1 / 25

Magnetsko polje i magnetska sila

Magnetsko polje i magnetska sila. Magnetski efekti prirodnih (permanentnih) magneta poznati su već dugo vremena. Grci su bilježili svoja opažanja prije više od 2500 godina.

kalkin
Download Presentation

Magnetsko polje i magnetska sila

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Magnetsko polje i magnetska sila • Magnetski efekti prirodnih (permanentnih) magneta poznati su već dugo vremena. Grci su bilježili svoja opažanja prije više od 2500 godina. • Riječ magnetizam dolazi od grčke riječi za željeznu rudu (prirodni magnet) koja sadrži željezo-oksid, a pronađena je u Magneziji, pokrajini u sjevernoj Grčkoj (danas Turska). • Permanentni magneti: posebne željezne legure (tzv. tvrdi feromagnetski materijali) • elektromagneti: zavojnice s jezgrom od meka željeza

  2. Šipkasti magnet (magnetski dipol) • Šipkasti magnet ... dva pola: N i SIstoimeni polovi se odbijaju; a raznoimeni se privlače.Linije (silnice) magnetskog polja : definirane na isti način kao i linije električnog polja, smjer i gustoća • Da li vas to podsjeća na sličan slučaj u elektrostatici?

  3. Linije električnog polja električnog dipola Linije magnetskog polja šipkastog magneta

  4. S N S N S N Magnetskimonopoli ne postoje • Kako biste pokušali izolirati magnetski naboj da dobijete + ili - magnetski naboj?Pokušajte prerezati magnetsku šipku na pola: Čak i pojedinačni elektron ima magnetski "dipol"! • Magnetski monopoli nikada nisu nađeni. • Linije magnetskog polja su zatvorene krivulje upravo zato jer ne postoji magnetski monopol (razlika u odnosu na silnice el. polja)

  5. Magnetsko polje Zemlje • Mala magnetna igla obješena o nit uvijek će se orijentirati u smjeru sjever-jug; detektira Zemljino magnetsko polje. • Magnetski polovi se pomiču cca 40 km u godini dana • Promjena N iS pola cca 100 puta u 5 milijuna godina

  6. Orbite elektronaoko jezgre Intrinsični “spin” elektrona (još važniji efekt) Izvor magnetskih polja • Što je izvor magnetskog polja, ako ne magnetski naboj? • Odgovor: električni naboj u pokretu! • primjer, struja u zavojnici proizvodi magnetsko polje vrlo slično polju magnetske šipke. • Dakle, razumijevanje izvora magnetskog polja generiranog magnetskom šipkom leži u razumijevanju struja na atomskoj razini. Ako se magnetski efekti svih elektronskih struja međusobno ponište, materijali ne pokazuju magnetska svojstva

  7. Magnetski materijali • Materijali se mogu klasificirati po tome kako reagiraju na primjenjeno magnetsko polje, Bapp. • Paramagnetske (aluminij, volfram, kisik, ...) • Atomski magnetski dipoli (~ atomski šipkasti magneti) imaju tendenciju da se postroje s poljem, i tako ga povećavaju. Ali termalno gibanje randomizira njihove smjerove, tako da samo mali broj atoma ustraje u orijentaciji s poljem : Bind ~ Bapp•10-5 • Dijamagnetske (zlato, bakar, voda, ...) • Primijenjeno polje inducira suprotno polje, koje je obično vrlo slabo; • Bind ~ -Bapp•10-5[Iznimka: supravodiči pokazuju savršena dijamagnetska svojstva  isključuju sva magnetska polja] • Feromagnetske (željezo, kobalt, nikal, ...) • Slični su paramagnetskim, ali se dipoli orijentiraju s primijenjenim poljem. Složeno kolektivno djelovanje zbog jake interakcije između susjednih dipola imaju tendenciju da se postroje svi na isti način.Vrlo jako pojačanje. Bind ~ Bapp•10+5

  8. Feromagnet (željezo)

  9. Magnetska sila na točkasti naboj (česticu) • Električna sila na točkasti naboj: • Magnetska sila je kompleksnija; ovisi o brzini točkastog naboja i o magnetskom polju i uvijek je okomita i na brzinu naboja (čestice) i na magnetsko polje: • Vektorski produkt: • Apsolutna vrijednost (modul) vektora:

  10. Magnetska sila na točkasti naboj (česticu) • Magnetska sila je okomita na brzinu čestice, pa ne vrši nikakav rad (rad je skalarni produkt sile i prijeđenog puta): • Ek čestice se ne mijenja, mijenja se samo smjer gibanja i to je gibanje po kružnici; magnetska sila djeluje kao centripetalna: • radijus putanje čestice u • magnetskom polju

  11. Gibanje nabijene čestice u homogenom magnetskom polju • Ako je brzina okomita na mag. polje :gibanje po kružnici • Ako je brzina paralelna s mag. poljem; mag. sila =0: gibanje je jednoliko po pravcu • Ako je brzina pod nekim kutem na mag. polje: gibanje po spirali (čestica ima • komponente brzine i • paralelno i okomito na • magnetsko polje)

  12. B magnetsko polje (magnetska indukcija ili gustoća magnetskog toka) • Magnetska indukcija definira se pomoću sile kojom magnetsko polje djeluje na naboj koji se giba • mjerna jedinica tesla • Φ: magnetski tok; je skup silnica koje prolaze kroz neku plohu (mjerna jedinica veber)

  13. Lorentzova sila • Na nabijene čestice u gibanju djeluje magnetsko polje silom F. • Ako osim magnetskog polja B na naboj u gibanju djeluje i električno polje E, ukupna elektromagnetska sila koja djeluje : Lorentzova sila • Ciklotron: uređaj za ubrzavanje čestica

  14. Oerstedov pokus (1819) • Magnetna igla se otklanja u blizini vodiča kojim prolazi električna struja: • oko vodiča kojim prolazi struja stvara se magnetsko polje • prvi put se povezuju elektricitet i magnetizam ! • Djelovanje magnetskog polja na vodič opisujemo Amperovom silom:

  15. Magnetsko polje oko ravnog vodiča Silnice magnetskog polja ravnog vodiča su koncentrične kružnice koje leže u ravninama okomitim na vodič, sa središtima na osi vodiča. • Na udaljenosti r od vodiča iznos magnetskog polja je: • μ0 permeabilnost vakuuma • Magnetsko polje zavojnice sa N navoja ukupne duljine l u kojoj se nalazi jezgra relativne permeabilnosti μr

  16. Elektromagnetska indukcija • na slici su prikazani sjeverni (N) i južni (S) pol nekog trajnog magneta. • Magnetske silnice, tj. magnetski tok ide od sjevernog prema južnom polu • Pokusima je utvrđeno, da u magnetskom polju stalne jakosti sve točke vodiča imaju isti potencijal, tj. na krajevima žičane petlje neće se pojaviti nikakav napon dok petlja miruje. • Kad jakost magnetskog toka kojega obuhvaća petlja počne rasti ili padati, na krajevima petlje stvorit će se tzv. inducirani napon,koji će biti to veći, što je brža promjena magnetskog toka. • Induciraninaponpotjeratćeinduciranustruju u zatvorenojpetlji. Smjerinduciranestruje, odnosnopolaritetnaponanakrajevimavodičamožemoodreditiprematzv. praviludesneruke

  17. Faradayev zakon elektromagnetske indukcije • najvećiinduciraninapondajepomicanjevodiča u ravniniokomitojnasmjer N - S, dokpomicanjevodičaparalelnopravcumagnetskihsilnica ne uzrokujepojavuindukcije, jertakavpomak ne siječesilnice(ne mijenjamagnetskitokobuhvaćenpetljom). • nijebitnodalipromjenumagnetskogtokapostižemopromjenomjakostimagnetskogpoljapomicanjemvodiča, ilipomicanjemmagneta u odnosunamirujućivodič. • Elektromagnetskaindukcija je pojavada se u vodičukoji se relativnogiba u odnosunamagnetskesilnice induciranapon. • N broj navoja vodiča (zavojnice) • Φ: magnetski tok, mjerna jedinica veber • Negativan predznak: inducirana struja ima uvijek takav smjer da svojim magnetskim poljem djeluje protiv uzroka koji ju je izazvao (Lenzovo pravilo)

  18. Primjena indukcije: Transformator

  19. Primjena indukcije:induktivna peć • Primjena • Kada je vodič postavljen u promjenljivo mag . polje induciraju se vrtložne struje koje u vodiču (metalu) proizvode toplinu (omski otpor)

  20. Primjena indukcije:induktivna peć • 1900 godina

  21. Radni (omski) otpor u krugu izmjenične struje • Omski otpor u izmjeničnom strujnom krugu • Omski otpor u istosmjernom strujnom krugu:

  22. Induktivni otpor u krugu izmjenične struje:zavojnica koef. samoindukcije L i zanemarivog omskog otpora R U istosmjernom strujnom krugu: Struja kratkog spoja U izmjeničnom strujnom krugu: u zavojnici se inducira napon i struja; struja zaostaje za naponom za π/2 • Prema Ohmovom zakonu: Induktivni tpor

  23. Kapacitivni otpor u krugu izmjenične struje: • U istosmjernom strujnom krugu: kondenzator se za vrlo kratko vrijeme nabije i struja prestane prolaziti: I=0 • U izmjeničnom strujnom krugu: kondenzator se puni i prazni; kroz strujni krug prolazi izmjenična struja koja brza ispred napona

  24. Serijski RCL strujni krug serijski RCL-krug: radni otpor R induktivni XL=Lω kapacitivni otpor XC=1/Cω

  25. Serijski RCL strujni krug Kad je induktivni otpor = kapacitivnom otporu, tad je napon na LC-spoju jednak nuli i sav napon izvora je na otporu R.U tom slučaju kažemo da je u serijskom krugu nastupila rezonancija. U rezonanciji napon U je u fazi sa strujom(φ=0), pa je Z=R tj. induktivni i kapacitivni dio mreže se međusobno ponište. Thomsonov izraz za rezonantnu frekvenciju: • Impedancija: ukupni otpor RCL strujnog kruga

More Related