Pole magnetyczne. Za wytworzenie pola magnetycznego odpowiedzialny jest ładunek elektryczny w ruchu

Transkrypt

1 Pole magnetyczne Za wytworzene pola magnetycznego odpowedzalny jest ładunek elektryczny w ruchu

2 Źródła pola magnetycznego

3 Źródła pola magnetycznego I

4 Sła Lorentza - wektor ndukcj magnetycznej Sła elektryczna qe F E F B Sła magnetyczna q(v Sła F B jest najwększa gdy B) v B F defnuje ndukcję magnetyczną B F qv B v, F Kerunek - śrua prawoskrętna F L Sła Lorentza q(e + v B) N C m/s N A m [ B ] 1Tesla 1T

5 Ruch ładunku pod wpływem sły Lorenza Zadane: cyklotron

6 Strumeń pola magnetycznego Φ ABcos α A B [ Φ] T m 1 Weer 1 W

7 Pole magnetyczne

8 Prawo Gaussa dla pola magnetycznego Φ A B da Strumeń pola magnetycznego przez dowolną zamknętą powerzchnę jest równy zero Pole magnetyczne jest polem ezźródłowym Ne stneją swoodne eguny magnetyczne 0

9 Sła elektrodynamczna - Ampera

10 Sła elektrodynamczna - Ampera I s dl df dqv B df n e s dl(ve B) df I( dl B) F df I ( dl B) n e s v I e ( dl B) dla przewodnka prostolnowego F I( l B)

11 Zadane B R F B) df I ( dl l l dla przewodnka prostolnowego F I( l B) Olczyć całkowtą słę dzałającą na przewodnk

12 B F - F a µ ϕ Moment magnetyczny A a - F F a Moment sł τ dzałający na ramkę z prądem τ a 0 τ B a snϕ A B snϕ τ A B µ Moment magnetyczny τ µ B F F I( B) I B µ A [ µ ] A m

13 µ Moment magnetyczny atomu Ortalny moment magnetyczny elektronu L + v e - m e ev πr µ A ev πr πr 1 evr Moment pędu elektronu L µ m e vr e me L

14 I Pole magnetyczne jest relatywstycznym efektem wynkającym z prawa Couloma I F v F Z defncj ndukcj magnetycznej Oserwator zwązany z poruszającym sę ładunkem wdz różną gęstość ładunku dodatnego ujemnego zwązaną z tym słę Couloma I qv πε c r 0 F I µ I B μ 0 4π 10 N/A qv πε0c r πr ε0c Natężene pola magnetycznego Porównać z natężenem pola elektrycznego wytworzonego wokół naładowanej nc H I πr [H] A m B μ0h

15 I Prawo Ampera μ0i πrb πr μ B 0 Oowązuje ardzej ogólna zależność: C Prawo Ampera B dl Krążene wektora ndukcj magnetycznej po dowolnym zamknętym konturze jest proporcjonalne do natężena prądu ojętego tym konturem μ 0 I I I B

16 Zastosowana: zadana

17 dl I db Prawo Bota-Savarta μ0i dl r db π 3 4 r B db l Kołowy przewodnk z prądem Przykłady Przewodnk prostolnowy R dl α dl O db r x 0 r cosα B B db R O R + x db db db μ0i db 4π dl sn 90 r db db cosα B O 4π db μ 0 O IR 4π μ 0 μ I cosα dl 0 4πr ( R + x ) dl IR 3/ dl ( R + x ) 3/ ( R x ) 3/ O + μ 0 IR

18 W przewodnkach płyne prąd 1 ampera, jeśl na każdy metr długośc przewodnków odległych o 1 m ch sła wzajemnego przycągana jest równa N Dwa równoległe przewodnk z prądem - defncja ampera a a l d μ B l F d μ B B (l F a a a a a π π ) 0 0 a F B a d

19 Równana Maxwella dla pól stałych Pole elektryczne Prawo Gaussa E da q ε A 0 Źródłem pola elektrycznego jest ładunek E dl 0 Pole elektryczne jest polem zachowawczym Pole magnetyczne Prawo Gaussa A B da 0 Pole magnetyczne jest polem ezźródłowym C Prawo Ampera B dl μ 0 Pole magnetyczne ma charakter wrowy I

20 Własnośc magnetyczne mater L + µ L v e - Źródłem magnetyzmu sustancj są atomowe momenty magnetyczne Ortalny moment magnetyczny elektronu µ e m µ L S e Spnowy (własny) moment magnetyczny elektronu µ S m e µ jest rzędu 10-3 A. m L Marą właścwośc magnetycznych sustancj jest namagnesowane M M V µ [M] A m

21 M Materał magnetyczny umeszczony w polu magnetycznym ulega namagnesowanu M m H χ χ - podatność magnetyczna - stała materałowa B µ ( H + ) 0 M Własnośc magnetyczne mater ferromagnetyk Momenty magnetyczne atomów porządkują sę (ustawają w zlżonym kerunku) spontanczne posadają trwale namagnesowane. Fe, Co, N, stopy, nektóre tlenk χ m < 0 χ m > 0 H H M H M Atomy mają momenty magnetyczne zwązane z momentem pędu elektronów (spnowym ortalnym). Bez pola momenty magnetyczne są ustawone chaotyczne (M0), pod wpływem pola mają tendencję do ustawana sę w kerunku pola. Wele perwastków sustancj to paramagnetyk Wypadkowy moment magnetyczny atomu jest równy zero, lecz pole magnetyczne wpływa na ruch elektronów, ndukując moment magnetyczny. Wszystke sustancje są damagnetykam.

22 Zastosowane materałów magnetycznych slnk (10 kg magnesów w współczesnym samochodze) nośnk nformacj energetyka (transformatory) elektronka (pamęc ale ne tylko) mechanka (łożyskowane magnetyczne)