1 Pole magnetyczne Magnes trwały – ma dwa bieguny - biegun północny N i biegun południowy S. Podział magnesu nie prowadzi do rozdzielenia biegunów. Przestrzeń, w której działają siły magnetyczne nazywamy polem magnetycznym. Przyjmuje się, że zwrot linii pola magnetycznego jest ustawiony od bieguna północnego N do bieguna południowego S.
2 Hans Christian Ørsted (1777 - 1851) duński fizyk i chemik,Pole magnetyczne prądu stałego Hans Christian Ørsted ( ) duński fizyk i chemik, doświadczenie Oersteda (1820 r) - opiłki żelazne wokół przewodnika z prądem - linie pola magnetycznego
3 Pole magnetyczne pętli przewodnika prostoliniowego solenoidu
4 Właściwość przestrzeni wokół przewodnika, w którym płynie prąd elektryczny, w której na inne przewodniki lub swobodnie poruszające się ładunki elektryczne działają siły magnetyczne, nazywamy polem magnetycznym. Na ładunek próbny poruszający się w polu elektromagnetycznym działa siła Lorentza definiuje pole elektryczne definiuje pole magnetyczne – wektor indukcji pola magnetycznego
5 Jeżeli ładunek porusza się w polu magnetycznym, to wartość siły działającej na niegoZe związku możemy określić wartość wektora indukcji w danym punkcie pola.
6 Kierunek i zwrot wektora indukcji są określone przez iloczyn wektorowyMakroskopowym przejawem siły Lorentza jest siła elektrodynamiczna – siła działająca na przewodnik, w którym płynie prąd, umieszczony w polu magnetycznym. Dla stałych pól magnetycznych praca wykonana przez siłę Lorentza nad cząstką wynosi 0 Statyczne pole magnetyczne nie zmienia energii kinetycznej ładunku, może go odchylać
7 Siła elektrodynamicznaSiła działająca na elektron przewodnictwa prędkość unoszenia koncentracja elektronów przewodnictwa Całkowita siła działająca na swobodne elektrony jest równa W przewodniku znajduje się swobodnych elektronów
8 . Dla ładunków dodatnich określających kierunek I siła ta ma zwrotDla elektronów siła ma taki sam zwrot . Zwrot określa reguła lewej dłoni (reguła Fleminga)
9 . Zamknięty obwód z prądem w polu magnetycznym x x x x x xx x x x x x x x x x x x 1 Ramka o bokach a i b jest umieszczona w polu o indukcji B tak, że boki 1 i 3 są prostopadłe do kierunku pola, nn’ normalna do płaszczyzny obwodu 2 4 x x’ Siła działająca na bok 2 ramki wynosi 3 a . n’ 1 Siła działająca na bok 4 ramki ma taką samą wartość ale przeciwny zwrot Siły te nie wpływają na ruch obwodu. Działają wzdłuż tej samej linii i ich moment skręcający jest równy 0. x x’ 2 b n 3
10 n’ 1 Zwroty są przeciwne siły nie przesuwają obwodu. Nie działają wzdłuż tej samej linii – pojawia się wypadkowy moment skręcający: x’ 2 b n 3 x x W przypadku N zwojów Wypadkowy moment siły pole ramki i nie zależy od kształtu zwoju.
11 Zjawisko Halla Taśma miedziana, w której płynie prąd o natężeniu I umieszczona w polu magnetycznym Na elektron działa siła Lorentza odchylając je w prawo. Przesunięcie ładunków spowoduje powstanie poprzecznego pola elektrycznego Halla, przeciwstawiającego się temu ruchowi Po osiągnięciu stanu równowagi Mierząc napięcie Halla możemy wyznaczyć koncentrację ładunków.
12 Ruch ładunków w polu magnetycznymŁadunek q poruszający się z prędkością v wpada w jednorodne pole magnetyczne o indukcji B prostopadle do linii sił. Ładunek porusza się po okręgu
13 Ładunek poruszający się z prędkością v wpada w jednorodne pole magnetyczne o indukcji B pod kątem α do linii sił.
14 Akcelerator cząstek naładowanych - cyklotronPole magnetyczne powoduje zakrzywienie toru Prędkość kątowa Częstotliwość Aby cyklotron działał poprawnie, to częstotliwość z jaką jon krąży w polu musi być równa częstotliwości zmian pola elektrycznego (warunek rezonansowy)
15 Prędkość jonu krążącego po okręgu o danym promieniui energia kinetyczna przy założeniu m = const.
16 Prawo Biota – Savarta – Laplace’aUwaga: jest elementem długości przewodnika, w którym płynie prąd
17 Prawo Ampere’a Krążenie pola magnetycznego wytwarzanego przez prąd płynący w przewodniku, wokół każdej krzywej zamkniętej otaczającej ten przewodnik jest proporcjonalne do natężenia prądu płynącego w przewodniku fragment pętli
18 Oddziaływanie pomiędzy przewodnikami, w których płynie prąd elektrycznyIndukcja pola magnetycznego wytworzonego przez prąd płynący w przewodniku 1 w miejscu, gdzie znajduje się przewodnik 2 Siła działająca na element długości przewodnika
19 przyciąganie odpychanie
20 Definicja jednostki natężenia prąduJeżeli siła działająca na każdy 1 m długości przewodnika jest równa 2·10-7 N, to natężenie prądu płynącego w przewodnikach jest równe 1 A - amper
21 Przykład Wektor indukcji wypadkowej jest prostopadły do płaszczyzny pierścienia h r dB R dB1 A prawo Biota-Savarta-Laplace’a
22
23 pole powierzchni ograniczonej zwojem o promieniu Rmoment magnetyczny zwoju z prądem
24 Strumień wektora indukcji magnetycznejStrumień wektora przez powierzchnię zamkniętą