, kuriuo teka srovė veikia sukimosi momentas.

8. Magnetinio lauko stipris • Šis dydis nepriklauso nuo medžiagos magnetinių savybių. • μ — magnetinė skvarba, parodanti kiek kartų magnetinė indukcija B medžiagoje yra didesnė už magnetinę indukciją vakuume. • μ0 — magnetinė konstanta.

9. Grafinis magnetinio lauko vaizdavimas • Magnetinės indukcijos linijos vadinamos magnetinėmis linijomis. • Jos yra uždaros, neturi nei pradžios, nei pabaigos. • Solenoido viduje magnetinis laukas yra vienalytis. • Magneto viduje eina nuo pietinio link šiaurinio poliaus.

10. Dešiniosios rankos taisyklė • Tiesios srovės, apskritos ir solenoido srovių lauko magnetinių linijų kryptis nustatoma.

11. Kai laidas, kuriuo teka elektros srovė, yra lapo plokštumoje, magnetinis laukas vaizduojamas taip:

12. x Tiesus laidas • Tiesios srovės magnetinės linijos koncentriniai apskritimai. • Jų tankis sumažėja tolstant nuo laido. srovė teka į mus srovė teka nuo mūsų

13. Uždara apskrita vija (žiedas) • Sulenkti pirštai rodo srovės tekėjimo kryptį, o nykštys — magnetinių linijų kryptį.

14. Solenoidas • Solenoido magnetinis laukas panašus į tiesaus magneto lauką. • Ritės viduje magnetinis laukas yra vienalytis, o tolstant nuo jos galų silpnėja.

15. Elekromagnetas • Į ritės vidų įstatyta geležinė šerdis magnetinį lauką žymiai sustiprina. • Šerdis pakeičia ritės magnetinį lauką dėl to, kad veikiama buvusio lauko įsimagnetina.

16. Feromagnetikai • Geležis, kobaltas, nikelis ir kai kurie kiti lydiniai įsimagnetina labai stipriai, taigi lieka įmagnetinti net išnykus išoriniam laukui. • Iš jų gaminami nuolatiniai magnetai. • Feromagnetikų μ >> 1. • Likusių medžiagų μ ≈ 1.

17. Žemės magnetinis laukas • Sukuria Žemės skystame branduolyje cirkuliuojantys konvekciniai elektringų dalelių srautai. • Žemė savo magnetiniu lauku primena milžinišką magnetą, kurių polių padėtis beveik sutampa su geografiniais ašigaliais. Įsidėmėkite: Magnetinių polių ir geografinių ašigalių vardai yra priešingi.

18. Žemės magnetinio lauko reikšmė • Sulaiko iš kosmoso sklindančias elektringąsias daleles, kurių poveikis pražūtingas Žemėje esančiai gyvybei (pakeičia jų skriejimo kryptį). • Stiprus magnetinis laukas apsaugo Žemės atmosferą nuo saulės vėjo erozijos.

19. Magnetinis srautas Φ • Tai magnetinių linijų skaičius, kurios kerta paviršių. Φ = SB.

20. Ampero jėga • Tai jėga, kuria magnetinis laukas veikia jame esančio srovės laidininko (pvz., tiesaus laido) atkarpą. • Ji priklauso nuo paties magnetinio lauko, laidininko ilgio, juo tekančios srovės stiprio ir laidininko padėties (orientacijos) magnetiniame lauke: čia α — kampas tarp magnetinio lauko linijų ir srovės tekėjimo laidininku krypčių.

21. Kairiosios rankos taisyklė • Kairę ranką reikia ištiesti taip, kad magnetinės linijos eitų į delną, o ištiesti pirštai rodytų srovės kryptį. Tada atlenktas nykštys rodys laidininką veikiančios jėgos kryptį.

22. Užduotis Nr. 1 B A C D E F

23. Užduotis Nr. 2 A B

24. Užduotis Nr. 3 A B C D E F

25. Užduotis Nr. 4 A B C E F D

26. Užduotis Nr. 5 C A B D E F

27. Užduotis Nr. 6 A B C D E

28. Užduotis Nr. 7 A C B D E F

29. Užduotis Nr. 8 A B C D E F

30. Užduotis Nr. 9 A B C D E F

31. Užduotis Nr. 10 A B C D F E

32. Užduotis Nr. 11 A B

33. Užduotis Nr. 12 A B C

34. Užduotis Nr. 13 A B C D

35. Lorenco jėga • Magnetinis laukas veikia judančias elektringąsias daleles. • Šis veikimas apibūdinamas Lorenco jėga. FL= q v B sinα, Čia q — dalelės krūvis, v — jos judėjimo greitis, α — kampas tarp ir krypčių.

36. Kairiosios rankos taisyklė • Keturi pirštai rodo kryptį, kai q > 0, priešingą , kai q < 0.

37. Darbas • Lorenco jėga yra statmena dalelės greičiui, tai darbo ji neatlieka. • Lorenco jėga nekeičia dalelės energijos, o karty ir jos greičio modulio. • Dėl Lorenco jėgos poveikio kinta tik dalelės greičio kryptis.

38. FL= q v B sinα • Nejudančios elektringosios dalelės (v=0) magnetinis laukas neveikia.

39. FL= q v B sinα • Kai dalelė juda išilgai magnetinio lauko linijų, Lorenco jėga taip pat lygi nuliui (sin 00 = 0). • Šiuo atveju magnetinis laukas dalelės neveikia.

40. FL= q v B sinα • Kai dalelė juda statmenai magnetinės indukcijos linijoms (t.y. kai sin 900 = 1), Lorenco jėgos skaitinė vertė yra didžiausia.

41. Ciklotronas • Elektringųjų dalelių greitintuvas. • Jame elektringosios dalelės įgauna daug energijos, kuri gali sukelti branduolines reakcijas. • Sudaro dvi dalys: indai, panašūs į perpjautą pusiau dėžutę.

42. Veikimo principas • Indai padedami stipriame magnetiniame lauke. • Jo veikiamos dalelės juda spiraline trajektorija. • Didėjant dalelių greičiui, didėja trajektorijos spindulys. • Įgijusios reikiamą greitį, o kartu ir pakankamai energijos, dalelės nukreipiamos į taikinį.

43. Radiacinės juostos • Saulės, kosminiai ūkai, sprogstančios žvaigždės (supernovos) spinduliuoja elektringąsias daleles. • Žemės paviršių nuo jų poveikio saugo magnetinis laukas. • Įlėkusios į jį, dalelės ima judėti spiralėmis apie Žemės magnetinio lauko linijas, dėl to susikaupia tam tikrose srityse.

44. Radiacinės juostos • Tai Žemės atmosferos sritys, kuriose didelė elektringųjų dalelių koncentracija. • Žemės rutulį gaubia dvi radiacinės juostos. • Išorinėje juostoje (aukštis nuo 12000 km iki maždaug 20000 km) — elektronai. • Vidinėje juostoje (aukštis nuo 2400 km iki 6000 km) — protonai, kurių masė net 1836 kartus didesnė negu elektronai. • Šios juostos trukdo kosminiams skrydžiams.