Wykład - pole magnetyczne

22. Pole magnetyczne.
22.1 Pole magnetyczne.
Pole magnetyczne jest to taka własność przestrzeni, w której na umieszczone w niej magnesy, przewodniki z prądem i poruszające się ładunki działają siły magnetyczne. Istnieje ono wokół przewodników z prądem, wokół magnesów stałych i wokół poruszającego się ładunku.
22.2 Siły magnetyczne.
22.2.1 Siła elektrodynamiczna.
Jest to siła działająca na przewodnik z prądem umieszczony w polu magnetycznym : Oznaczenia
F - siła elektrodynamiczna; I - natężenie prądu; L - długość przewodnika umieszczonego w polu magnetycznym; B - natężenie pola elektromagnetycznego (indukcja)
22.2.2 Reguła Fleminga.
Jeśli znamy kierunek indukcji i przepływu prądu, to możemy w następujący sposób określić kierunek działającej siły: oznaczmy palce lewej ręki od strony lewej: kciuk, palec drugi, trzeci, czwarty, piąty. Ustawiamy drugi palec w kierunku indukcji, a trzeci w kierunku natężenia prądu. Wyciągnięty pod kątem 90o do palców 2 i 3 kciuk wskaże nam kierunek działającej siły.
22.2.3 Siła Lorentza.
Jest to siła działająca na ładunek umieszczony w polu magnetycznym: Oznaczenia
F - siła Lorentza; B - natężenie pola elektromagnetycznego (indukcja); V - prędkość ładunku; Q - ładunek;
22.3 Indukcja pola magnetycznego.
Indukcja pola magnetycznego jest równa maxymalnej wartości siły elektrodynamicznej przypadającej na jednostkę iloczynu natężenia prądu i długości przewodnika : Oznaczenia
FMAX - maxymalna wartość siły elektrodynamicznej; B - natężenie pola elektromagnetycznego (indukcja); I - natężenie prądu; L - długość przewodnika
22.4 Linie pola magnetycznego.
22.4.1 Linie pola magnetycznego.
Są to krzywe, do których styczne w każdym punkcie pokrywają się z kierunkiem indukcji magnetycznej.
22.4.2 Własności linii pola magnetycznego.
biegną od N do S
są to krzywe zamknięte
ich ilość świadczy o indukcji
można je wystawić w każdym punkcie pola
brak źródła
nie można rozdzielić pola magnetycznego
22.5 Strumień pola magnetycznego.
Jest to ilość linii przechodzących przez daną powierzchnię :
Strumień pola magnetycznego ma wartość 1 Webera, gdy przez powierzchnię 1 metra ustawioną  do linii pola przechodzą linie o indukcji 1 Tesli.
Oznaczenia
 - strumień pola magnetycznego; B - natężenie pola elektromagnetycznego (indukcja); S - pole powierzchni
22.6 Prawo Gaussa dla pola magnetycznego.

(…)

… równolegle do linii pola.
Nic się nie zmienia.
22.9.2 Ładunek wpada  do linii pola.
Ładunek zacznie się poruszać po okręgu; promień okręgu : Oznaczenia
R - promień okręgu; M - masa ładunku; V - prędkość ładunku; Q - ładunek; B - natężenie pola magnetycznego (indukcja)
22.9.3 Ładunek wpada pod kątem  do linii pola.
Ładunek zacznie się poruszać po linii śrubowej.
Promień śruby: ; Okres obiegu : Prędkość…
… wypchnięty, ponieważ wewnątrz występuje pole magnetyczne przeciwne do pola zewnętrznego. Pojawiają się momenty magnetyczne wyindukowane.
Przenikalność magnetyczna dla diamagnetyków : ; Ta własność nie zmienia się wraz z temperaturą.
22.11.2 Paramagnetyki.
Posiadają niewielką ilość momentów magnetycznych rozłożonych chaotycznie po całej substancji. Wypadkowy moment magnetyczny, a co za tym idzie indukcja, jest równy 0. Przenikalność magnetyczna dla paramagnetyków () jest niewiele większa od 1 i zależy od temperatury - istnieje temperatura, gdy paramagnetyk staje się ferromagnetykiem.
22.11.3 Ferromagnetyki.
Silnie oddziaływają z polem magnetycznym. Cechą charakterystyczną są domeny - obszary jednakowego namagnesowania (moment magnetyczny ma ściśle określony kierunek).
Wykres zależności pola wewnętrznego…
… - przenikalność magnetyczna próżni; j - ilość natężeń (przewodników); i - ilość odcinków krzywej
22.7.2 Indukcje pola magnetycznego wokół przewodników z prądem.
Indukcja wokoło przewodnika prostoliniowego: Oznaczenia
I - natężenie prądu; R - odległość danego punktu od przewodnika; B - natężenie pola elektromagnetycznego (indukcja); 0 - przenikalność magnetyczna próżni;
Indukcja w środku solenoidu: Oznaczenia…
… od zewnętrznego pola przyłożonego do ferromagnetyka (pętla histerezy) :
Bw - indukcja wewnętrzna; Bz - indukcja zewnętrzna; Bp - pozostałość magnetyczna; Bc - wielkość pola zewnętrznego, które spowoduje całkowite rozmagnesowanie
Po wielu magnesowaniach i rozmagnesowaniach ferromagnetyka indukcja nie osiągnie wartości 0. Pole objęte pętlą histerezy jest miarą strat energii pola magnetycznego podczas magnesowania…
... zobacz całą notatkę