1 FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Pole magnetyczne
2 Pole magnetyczne w materiałachMagnetyczne własności materiałów określają głównie magnetyczne właściwości ich elektronów – spinowe i orbitalne momenty magnetyczne paramagnetyki Namagnesowanie własne ma taki sam kierunek jak zewnętrzne pole magnetyczne diamagnetyki Namagnesowanie własne ma przeciwny kierunek do zewnętrznego pola magnetycznego ferromagnetyki Występują domeny, których rozmiary są rzędu części milimetra i które zachowują się jak małe magnesy
3 Pole magnetyczne w ferromagnetykach
4 Pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego H zwiększą się objętość domen, w których orientacja wektora magnetyzacji M jest zgodna z polem H.
5 Pole magnetyczne w ferromagnetykachDomeny, w których kierunek polaryzacji tworzy mały kąt z kierunkiem pola, będą się rozrastać kosztem innych obrót wektorów namagnesowania w poszczególnych domenach przesunięcia nieodwracalne przesunięcia ścian domenowych są odwracalne
6
7 Pole magnetyczne w materiałachWektor namagnesowania – moment magnetyczny jednostki objętości Prawo Curie:
8 Pole magnetyczne w materiałachPole zewnętrzne Pole powstałe w materiale
9 Pole magnetyczne w materiałachCałkowity prąd magnetyzacji
10 Pole magnetyczne w materiałachPrawo Ampera:
11 Pole magnetyczne w materiałachNatężenie pola magnetycznego: Prawo Ampera:
12 Pole magnetyczne i elektrycznePole elektryczne H D M P B E
13 Pole magnetyczne w materiałachPodatność magnetyczna Względna podatność magnetyczna
14
15
16 Ładunek w polu elektrycznym
17 Ładunek w polu elektrycznymE = (0, 0, E) Warunki początkowe: r = v =
18 Ładunek w polu elektrycznymv0 q > 0 Początkowo ruch jednostajnie opóźniony do chwili t: Potem ruch jednostajnie przyspieszony w kierunku zgodnym z wektorem E.
19 Elektron =
20
21 Ładunek w polu magnetycznym
22 Ładunek w polu magnetycznym
23 Ładunek w polu magnetycznymRównania ruchu: Częstość cyklotronowa
24 Ładunek w polu magnetycznymWarunki początkowe:
25 Ładunek w polu magnetycznymZ pierwszego z równań : Obliczamy pochodną: Wstawiamy do drugiego z równań:
26 Ładunek w polu magnetycznym stała Rozwiązanie równania: Równanie oscylatora harmonicznego: Rozwiązanie równania:
27 Ładunek w polu magnetycznymPrędkość wzdłuż osi X: Rozwiązanie równań ruchu cząstki naładowanej w polu magnetycznym:
28 Ładunek w polu magnetycznymStałe wyznaczamy z warunków początkowych:
29 Ładunek w polu magnetycznym
30 Równania ruchu ładunku w polu magnetycznym
31 Równanie toru ładunku w polu magnetycznymOkrąg o promieniu r Składowa poprzeczna pędu:
32 Ładunek w polu magnetycznymŁatwiejszy opis: Ruch cząstki można opisać jako złożenie dwóch niezależnych ruchów: wzdłuż osi Z z prędkością i w płaszczyźnie XY z prędkością .
33 Ładunek w polu magnetycznymRuch wzdłuż osi Z: Kierunek siły Lorentza jest prostopadły do wektora , a więc składowa siły w kierunku osi Z wynosi zero. Ruch wzdłuż osi Z jest ruchem jednostajnym z prędkością .
34 Ładunek w polu magnetycznymRuch w płaszczyźnie XY: Wartość siły Lorenza: Siła skierowana jest prostopadle do wektora prędkości Siła Lorenza to siła dośrodkowa
35 Ładunek w polu magnetycznymOkres ruchu: Częstość kołowa: Częstość cyklotronowa niezależna od prędkości
36 Ładunek w polu magnetycznymW kierunku osi Z tor jest linią prostą, zaś w płaszczyźnie XY okręgiem Wypadkowy tor - linia śrubowa zwaną też helisą. Skok helisy:
37 Ładunek w polu magnetycznym
38 Podsumowanie W polu elektrycznym i magnetycznym działa siła Lorentza:Pole elektryczne nadaje cząstce przyspieszenie: o kierunku wektora E Energia kinetyczna nadana cząstce przez różnicę potencjałów U:
39 Podsumowanie Kiedy ładunek porusza się w kierunku nierównoległym do kierunku wektora indukcji magnetycznej wówczas jego tor jest linią śrubową (helisą) której oś skierowana jest równolegle do kierunku wektora indukcji, a promień r wynosi: Ruch cząstki w płaszczyźnie prostopadłej do wektora indukcji jest ruchem okresowym z częstością cyklotronową niezależną od prędkości: Parametry charakteryzujące ruch okresowy:
40
41
42 Zorza polarna