cz. 2. dr inż. Zbigniew Szklarski

Podobne dokumenty
dr inż. Zbigniew Szklarski

POLE MAGNETYCZNE ŹRÓDŁA POLA MAGNETYCZNEGO. Wykład 9 lato 2016/17 1

POLE MAGNETYCZNE ŹRÓDŁA POLA MAGNETYCZNEGO

dr inż. Zbigniew Szklarski

Wykład 14: Indukcja cz.2.

Wykład 15: Indukcja. Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok

Wykład 14: Indukcja. Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok

RÓWNANIA MAXWELLA. Czy pole magnetyczne może stać się źródłem pola elektrycznego? Czy pole elektryczne może stać się źródłem pola magnetycznego?

Fizyka 2 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Indukcja magnetyczna pola wokół przewodnika z prądem. dr inż. Romuald Kędzierski

POLE MAGNETYCZNE W PRÓŻNI

POLE MAGNETYCZNE. Magnetyczna siła Lorentza Prawo Ampere a

Analiza wektorowa. Teoria pola.

Teoria pola elektromagnetycznego

Pole elektromagnetyczne

Elektrostatyka. Potencjał pola elektrycznego Prawo Gaussa

Wykład FIZYKA II. 3. Magnetostatyka. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Rozdział 4. Pole magnetyczne przewodników z prądem

Podstawy fizyki sezon 2 5. Pole magnetyczne II

Pole magnetyczne magnesu w kształcie kuli

Elektrodynamika Część 1 Elektrostatyka Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

ver magnetyzm

Elektrodynamika Część 1 Elektrostatyka Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Elektrostatyka. Prawo Coulomba Natężenie pola elektrycznego Energia potencjalna pola elektrycznego

Ramka z prądem w jednorodnym polu magnetycznym

Magnetyzm cz.i. Oddziaływanie magnetyczne Siła Lorentza Prawo Biote a Savart a Prawo Ampera

Magnetyzm cz.i. Oddziaływanie magnetyczne Siła Lorentza Prawo Biote a Savart a Prawo Ampera

Ładunek elektryczny. Zastosowanie równania Laplace a w elektro- i magnetostatyce. Joanna Wojtal. Wprowadzenie. Podstawowe cechy pól siłowych

Pole magnetyczne. Magnes wytwarza wektorowe pole magnetyczne we wszystkich punktach otaczającego go przestrzeni.

Elektrodynamika Część 5 Pola magnetyczne w materii Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

cz. 2. dr inż. Zbigniew Szklarski

Elektrodynamika Część 4 Magnetostatyka Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Podstawy fizyki sezon 2 6. Indukcja magnetyczna

Strumień Prawo Gaussa Rozkład ładunku Płaszczyzna Płaszczyzny Prawo Gaussa i jego zastosowanie

cz.3 dr inż. Zbigniew Szklarski

Pole elektryczne. Zjawiska elektryczne często opisujemy za pomocą pojęcia pola elektrycznego wytwarzanego przez ładunek w otaczającej go przestrzeni.

Fizyka 2 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Wyprowadzenie prawa Gaussa z prawa Coulomba

Wyznaczanie parametrów linii długiej za pomocą metody elementów skończonych

Fizyka 2 Podstawy fizyki

POLE MAGNETYCZNE Magnetyzm. Pole magnetyczne. Indukcja magnetyczna. Siła Lorentza. Prawo Biota-Savarta. Prawo Ampère a. Prawo Gaussa dla pola

Wykład 8 ELEKTROMAGNETYZM

Indukcja elektromagnetyczna Faradaya

Wykład FIZYKA II. 4. Indukcja elektromagnetyczna. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Elektrostatyka ŁADUNEK. Ładunek elektryczny. Dr PPotera wyklady fizyka dosw st podypl. n p. Cząstka α

Przedmowa do wydania drugiego Konwencje i ważniejsze oznaczenia... 13

Pole magnetyczne. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Księgarnia PWN: David J. Griffiths - Podstawy elektrodynamiki

Obliczanie indukcyjności cewek

Podstawy fizyki sezon 2 2. Elektrostatyka 2

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 41: Busola stycznych

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

Fale elektromagnetyczne

Fizyka współczesna. Zmienne pole magnetyczne a prąd. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej Powstawanie prądu w wyniku zmian pola magnetycznego

Obwód składający się z baterii (źródła siły elektromotorycznej ) oraz opornika. r opór wewnętrzny baterii R- opór opornika

Elektrodynamika. Część 5. Pola magnetyczne w materii. Ryszard Tanaś. Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

MAGNETYZM. PRĄD PRZEMIENNY

Rozdział 5. Twierdzenia całkowe. 5.1 Twierdzenie o potencjale. Będziemy rozpatrywać całki krzywoliniowe liczone wzdłuż krzywej C w przestrzeni

Indukcja elektromagnetyczna

Fizyka 2 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

ZAGADNIENIA DO EGZAMINU Z FIZYKI W SEMESTRZE LETNIM 2010/11

Pole magnetyczne ma tę własność, że jego dywergencja jest wszędzie równa zeru.

Pole elektromagnetyczne. Równania Maxwella

3. Mechanika punktu materialnego, kinematyka (opis ruchu), dynamika (przyczyny ruchu).

Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

ZAGADNIENIA DO EGZAMINU Z FIZYKI W SEMESTRZE ZIMOWYM Elektronika i Telekomunikacja oraz Elektronika 2015/16

Podstawy fizyki sezon 2 6. Równania Maxwella

4.1 Pole magnetyczne. Siła Lorentza. Wektor indukcji

Podstawy fizyki sezon 2 5. Indukcja Faradaya

Fale elektromagnetyczne. Gradient pola. Gradient pola... Gradient pola... Notatki. Notatki. Notatki. Notatki. dr inż. Ireneusz Owczarek 2013/14

Teoria Pola Elektromagnetycznego

dr inż. Zbigniew Szklarski

Równania Maxwella i równanie falowe

Elektrodynamika Część 2 Specjalne metody elektrostatyki Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Wyznaczenie składowej poziomej indukcji ziemskiego pola magnetycznego

Magnetostatyka. Bieguny magnetyczne zawsze występują razem. Nie istnieje monopol magnetyczny - samodzielny biegun północny lub południowy.

Momentem dipolowym ładunków +q i q oddalonych o 2a (dipola) nazwamy wektor skierowany od q do +q i o wartości:

Elektrostatyka, cz. 1

Magnetyzm cz.ii. Indukcja elektromagnetyczna Równania Maxwella Obwody RL,RC

Równania dla potencjałów zależnych od czasu

Podstawy elektrodynamiki / David J. Griffiths. - wyd. 2, dodr. 3. Warszawa, 2011 Spis treści. Przedmowa 11

Wykład 4 i 5 Prawo Gaussa i pole elektryczne w materii. Pojemność.

Potencjał pola elektrycznego

Fizyka 2 Wróbel Wojciech

Rozdział 6. Równania Maxwella. 6.1 Pierwsza para

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 26 MAGNETYZM I ELEKTROMAGNETYZM. CZĘŚĆ 1

MAGNETYZM, INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA. Zadania MODUŁ 11 FIZYKA ZAKRES ROZSZERZONY

Magnetyzm. Wykład 13.

Pole magnetyczne Ziemi. Pole magnetyczne przewodnika z prądem

PROGRAM INDYWIDUALNEGO TOKU NAUCZANIA DLA UCZNIÓW KLASY II

ver magnetyzm cd.

Magnetyzm. Magnetyzm zdolność do przyciągania małych kawałków metalu. Bar Magnet. Magnes. Kompas N N. Iron filings. Biegun południowy.

Podstawy fizyki wykład 8

Rzepkoteka 2011 v1.3

Pole magnetyczne Wykład LO Zgorzelec

26 MAGNETYZM. Włodzimierz Wolczyński. Indukcja magnetyczna a natężenie pola magnetycznego. Wirowe pole magnetyczne wokół przewodnika prostoliniowego

Fale elektromagnetyczne

Efekt naskórkowy (skin effect)

Transkrypt:

Wykład 14: Pole magnetyczne cz.. dr inż. Zbigniew zklarski szkla@agh.edu.pl http://layer.uci.agh.edu.pl/z.zklarski/

Prąd elektryczny jako źródło pola magnetycznego - doświadczenie Oersteda Kiedy przez przewodnik nie płynie prąd, igła ustawia się wzdłuż kierunku pola magnetycznego ziemskiego Kiedy przez przewodnik płynie prąd, igła odchyla się od kierunku pola magnetycznego Ziemi. Dlaczego?

Wyznaczanie składowych pola magnetycznego ziemskiego usola stycznych Instrument został po raz pierwszy opisany przez francuskiego fizyka Claude Pouillet'a w 1837 roku 3

Prawo Amper a d l o I C C krążenie pola magnetycznego prąd wewnątrz konturu całkowania C μ o - przenikalność magnetyczna próżni, stała uniwersalna 7 μ o 4 π10 T m / A 4

kontur całkowania I C i 1 -i Pole magnetyczne wokół przewodnika prostoliniowego d l const na krzywej C (kontur całkowania jest okręgiem ) dl krążenie wektora indukcji magnetycznej po okręgu o promieniu r C d l dl π r C 5

korzystając z prawa Ampère a π r Przewodnik o promieniu R, przez który płynie prąd I: C d l μo Pole magnetyczne w odległości r od przewodnika i π r μ o π Czy istnieje pole magnetyczne wewnątrz przewodnika? krążenie wektora indukcji magnetycznej po okręgu o promieniu r wyraża się tym samym wzorem dla r<r i r>r Obliczamy natężenie prądu I C wewnątrz konturu (r<r): I I gęstość prądu j jest stała j C I π r π R r I C R i r 6

Z prawa Ampère a d l o I I C π r μ o r R C μ π o I R pole magnetyczne wewnątrz przewodnika r Pole magnetyczne wewnątrz solenoidu pole magnetyczne na zewnątrz przewodnika: μo i π r 7

olenoid wytwarza jednorodne pole magnetyczne i pełni podobną rolę jak kondensator płaski w elektrostatyce solenoid magnes sztabkowy 8

nieskończony solenoid c dl dl + dl + dl + C b a b d c a d dl h 0 0 0 d l dlaczego? dl 0 dl d l h μ C solenoid idealny o I C pole jednorodne μo gdzie I C ( nh) i liczba zwojów na jednostkę długości ni natężenie prądu w uzwojeniu solenoidu 9

Zadanie. Wykorzystać prawo Ampère a do znalezienia wartości wektora indukcji wewnątrz toroidu, przez który płynie prąd o natężeniu I. N - liczba zwojów toroidu a < r < b μ o NI π r 10

Oddziaływanie równoległych przewodników z prądem pole magnetyczne wytworzone przez prąd I 1 siła działająca na przewód z prądem I ma wartość F F 1 μo i 1 π d I L 1 μ o L I1 I π d Definicja ampera: 1A jest to natężenie prądu stałego, który płynąc w dwóch równoległych, prostoliniowych, nieskończenie długich przewodach o znikomo małym przekroju poprzecznym, umieszczonych w próżni w odległości 1m, wywołuje między tymi przewodami siłę o wartości 10-7 N na każdy metr długości przewodu. 11

Prawo iota-avarta Zasada superpozycji obowiązuje nie tylko w elektrostatyce: μo I d l r d 3 4 π r + 0I dl sin 0I dl r d 3 4 r 4 r Przykład przewodnik prostoliniowy dx d 0i dx sin 4 r gdzie ( ) sin sin r x + x R R + R x i R r 1

0i R dx 4 R ( x + ) 3 / i 0 x ( x + ) 4 R 1/ + i 0 R Przykład przewodnik kołowy dl Zauważmy że: d r R r d d ze względu na symetrię d 0 X d d d d cos gdzie 0i d dl 4r sin 90 0 ir 0 3 / ( R + ) x 0iR d 4 + ( ) R x 3/ dl cos R r x R 13 + R dl R

w środku przewodnika kołowego dla x 0 0 ir 0i 3 R R jeżeli x >> R to 0iR 1 3 3 x ~ x - jak pole od dipola Jeżeli mamy N zwojów, każdy o powierzchni R od cewki: Ni 0 0 m 3 3 x x to pole gdzie m jest magnetycznym momentem dipolowym cewki o N-zwojach. 14

Pole magnetyczne a elektryczne Linie pola elektrycznego zaczynają się i kończą na ładunku elektrycznym Linie pola magnetycznego tworzą zamknięte pętle. Na niczym się nie zaczynają i nie kończą 15

Prawo Gaussa dla magnetyzmu Istnieje pojedynczy ładunek punktowy monopol elektryczny rak monopoli magnetycznych. Magnes czy pętla z prądem stanowią dipol magnetyczny 16

E d q 0 d 0 ρ div E div 0 ε o Treścią prawa Gaussa dla magnetyzmu jest fakt, że pole magnetyczne jest bezźródłowe. trumień pola magnetycznego przez powierzchnię zamkniętą jest zawsze równy zeru. Nie można wyodrębnić pojedynczego bieguna magnetycznego nie istnieją monopole magnetyczne. d 0 17

Przypomnienie - operatory Pole Funkcja pola Działanie na funkcji pola Oznaczenie działania i określenie Wynik działania grad i + j + k x y z skalarne skalar gradient skalara wektor dywergencja wektora diva A A + + x y A x y z z skalar wektorowe wektor rotacja wektora i j k rota x y z Ax Ay Az wektor 18

Twierdzenie tokes a Podobnie jak twierdzenie Gaussa-Ostrogradskiego wiązało strumień pola przechodzący przez powierzchnię z dywergencją w punkcie: E d A V div div E E E dv ρ ε o to twierdzenie tokes a wiąże krążenie wektora po krzywej C z rotacją w punkcie: F dl ( rot F) d C 19

F dl ( rot F) d C całka powierzchniowa, po powierzchni ograniczonej krzywą C strumień! oznacza to, że krążenie pola wektorowego po zamkniętym i zorientowanym konturze C jest równe strumieniowi rotacji pola przez dowolną powierzchnię ograniczoną tym konturem. Twierdzenie tokes a dla pola elektrycznego: E dl rote d

Zastosowanie prawa tokes a dla pola magnetycznego: dl rot d Z prawa Ampera: A więc: rot d dl 0 0 i oraz j d dl 0 i j d j d W zapisie różniczkowym rot 0 j 0 j 1

Prawo Gaussa i Ampera w postaci całkowej i różniczkowej Pole elektrostatyczne Pole magnetyczne Prawo Gaussa E d q 0 dive d 0 0 0 div Prawo Ampera dl 0i rot 0 j

Podsumowanie Pole magnetyczne w próżni: div 0 rot 0 j pole jest bezźródłowe jest to pole wirowe Pole magnetyczne w ośrodku: div 0 rot 0 Nie istnieją monopole magnetyczne nie ma jednobiegunowości! j 3