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

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

Fizyka 2 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Fizyka 2 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

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

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

Ramka z prądem w jednorodnym polu magnetycznym

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

Pole elektromagnetyczne

Wprowadzenie do fizyki pola magnetycznego

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

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

ver magnetyzm

POLE MAGNETYCZNE W PRÓŻNI

dr inż. Zbigniew Szklarski

Nazwa magnetyzm pochodzi od Magnezji w Azji Mniejszej, gdzie już w starożytności odkryto rudy żelaza przyciągające żelazne przedmioty.

cz. 2. dr inż. Zbigniew Szklarski

Krótka historia magnetyzmu

Podstawy fizyki sezon 2 5. Pole magnetyczne II

Materiały pomocnicze 11 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

MAGNETYZM, INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA. Zadania MODUŁ 11 FIZYKA ZAKRES ROZSZERZONY

cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

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

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

Kolokwium 2. Środa 14 czerwca. Zasady takie jak na pierwszym kolokwium

POLE MAGNETYCZNE. Magnetyczna siła Lorentza Prawo Ampere a

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

POLE MAGNETYCZNE ŹRÓDŁA POLA MAGNETYCZNEGO

Podstawy fizyki sezon 2 4. Pole magnetyczne 1

Rozdział 4. Pole magnetyczne przewodników z prądem

Pole magnetyczne Wykład LO Zgorzelec

4.1 Pole magnetyczne. Siła Lorentza. Wektor indukcji

Własności magnetyczne materii

Wykłady z Fizyki. Magnetyzm

Pojęcie ładunku elektrycznego

Wyznaczanie sił działających na przewodnik z prądem w polu magnetycznym

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

Elektrodynamika Część 4 Magnetostatyka Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

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

Elektryczność i magnetyzm

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

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

Wykład FIZYKA II. 5. Magnetyzm. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Elektrostatyka. Prawo Coulomba Natężenie pola elektrycznego Energia potencjalna pola elektrycznego

5. (2 pkt) Uczeń miał za zadanie skonstruował zwojnicę do wytwarzania pola magnetycznego o wartości indukcji

Podstawy fizyki sezon 2 5. Pole magnetyczne II

Podstawy fizyki sezon 2 4. Pole magnetyczne 1

Podstawy fizyki sezon 2 4. Pole magnetyczne

Indukcja elektromagnetyczna. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

POLE MAGNETYCZNE Własności pola magnetycznego. Źródła pola magnetycznego

Ładunki elektryczne i siły ich wzajemnego oddziaływania. Pole elektryczne. Copyright by pleciuga@ o2.pl

Magnetyzm. Wykład 13.

MAGNETYZM. 1. Pole magnetyczne Ziemi i magnesu stałego.

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

Wykład FIZYKA II. 5. Magnetyzm

Atomy mają moment pędu

Zakres pól magnetycznych: Źródło pola B B maks. [ T ] Pracujący mózg Ziemia Elektromagnes 2 Cewka nadprzewodząca. Cewka impulsowa 70

6. Podaj definicję wektora prędkości i wektora przyspieszenia dla ruchu prostoliniowego. Narysuj odpowiedni rysunek.

Wykład 8 ELEKTROMAGNETYZM

Temat XXIV. Prawo Faradaya

II.4 Kwantowy moment pędu i kwantowy moment magnetyczny w modelu wektorowym

Rozdział 3. Pole magnetyczne

dr inż. Zbigniew Szklarski

Wykład 14: Indukcja cz.2.

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

Ładunki elektryczne. q = ne. Zasada zachowania ładunku. Ładunek jest cechąciała i nie można go wydzielićz materii. Ładunki jednoimienne odpychają się

Fizyka współczesna Co zazwyczaj obejmuje fizyka współczesna (modern physics)

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

Indukcja elektromagnetyczna Faradaya

Pole magnetyczne magnesu w kształcie kuli

Pole magnetyczne Ziemi. Pole magnetyczne przewodnika z prądem

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

R o z d z i a ł 8 POLE MAGNETYCZNE

Electromagnetic interactions. Oddziaływania elektromagnetyczne

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

dr inż. Zbigniew Szklarski

Podstawy fizyki wykład 8

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

MAGNETYZM. PRĄD PRZEMIENNY

VIII. VIII.1. ORBITALNY MOMENT MAGNETYCZNY ELEKTRONU, L= r p (VIII.1.1) p=m v (VIII.1.2) L= L =mvr (VIII.1.1a) r v. r=v (VIII.1.3)

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

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego zadania fizyka, wzory fizyka, matura fizyka

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

Wyznaczanie stosunku e/m elektronu

30P4 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - IV POZIOM PODSTAWOWY

Pole magnetyczne - powtórka

Prawo Biota-Savarta. Autorzy: Zbigniew Kąkol Piotr Morawski

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 27 MAGNETYZM I ELEKTROMAGNETYZM. CZĘŚĆ 2

Podstawy fizyki sezon 2 2. Elektrostatyka 2

1. Nienamagnesowaną igłę zawieszoną na nici, zbliżono do magnesu sztabkowego.

Wyk³ady z Fizyki. Magnetyzm. Zbigniew Osiak

Własności magnetyczne materii

Podstawy fizyki sezon 2 1. Elektrostatyka 1

Elektromagnetyzm. pole magnetyczne prądu elektrycznego

Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

Wyznaczenie składowej poziomej indukcji ziemskiego pola magnetycznego

Ruch ładunków w polu magnetycznym

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

Fizyka 2 Wróbel Wojciech

Prawa Maxwella. C o p y rig h t b y p lec iu g 2.p l

Transkrypt:

Magnetyzm cz.i Oddziaływanie magnetyczne Siła Lorentza Prawo Biote a Savart a Prawo Ampera 1

Magnesy Zjawiska magnetyczne (naturalne magnesy) były obserwowane i badane już w starożytnej Grecji 2500 lat temu. Własności magnesów : mogą wywierać siłę na inne magnesy, mogą magnetyzować przez dotyk kawałki żelaza Magnes trwały... dwa bieguny : N i S Pole magnetyczne, linie pola magnetycznego są zamknięte. N Analogia do pola elektrycznego dipoli S 2

Magnesy Zjawiska magnetyczne (naturalne magnesy) były obserwowane i badane już w starożytnej Grecji 2500 lat temu. Własności magnesów : mogą wywierać siłę na inne magnesy, mogą magnetyzować przez dotyk kawałki żelaza Magnes trwały... dwa bieguny : N i S Pole magnetyczne, linie pola magnetycznego są zamknięte. N Analogia do pola elektrycznego dipoli S 3

Oddziaływanie magnesów, pole magnetyczne Ziemi Bieguny jednoimienne odpychają się Bieguny różnoimienne przyciągają się 4

Dipole magnetyczne, źródło pola magnetycznego magnesy trwałe mają zawsze dwa bieguny są dipolami magnetycznymi nie znaleziono dotychczas magnetycznego mono-pola czyli pojedynczego ładunku magnetycznego źródłem pola magnetycznego w magnesach trwałych jest też ruch ładunków elektrycznych w atomach co jest zatem źródłem pola magnetycznego jeśli nie znamy ładunku magnetycznego? ładunek elektryczny w ruchu! pole magnetyczne wytwarzane jest przez wszelkiego rodzaju prądy elektryczne! elektrony krążą po orbitach wokół jądra nawet sam elektron ma własny dipol magnetyczny związany z jego spinem wektorowa suma tych dipoli stanowi o całkowitym momencie magnetycznym atomu 5

Porównanie: pole elektryczne i magnetyczne Pole elektryczne wektor natężenia pola rozkład ładunków wytwarza pole elektryczne E(r) wokół otaczającej przestrzeni pole elektryczne oddziałuje siłą F=q E(r) ona ładunek q w punkcie r Pole magnetyczne poruszający się ładunek wytwarza pole magnetyczne B(r) wokół otaczającej przestrzeni pole magnetyczne oddziałuje siłą F na poruszający się ładunek q w punkcie r jaka to siła F? co to jest B(r)? wektor indukcji pola magnetycznego 6

Siła Lorentz'a Fakty doświadczalne dotyczące oddziaływania pola indukcji magnetycznej na poruszające się elektrony: poruszające się elektrony są odchylane, działająca na ładunki siła F jest do kierunku wskazywanego przez igłę magnetyczną, czyli do kierunku wektora B, siła F do prędkości ładunku v, Wszystkie te wyniki doświadczalne siła F v, zebrał Hendrik Lorentz(1853-1928) wartość siły F q. definiując siłę nazwaną obecnie siłą Lorentza wiązka elektronów F q( v B) siła pole magnetyczne wiązka 7

Kierunek siły Lorentza F q( v B) Jednostki: [F] = N [v] = m/s [q] = C [B] = T (tesla).. 1 T = 1 Wb/m2. 1 T = 1 N s m-1 C-1. 1 T = 1 N A-1 m-1. 8

Ruch ładunku w polu magnetycznym Jeśli ładunek q porusza się w kierunku prostopadłym do pola magnetycznego wówczas jego trajektoria będzie okręgiem ponieważ siła F = q v B jest zawsze prostopadła do ruchu ładunku (dośrodkowa) mv 2 F ma r mv 2 F qvb r Promień okręgu po którym porusza się ładunek q Częstość obrotów mv r qb qb 2 f m 9

Oddziaływanie pola magnetycznego na przewodnik z prądem F q( v B) i dq dt L v L v t t zatem L F i ( v B) v F i ( L B) prąd jako ładunek, który przepłynął w czasie czas w jakim ład. q przebył drogę L prędkość ład. q Jeśli linia nie jest prosta wówczas musimy podzielić ją na małe dl i sumować df i (dl B) 10

Ramka z prądem w polu magnetycznym b N a S normalna do powierzchni oś obrotu 11

Ramka z prądem w polu magnetycznym F1 a F2 F1 F4 b i n b/2 b/2 F3 Siły F2 i F4 równoważą się niezależnie od orientacji ramki F3 F1 b/2 sin n F3 F2 i ( b B) F4 Siły F1 i F3 obracają ramkę F1 i ( a B ) F1 i ( a B ) sin(90 ) F3 12

Ramka z prądem w polu magnetycznym F1 n b/2 Moment sił które obracają ramkę b M 2 ( F1 ) 2 F1 Def. magnetycznego momentu dipolowego b/2 sin n F3 i ab n i S n powierzchnia ramki S F3 b M 2 F1 sin( ) 2 b/2 Moment sił które obracają ramkę M i ab B sin( ) M B 13

Ramka z prądem w polu magnetycznym Def. magnetycznego mementu dipolowego i ab n i S n powierzchnia ramki S 14

Pola magnetyczne wytwarzane przez przewodnik z prądem Przewodnik z prądem i skierowanym do płaszczyzny 15

Prawo Biot a-savart a- pole magnetyczne wytwarzane przez dowolny przewodnik z prądem wektor styczny do przewodnika wektor łączący punkt P z skierowany zgodnie z elementem ds kierunkiem prądu i µ0 przenikalność magnetyczna Pole mag. pochodzące od odcinka przewodnika ds Aby policzyć pole w punkcie P trzeba sumować (całkować) odpowiednie db po całej długości przewodnika 0 ids r db 4 r 3 próżni = 4π x 10-7 = 1.26 x 10-6 Tm/A 0 ids r B 4 r 3 16

Prawo Biot a-savart a- pole magnetyczne wytwarzane przez prostoliniowy przewodnik z prądem W punkcie P: 0 ids sin db 4 r 2 Zauważ, że kierunek dla wszystkich małych db jest do płaszczyzny kartki, obojętnie czy ds jest powyżej czy poniżej punktu P Używając zależności r2 = (s2 + R2) i sin = R/r 0 ids sin 0 i ds R B 2 2 2 2 2 1/ 2 4 4 r (s R ) (s R ) 0 i 0 i 0 i Rds s 2 2 2 3/ 2 2 1/ 2 4 (s R ) 4 R (s R ) 2 R 17

Prawo Biot a-savart a- pole magnetyczne wytwarzane przez przewodnik z prądem o przykładowym kształcie : Dla odcinków 1 i 2 : ds r 0 sinθ sin(0 ) Dla odcinka 3 : 0 ids r db 3 4 r 0 ids sin 0 ids 2 4 R 4 R 2 Sumowanie (całkowanie) odbywa się po ds, które można wyrazić ds = R dq : 0 B 4 /2 0 ird 0 i 0 i 2 4 2R 8R R 18

Prawo Ampera krążenie wektora B po zamkniętej krzywej pole magnetyczne wytwarzane przez prądy B ds I 0 k k suma prądów przecinających powierzchnię rozpiętą na zamkniętej krzywej 19

Prawo Ampera krążenie wektora B po zamkniętej krzywej B ds I 0 k k suma prądów przecinających powierzchnię rozpiętą na zamkniętej krzywej 20

Prawo Ampera B ds I 0 B ds 0 I B (2 R) 0 I 0 I B 2 R 21

Oddziaływanie magnetyczne dwóch równoległych przewodników z prądem prądy skierowane do tablicy 0 I a Ba 2 d Siła działająca na przewodnik b w polu Ba, działająca na odcinek L Fba I b L B 0 LI a I b Fba I b LB 2 d prądy przeciwnie skierowane 22

Pole magnetyczne solenoidu (elektromagnes) 23

Pole magnetyczne solenoidu (elektromagnes) Z prawa Ampera c d B dl 0 ik i0 a k b B dl i N 0 0 Liczba zwojów przecinających powierzchnię rozpiętą na konturze abcd Na odcinku cd wektor B = 0 Na odcinku bd, da wektor B (prostopadły do) dl b c d a a b c d B dl B dl B dl B dl B dl BL 0 0 0 i0 0 nl N S B 0i0 n Liczba zwojów na jednostkę Wartość wektora indukcji p.mag. jest długości solenoidu proporcjonalna do prądu płynącego w elektromagnesie 24