ZKLADN FYZIKLN VELIINY POPISUJC MAGNETICK POLE VELIINY MAGNETICKHO

ZÁKLADNÍ FYZIKÁLNÍ VELIČINY POPISUJÍCÍ MAGNETICKÉ POLE

VELIČINY MAGNETICKÉHO POLE Michael Faraday 1791 - 1867 James Clerk Maxwell 1831 -1879 Hendrik Antoon Lorentz 1853 -1928 úvodem § H -intenzita magnet. pole § B -magnetická indukce § Φ -magnetický indukční tok §

Zdroje elektrického a magnetického pole.

Pět zdrojů magnetického pole

Označení pólů magnetů bylo odvozeno od pólů zeměkoule, která má také své magnetické pole (vytvářené otáčejícím se roztaveným železným jádrem země). Volně uchycené magnety (magnetické střelky kompasů) se ustálí tak, že jejich severní pól směřuje k severu zeměkoule (kde se nachází její jižní magnetický pól).

Solenoid a toroid

Magnetické pole v okolí přímého vodiče (Pravidlo pravé ruky)

Pravidlo pravé ruky pro cívku

Intenzita magnetického pole H [A/m] Magnetické pole se projevuje silovými účinky. Permanentní magnety se přitahují nebo odpuzují, taktéž vodiče a cívky, kterými protéká elektrický proud, vykazují silové účinky jak navzájem, tak na permanentní magnety nebo železné kovy. Tato síla se mění podle vzdálenosti magnetů. Míru silového působení magnetického pole na myšlený kousek železa popisuje veličina Intenzita magnetického pole H. Pokud vodičem protéká proud I, v okolí vodiče vznikne magnetické pole vybuzené tímto protékajícím proudem zobrazované pomocí siločar, což můžeme popsat veličinou Magnetické napětí Um=I. Magnetické napětí se rozloží po celé délce siločáry, přičemž intenzita magnetického pole v určitém konkrétním místě je pak dána velikostí magnetického napětí na jednotku délky siločáry. Čím je siločára delší, tím menší bude intenzita a také menší silové působení. Jednotkou pro magnetické napětí je A a pro intenzitu magnetického pole A·m-1. Intenzita magnetického pole je vektor a v daném místě má směr daný tečnou k siločáře a směr podle orientace siločáry. Obecný vztah pro intenzitu magnetického pole tvořeného proudem I na siločáře o délce l:

Intenzita magnetického pole H [A/m] vektorová fyzikální veličina, vyjadřující „mohutnost“ magnetického pole v závislosti na faktorech, které pole vytvářejí (např. velikost elektrického proudu, tekoucího vodičem cívky) a nezávisle na parametrech prostředí, ve kterém je magnetické pole vytvářeno. l. . střední délka siločáry magnetického pole

Intenzita magnetického pole (H) Siločáry magnetického pole kolem přímého vodiče mají tvar kružnice, takže délka siločáry ve vzdálenosti a od vodiče je l=2·π·a. Obecný vztah pro intenzitu magnetického pole tvořeného proudem I na siločáře o délce l: Základní matematický vztah pro výpočet: l. . střední délka siločáry magnetického pole

Příklad“ Vypočítejte intenzitu magnetického pole H ve vzdálenosti 0, 2 m od osy vodiče, kterým teče proud 10 A.

H - magnetického pole toroidní cívky Toroidní cívka nemá sever a jih, většina magnetického pole je uzavřena uvnitř cívky a pro výpočet délky kruhové siločáry můžeme použít střední poloměr toroidu.

H [A/m]- magnetického pole solenoidu Pro přibližný výpočet intenzity magnetického pole uvnitř cívky, která má N závitů, stačí uvažovat délku části siločáry v délce cívky l, přičemž výsledné pole je dáno součtem polí tvořených jednotlivými závity.

Intenzita magnetického pole -H

Magnetická indukce B- (Tesla) míru silových účinků magnetického pole v různých prostředích popisuje veličina Magnetická Indukce B. Jednotkou magnetické indukce je T (Tesla). Magnetická indukce je opět vektor a má stejný směr i orientaci jako intenzita magnetického pole. Magnetickou indukci je možné také chápat jako hustotu siločar magnetického pole v ploše kolmé na siločáry v daném prostředí. Intenzita magnetického pole je nezávislá na prostředí, ve kterém se magnetické pole nachází. Silové účinky se ale podle prostředí mění. Vliv prostředí se liší podle typu látky. Některé látky magnetické pole ovlivňují velmi málo, jiné (například železné kovy) ho zesilují - tím že se samy zmagnetují, zesilují výsledné pole a zvětšují hustotu siločar. Magnetická indukce je opět vektor a má stejný směr i orientaci jako intenzita magnetického pole. Magnetickou indukci je možné také chápat jako hustotu siločar magnetického pole v ploše kolmé na siločáry v daném prostředí.

Magnetická indukce B- (Tesla) • Mag. indukce B je vlastně intenzita H, ovlivněná prostředím. Vliv prostředí reprezentuje veličina permeabilita μ, kterou můžeme chápat jako měrnou magnetickou vodivost látek (jak snadno magnetické pole prostupuje daným prostředím). • Základní matematický vztah pro výpočet je :

Magnetická indukce B [ Tesla ]

Magnetický tok Ф [Wb] Magnetické pole můžeme chápat jako obdobu elektrického pole. Magnetické napětí tvořené průchodem proudu vodičem vybudí v okolním prostředí magnetický tok ve formě siločar. Celkové množství siločar procházejících danou plochou kolmou na siločáry (neboli magnetický tok touto plochou) můžeme určit z hustoty siločar, neboli z magnetické indukce.

Magnetický tok Ф [Wb] Weber Magnetický tok Ф touto plochou S můžeme určit z hustoty siločar, neboli z magnetické indukce B takto:

Permeabilita μ (je„magnetická prostupnost“ prostředí) μ je skalární fyzikální veličina, vyjadřující magnetickou polarizovatelnost (magnetickou „vodivost“, prostupnost pro magnetické pole) prostředí, ve kterém je magnetické pole vytvářeno. Vliv prostředí reprezentuje veličina permeabilita μ, kterou můžeme chápat jako měrnou magnetickou vodivost látek (jak snadno magnetické pole prostupuje daným prostředím).

Absolutní permeabilita μ v v Absolutní permeabilita μ se skládá z μo permeability vakua bezrozměrné relativní permeability prostředí μr Základní matematický vztah pro výpočet:

Železné jádro elektromagnetu Železné jádro má za následek výrazné zesílení magnetického pole elektromag-netu v porovnání se vzduchovým jádrem elektromagnetu na levé straně.

ÚVOD DO MAGNETICKÝCH VLASTNOSTÍ LÁTEK

Kontrolní ( učební) otázky 26 1. Rozděl materiály podle vlivu na magnetické pole 2. Nakresli hysterezní (magnetizační) křivku. 3. Popiš jednotlivé části magnetizační křivky. 4. Vysvětli pojem prvotní magnetizace, remanentní indukce, koercitivní intenzita. 5. Co můžeme zjistit z šířky magnetizační smyčky? 6. Čím jsou dané ztráty ve feromagnetických materiálech? Veličiny magnetického pole

Zdroje Elektřina a magnetismus – Lepil, Šedivý Encyklopedie fyziky http: //fyzika. jreichl. com Učebnice fyziky pro gymnázia – Martin Krynický http: //www. ucebnice. krynicky. cz/Fyzika/

Příklady látek podle vlivu na magnetické pole

Magnetická síla 29 Actio in distanc – působení na dálku Síla magnetické přitažlivosti působí na dálku jako síly gravitační, ale nebezpečí záměny nehrozí. K zemskému povrchu jsme přitahováni gravitací ne magneticky. Země je obrovský, ale současně slabý magnet. Příklady magnetické indukce: I kdybychom byli ze železa, nebyli bychom na povrchu země drženi magnetismem, ale gravitací. Veličiny magnetického pole

Co je magnet? 30 Jestliže je magnetismus úzce propojený s elektřinou, vzniká otázka, kde je elektřina u permanentních magnetů? Atomy mají v jádře protony a neutrony. Pro výklad je rozhodující atomový obal, tvořený elektrony. Elektrony jsou základním zdrojem magnetismu. Každý elektron má vlastní magnetický moment a chová se jako malý magnet. Tyto magnetické momenty mohou být uspořádané paralelně nebo anti-paralelně. Atomy jsou tvořeny jedním nebo více elektrony a tak bychom očekávali, že budou mít magnetický moment. Ve skutečnosti se však magnetické momenty kompenzují a řada atomů navenek nevykazuje magnetický moment. Látka je diamagnetická. Těleso zhotovené z takové látky je slabě odpuzováno od magnetu. Veličiny magnetického pole

Dělení látek podle vlivu na magnetické pole Většina látek magnetické pole neovlivňují, nebo jen velmi málo. Diamagnetické látky mají relativní permeabilitu jen o něco málo menší než 1 a vnější magnetické pole mírně zeslabují, jako například voda nebo měď. Paramagnetické látky mají relativní permeabilitu o něco málo větší jak 1 a magnetické pole mírně zesilují, jako například kyslík nebo hliník, ale bez vnějšího pole neudrží vlastní magnetismus. Feromagnetické látky mají relativní permeabilitu mnohem větší jak 1 a magnetické pole hodně zesilují, jako například železo nebo kobalt. Tylo látky lze více či méně zmagnetovat, neboli po odstranění vnějšího magnetického pole vykazují permanentní magnetické vlastnosti.

Magnetické vlastnosti látek jinak 32 Diamagnetické látky � Magnetické momenty elektronů se vzájemně ruší, výsledný magnetický moment atomu je nulový Paramagnetické látky � Kompenzace magnetických momentů částečná, magnetický moment nenulový Feromagnetické látky � Magnetické momenty paramagnetických atomů, které je tvoří se sčítají Veličiny magnetického pole

Diamagnetické látky: 33 elementární magnetická pole se zcela ruší, látky zeslabují magnetické pole, do kterého jsou vloženy (jsou z něho slabě vytlačovány). Příklady: zlato, měď, rtuť, voda, inertní plyny, . . . Typická permeabilita: měď má r = 0, 999 990. Veličiny magnetického pole

Paramagnetické látky: 34 elementární magnetická pole se ruší jen částečně, látky zesilují magnetické pole, do kterého jsou vloženy (jsou do něho slabě vtahovány). Vnějším magnetickým polem nelze atomy uspořádat tak, aby látka více zesilovala magnetické pole - tomu brání tepelný pohyb atomů. Příklady: hliník, sodík, draslík, . . . Typická permeabilita: hliník má r = 1, 000 023.

Fero, feri-magnetické látky 35 (sloučeniny oxidů železa s oxidy jiných prvků) : Látky značně zesilují magnetické pole, do kterého jsou vloženy (nebo jsou do něho silně vtahovány). Po vložení do magnetického pole se zvětšuje doména , která je zmagnetována ve stejném směru, a ostatní domény se pak navíc natáčejí tak, aby jejich magn. pole souhlasilo s vnějším magn. polem. Doménová struktura nakonec zmizí - látka je magneticky nasycena. Když pak látku z magnetického pole vyndáme, látka zůstává částečně zmagnetovaná (vykazuje mag. paměť. Příklady: železo, kobalt, nikl a (nejen) jejich slitiny. Typická permeabilita: ocel má r = 8000. Malým budícím proudem tak vytvoříme magnetické pole s velkými silovými účinky. Veličiny magnetického pole silné

Feromagnetismus a pravidlo pravé. ruky- animace http: //www. vascak. cz/data/android/physicsatsc hool/template. php? s=mag_ferro&l=cz http: //www. vascak. cz/data/android/physicsatsc hool/template. php? s=mag_vodic&l=cz

Ferity a feromagnety v praxi 37 Veličiny magnetického pole

Příklady feritových jader 38 Veličiny magnetického pole

Magnetizace materiálů

Magnetizace materiálů http: //www. vascak. cz/data/android/physicsatschool/template. php? s=mag_ferro&l=cz

Magnetizace materiálů (křivka prvotní magnetizace) Permeabilita feromagnetických materiálů μ není konstantní (lineární), ale mění se podle intenzity vnějšího magnetického pole- proudu I. Grafické vyjádření této závislosti se nazývá křivka prvotní magnetizace.

Hysterezní křivka feromagnetického materiálu • Když bude intenzita vnějšího pole ( proudu) klesat, bude podle typu materiálu vykazovat jádro zbytkový (remanentní) magnetismus Br. • Pro vynulování zbytkového magnetismu je zapotřebí intenzita HC. • Pokud se orientace vnějšího magnetického pole otočí, vnitřní magnety se musí také obrátit, což způsobí, že bude zapotřebí větší hodnota intenzity vnějšího pole, než u prvotní magnetizace. • Grafické vyjádření tohoto chování feromagnetického materiálu se nazývá hysterezní křivka

Hysterezní křivka feromagnetického materiálu- vysvětlení

Magnetický měkký a tvrdý materiál Čím víc je materiál zmagnetovatelný (magneticky tvrdší), tím širší je jeho hysterezní křivka a tím také větší hodnota Br. Tím větší jsou i tzv. „ztráty v železe“

Princip transformátoru 46 Test