Pojęcia fizyczne / dział: Magnetyzm

Transkrypt

1 Pojęcia fizyczne / dział: Magnetyzm L.p. Pojęcie / definicja Schemat, rysunek... 1 Magnetyzm nauka o magnesach i prądzie elektrycznym wytwarzających pole magnetyczne i elektromagnetyczne. 2 Magnetyt magnes w postaci naturalnej, minerał: ruda żelaza. 3 Magnes stały magnes wytwarzający wokół siebie stałe pole magnetyczne. Typy magnesów stałych: sztabkowy i podkowiasty. 4 Oddziaływanie biegunów magnetycznych - - bieguny różnoimienne przyciągają się, - bieguny jednoimienne odpychają się. 5 Nierozdzielność biegunów magnetycznych : biegunów magnetycznych nie można rozdzielić. 1

2 6 Domeny magnetyczne obszary stałego namagnesowania wewnątrz ciała, które jest lub może być magnesem. 7 Oddziaływanie magnesów z różnymi substancjami rys. 8 Stal miękka stal magnesująca się łatwo ale nietrwale (chwilowo). Sposób magnesowania: potrzeć kilka razy magnesem (w jedną stronę) lub zbliżyć magnes. Przykłady: szpilki, gwoździe, opiłki żelazne. Używana jako rdzeń w elektromagnesach lub prądnicach. 9 Stal twarda stal magnesująca się trudno ale trwale. Sposob magnesowania: umieścić np. w zwojnicy z silnym prądem. Przykłady: magnesy ozdobne na lodówki, zapięcia w damskich torebkach, silniki elektryczne. 10 Igła magnetyczna niewielki magnes trwały w formie wydlużonej blaszki umieszczony zamocowanej tak, aby miał swobodę ruchu wokół własnej osi. 11 Zastosowanie igły magnetycznej - a) w kompasach: do wyznaczania północy geograficznej ( a właściwie południa magnetycznego Ziemi); b) do określania kształtu linii pola mgn. 12 Pole magnetyczne przestrzeń (wokół magnesu lub przewodnika z prądem czy Ziemi), w której działają siły magnetyczne. Obrazem pola są linie tego pola. Pole magnetyczne jest polem wirowym. 2

3 13 Linie pola magnetycznego linie zamknięte, wzdłuż których układają się igły magnetyczne lub opiłki żelaza. Zwrot linii od bieguna N do S na zewnątrz magnesu. 14 Zastosowanie opiłków żelaza do określania kształtu linii pola magnetycznego. a) wokół pojedynczych magnesów; b) wokół par magnesów. 15 Pole wirowe pole, którego linie są zamknięte (i mają kształt okręgów czy elips). 3

4 16 Pole magnetyczne Ziemi naturalne pole magnetyczne wytworzone przez Ziemię. Biegun magnetyczny południowy Ziemi znajduje się w obszarze Kanady. Oś magnetyczna Ziemi tworzy z osią obrotu Ziemi niewielki kat ostry. Pole mgn Ziemi jest zniekształcane przez wiatr słoneczny. Pole mgn Ziemi wywołuje zorze polarne. Przyczyna powstania pola mgn Ziemi: ruch ładunków elektrycznych w płynnym metalicznym jadrze Ziemi spowodowany wirowaniem Ziemi wokół własnej osi obrotu. 17 Źródło (przyczyna) pola magnetycznego poruszający się pojedynczy ładunek elektryczny lub prąd. 18 Doświadczenie Oersteda doświadczenie duńskiego fizyka poświadczające, że prostoliniowy przewodnik z prądem wytwarza wokół siebie pole magnetyczne. 19 Gęstość linii pola decyduje o sile tego pola. Im ta gęstość większa, tym pole jest silniejsze (np. przy biegunach magnesu). 4

5 20 Reguła prawej dłoni reguła służąca do określania kształtu i zwrotu linii pola magnetycznego wokół: - przewodnika prostoliniowego - przewodnika kołowego - zwojnicy z prądem. 21 Regula śruby prawoskrętnej - reguła służąca do określania kształtu i zwrotu linii pola magnetycznego wokół: - przewodnika prostoliniowego. 22 Reguła liter N i S - reguła służąca do określania biegunów pola magnetycznego wytworzonego przez prąd w przewodniku kołowym czy zwojnicy. 5

6 23 Solenoid zwojnica (zbiór przewodników kołowych połączonych szeregowo, przez które przepływa ten sam prąd). 24 Elektromagnes zwojnica z prądem + rdzeń ze stali miękkiej. Rdzeń służy do wzmocnienia pola magnetycznego zwojnicy. Zastosowanie: - głośniki; - dzwonki; - dźwigi na złomowiskach; - kolej szybkobieżna. 25 Siła elektrodynamiczna siła działająca na ramkę z prądem umieszczoną w polu magnetycznym. Warunek: kierunek prądu nie jest równoległy do linii pola mgn. 6

7 26 Reguła lewej dłoni reguła służąca do określania kierunku i zwrotu siły elektrodynamicznej. 27 Silnik elektryczny urządzenie przetwarzające energię elektryczną w energię mechaniczną. Rodzaje silników: - silniki na prąd stały (np. rozrusznik samochodowy) - silniki na prąd przemienny (np. silnik pralki, lodówki). 28 Indukcja elektromagnetyczna zjawisko wzbudzania prądu indukcyjnego w przewodniku kołowym (zwojnicy) poprzez zmianę pola magnetycznego. Zastosowanie: w prądnicach i transformatorach. prosty model silnika Tu: Wykres prądu indukcyjnego sieciowego. 7

8 29 Reguła Lenza reguła okreśłania kierunku prądu indukcyjnego (w przewodniku kołowym czy zwojnicy). Treść: kierunek prądu indukcyjnego jest taki, że wytworzone przez ten prąd pole magnetyczne przeciwdziała tym zmianom strumienia magnetycznego, dzięki którym prąd ten powstał. a) Gdy zbliżamy magnes do zwojnicy zwojnica odpycha magnes...; b) gdy oddalamy magnes od zwojnicy zwojnica przyciąga magnes Faraday ang. fizyk, odkrył zjawiska indukcji elektromagnetycznej, zbudował I silnik i I transformator. 31 Prądnica urządzenie przetwarzajace energię mechaniczną w energię elektryczną. Przykłady: - dynamo rowerowe; - generator prądu w elektrowni. 8

9 32 Prąd indukcyjny prąd wytwarzany w zjawisku indukcji elektromagnetycznej. Rodzaje: - prąd zmienny (o zmieniającym się natężeniu); - prąd przemienny (o zmieniającym się kierunku i natężeniu). 33 Transformator urządzenie przetwarzające (transformujące) natężenie prądu I przy jednoczesnej zmianie napięcia U. Sprawność = 98% Zastosowanie: - przesyłanie prądu na duże odległości; - ładowarki telefonów komórkowych; - zabawki; - spawarki; - lutownice. 9

10 34 Prawa Maxwella - a) Zmienne pole magnetyczne powoduje powstanie wirowego zmiennego pola elektryczngo. b) Zmienne pole elektryczne powoduje powstanie wirowego zmiennego pola magnetycznego. 35 Szybkość fal elektromagnetycznych w próżni - c 3 10 lub km s w ośrodkach materialnych szybkość ta maleje (bardziej im gęstszy ośrodek). 36 Pole elektromagnetyczne przenikające się wzajemnie 2 pola: elektryczne i magnetyczne. 8 m s c Fala elektromagnetyczna rozchodzące się w przestrzeni zmienne pole elektryczne i magnetyczne. 38 Widmo fal elektromagnetycznych klasyfikacja fal elektromagnetycznych ze wzkględu na długość fali λ i jej częstotliwość f. 10

11 39 Fale telewizyjne i radiowe fele elektromagnetyczne wykorzystywane przez: - telewizję naziemną; - radiofonię; - sięć pagerową; - systemy łączności lokalnej (lotnictwa, policji, radiotaxi); - diagnostykę medyczną (rezonans magnetyczny) 40 Mikrofale - fele elektromagnetyczne wykorzystywane w: - radiolokacji, łaczności satelitarnej, telefonii komórkowej GSM, systemach GPS,bluetooth; - kuchenkach; - medycynie; - stereoskopii mikrofalowej. 41 Podczerwień - fele elektromagnetyczne wykorzystywane w: - analizach chemicznych; - lotnictwie; - diatermii; - suszeniu, ogrzewaniu; - widzeniu w ciemności (detektory podczerwieni); - pilotach. 11

12 42 Światło widzialne - fele elektromagnetyczne (400 nm 700 nm), na które reaguje ludzkie oko. Umożliwia: - widzenie przedmiotów (kształty i barwy). 43 Nadfiolet - fele elektromagnetyczne wykorzystywane: - w fotografice; - w kryminalistyce (m.in.do wykrywania fałszywych banknotów); - w kwarcówkach; - lampach wyładowczych (neonach); - w laboratoriach (do sterylizacji). 44 Promienie X - fele elektromagnetyczne (ochodzące ze zderzeń elektronów z atomami) wykorzystywane w: - diagnosdyce (tomografia komputerowa); - radioterapii; - defektoskopii; - spektroskopii. 45 Promienie gamma - fele elektromagnetyczne (pochodzące z przemian jądrowych) wykorzystywane w: - sterylizacji sprzętu medycznego; - defektoskopii; - radioterapii (bomba kobaltowa). 12