1 Elektryczność i MagnetyzmWykład: Jan Gaj Pokazy: Tomasz Kazimierczuk/Karol Nogajewski, Tomasz Jakubczyk Wykład trzynasty 30 marca 2010

2 Z ostatniego wykładu Efekt Halla  koncentracja nośnikówPotencjał wektorowy: prawdziwy wektor Zwojnice Prawo Ampère’a, prąd przesunięcia Twierdzenie Earnshawa, pułapki magnetyczne Moment magnetyczny, monopol magnetyczny NMR, obrazowanie w medycynie Najprostsze silniki elektryczne

3 Jak się pozbyć sinusa: miernik magnetoelektrycznyMoment siły niezależny od kąta – skala liniowa

4 Railgun – zasada działania

5 Railgun – prawdziwy

6 Railgun – prawdziwy Wikipedia: Limax maximus, an air-breathing land slug Jan. 28, 2008: A slug hits a target after being fired from an electromagnetic railgun at the Naval Surface Warfare Center in Dahlgren, Va.

7 Zjawisko indukcji S N

8 Zjawisko indukcji S N

9 Indukcja w polu ziemskim

10 Indukcja z dużym prądemWykrywanie igłą magnetyczną I Pole magnetyczne

11 Zjawisko indukcji a siła LorentzaWysuwamy obwód z pola magnetycznego z prędkością v Iloczyn mieszany a (bc) nie zmienia się przy permutacji cyklicznej czyli Prawo indukcji Faradaya Czy to prawo wnosi coś nowego?

12 Czy nowe prawo? I Hipoteza: wzórobowiązuje także, gdy nie ma ruchu obwodu względem pola Sprawdzenie: I

13 Czy nowe prawo? I Hipoteza: wzórobowiązuje także, gdy nie ma ruchu obwodu względem pola Sprawdzenie: I

14 Postać lokalna prawa FaradayaZ twierdzenia Stokesa otrzymujemy postać lokalną

15 Siła działająca na prąd indukcyjny, reguła LenzaPrąd indukcyjny ma taki kierunek, że przeciwdziała wywołującej go zmianie I Dlaczego siła nie uśrednia się do zera?

16 Komplet praw Maxwella (w próżni)Postać całkowa Postać lokalna Czy znak minus jest sprawą umowy, czy wyraża prawo fizyczne? A gdyby zapisać ?

17 Prądy wirowe – wahadło pełne i ponacinaneS S S S

18 Prądy wirowe – magnes w rurzeCu PCV

19 Prądy wirowe - lewitacja tarczyNie ma sprzeczności z twierdzeniem Earnshawa (zjawisko dynamiczne) I

20 Nadprzewodnik w polu magnetycznymZerowy opór Efekt Meissnera

21 Ramka przewodząca w polu: wielkości elektryczne i mechaniczneRuch obrotowy ramki generuje siłę elektromagnetyczną indukcji gdzie jest stałą Prąd w ramce generuje moment siły ten sam współczynnik  ! A więc związek między właściwościami elektrycznymi i mechanicznymi ramki opisują dwa równania: oraz

22 Przykład pierwszy: Galwanometr o oporze RG zwarty oporem RZII prawo Kirchhoffa tłumaczy się na zmienne mechaniczne Obwód dostarcza więc momentu siły tłumiącej

23 Galwanometr – drgania tłumioneL – moment pędu (składowa)

24 Galwanometr balistyczny – rozpędzanie krótkim impulsemW czasie impulsu prądu galwanometr nie zdąży ulec znaczącemu wpływowi siły elastycznej ani tłumienia Moment pędu nabyty w czasie impulsu prądu A więc prędkość początkowa ruchu plamki jest proporcjonalna do ładunku Czas rozpędzania bardzo krótki w porównaniu z okresem wahań

25 Galwanometr balistyczny – pomiar ładunkuRozwiązanie z warunkiem początkowym (0) = 0 Czas (s) Wychylenie (j.u.)

26 Przykład drugi: Prądnica o oporze RW obciążona oporem RZZaniedbujemy bezwładność wirnika (stan stacjonarny) i opory mechaniczne. Moment siły tłumiącej i siła elektromotoryczna wyrażają się Moment siły tłumiącej jest równoważony momentem siły napędzającej prądnicę, który dostarcza mocy mechanicznej Dostarczana moc elektryczna określa sprawność

27 Teslomierz balistycznyQ~B S