Magnetinis laukas

Magnetinis laukasMagnetinis laukasMagnetinis laukasMagnetinis laukas

12 klasė

IstorijaIstorijaIstorijaIstorija

Jau prieš 2000 metų kiniečiai natūralų magnetą naudojo kaip kompasą.

Apie magneto gebėjimą traukti geležį žinojo graikų filosofas Talesas (640-550 m. per. Kr.).

Anglų fizikas V. Gilbertas XVI a. gale pirmasis susistemino tuo metu žinomus magnetizmo ir elektros reiškinius.

IstorijaIstorijaIstorijaIstorija

V. Gilbertas atliko daug bandymų ir iškėlė vieną iš daugelio hipotezių, kad Žemė, tiksliau jos branduolys, yra didžiulis magnetas.

Jis dviem šimtmečiams įtvirtino nuomonę, kad elektros ir magnetizmo reiškiniai nėra tarpusavyje susiję.

XVIII a. pradžioje jau sklandė mintis apie šių laukų ryšį.

Danų fizikas ErstedasDanų fizikas ErstedasDanų fizikas ErstedasDanų fizikas Erstedas

1820 m. atrado elektros srovę supantį magnetinį lauką.

Magnetinės rodyklės atsilenkimas priklauso:

– nuo srovės stiprio;

– srovės tekėjimo krypties;

– rodyklės padėties laido atžvilgiu.

Ispanas Arago, dirbęs Prancūzijoje 1820 m. pagamino pirmąjį elektromagnetą.

Amperas iškėlė mintį, kad dėl laidų kuriais teka srovės, magnetinių laukų, turi sąveikauti ir patys laidai.

Amperas aptiko srovių sąveiką.

Magnetinio lauko sąvokaMagnetinio lauko sąvokaMagnetinio lauko sąvokaMagnetinio lauko sąvoka

Tai jėgos laukas, veikiantis judančius krūvius ir įmagnetintus kūnus.

Magnetinį lauką sukuria judantys krūviai ir įmagnetinti kūnai.

Magnetinis laukas aptinkamas:– pagal poveikį į magnetinę rodyklę

(įmagnetintą kūną);– pagal poveikį į laidininką, kuriuo teka

elektros srovė;– pagal poveikį į rėmelį, kuriuo teka elektros

srovė.

Magnetinė indukcija Magnetinė indukcija

Pagrindinė magnetinio lauko magnetinio lauko charakteristika.

Matavimo vienetas TT (tesla). Vektorinis dydis. Kryptį parodo magnetinės

rodyklės šiaurinio polius. Rėmelį, kuriuo teka srovė veikia sukimosi

momentas.

B

IS

MB max

Magnetinio lauko stipris Magnetinio lauko stipris Magnetinio lauko stipris Magnetinio lauko stipris

Šis dydis nepriklauso nuo medžiagos magnetinių savybių.

μ — magnetinė skvarba, parodanti kiek kartų magnetinė indukcija B medžiagoje yra didesnė už magnetinę indukciją vakuume.

μ0 — magnetinė konstanta.

H

0B

H

00 B

B

Grafinis magnetinio lauko Grafinis magnetinio lauko vaizdavimasvaizdavimasGrafinis magnetinio lauko Grafinis magnetinio lauko vaizdavimasvaizdavimas

Magnetinės indukcijos linijos vadinamos magnetinėmis linijomis.magnetinėmis linijomis.

Jos yra uždaros, neturi nei pradžios, nei pabaigos. Solenoido viduje magnetinis laukas yra vienalytis. Magneto viduje eina nuo pietinio link šiaurinio

poliaus.

Dešiniosios rankos taisyklėDešiniosios rankos taisyklėDešiniosios rankos taisyklėDešiniosios rankos taisyklė

Tiesios srovės, apskritos ir solenoido srovių lauko magnetinių linijų kryptis nustatoma.

Kai laidas, kuriuo teka elektros srovė, yra lapo plokštumoje, magnetinis laukas vaizduojamas taip:

Tiesus laidasTiesus laidasTiesus laidasTiesus laidas

Tiesios srovės magnetinės linijos koncentriniai apskritimai.

Jų tankis sumažėja tolstant nuo laido.srovė teka į

mus

srovė teka nuo mūsų

x

Uždara apskrita vija Uždara apskrita vija (žiedas)(žiedas)Uždara apskrita vija Uždara apskrita vija (žiedas)(žiedas)

Sulenkti pirštai rodo srovės tekėjimo kryptį, o nykštys — magnetinių linijų kryptį.

SolenoidasSolenoidasSolenoidasSolenoidas

Solenoido magnetinis laukas panašus į tiesaus magneto lauką.

Ritės viduje magnetinis laukas yra vienalytis, o tolstant nuo jos galų silpnėja.

ElekromagnetasElekromagnetasElekromagnetasElekromagnetas

Į ritės vidų įstatyta geležinė šerdis magnetinį lauką žymiai sustiprina.

Šerdis pakeičia ritės magnetinį lauką dėl to, kad veikiama buvusio lauko įsimagnetina.

FeromagnetikaiFeromagnetikaiFeromagnetikaiFeromagnetikai

Geležis, kobaltas, nikelis ir kai kurie kiti lydiniai įsimagnetina labai stipriai, taigi lieka įmagnetinti net išnykus išoriniam laukui.

Iš jų gaminami nuolatiniai magnetai. Feromagnetikų μ >> 1. Likusių medžiagų μ ≈ 1.

Žemės magnetinis laukasŽemės magnetinis laukas

Sukuria Žemės skystame branduolyje cirkuliuojantys konvekciniai elektringų dalelių srautai.

Žemė savo magnetiniu lauku primena milžinišką magnetą, kurių polių padėtis beveik sutampa su geografiniais ašigaliais.

Įsidėmėkite:Įsidėmėkite:Magnetinių polių ir geografinių ašigalių vardai yra priešingi.

Žemės magnetinio lauko reikšmėŽemės magnetinio lauko reikšmė

Sulaiko iš kosmoso sklindančias elektringąsias daleles, kurių poveikis pražūtingas Žemėje esančiai gyvybei (pakeičia jų skriejimo kryptį).

Stiprus magnetinis laukas apsaugo Žemės atmosferą nuo saulės vėjo erozijos.

Magnetinis srautas Magnetinis srautas ΦΦMagnetinis srautas Magnetinis srautas ΦΦ

Tai magnetinių linijų skaičius, kurios kerta paviršių.

Φ = SB.

Ampero jėgaAmpero jėgaAmpero jėgaAmpero jėga

Tai jėga, kuria magnetinis laukas veikia jame esančio srovės laidininko (pvz., tiesaus laido) atkarpą.

Ji priklauso nuo paties magnetinio lauko, laidininko ilgio, juo tekančios srovės stiprio ir laidininko padėties (orientacijos) magnetiniame lauke:

čia α — kampas tarp magnetinio lauko linijų ir srovės tekėjimo laidininku krypčių.

Kairiosios rankos taisyklėKairiosios rankos taisyklėKairiosios rankos taisyklėKairiosios rankos taisyklė

Kairę ranką reikia ištiesti taip, kad magnetinės linijos eitų į delną, o ištiesti pirštai rodytų srovės kryptį. Tada atlenktas nykštys rodys laidininką veikiančios jėgos kryptį.

UUžžduotis Nr. 1duotis Nr. 1UUžžduotis Nr. 1duotis Nr. 1

AA BB CC

DD EE FF

UUžžduotis Nr. duotis Nr. 22UUžžduotis Nr. duotis Nr. 22

AA

BB


AA BB CC

DD EE FF


AA BB CC

DD EE FF


AA BB CC

DD EE FF


AA

BB

CC

DD

EE


AA BB CC

DD EE FF

UUžžduotis Nr.duotis Nr. 8 8UUžžduotis Nr.duotis Nr. 8 8

AA BB CC

DD EE FF


AA BB CC

DD EE FF


AA BB CC

DD EE FF


AA

BB


AA

BB

CC


AA

BB

CC

DD

Lorenco jėgaLorenco jėgaLorenco jėgaLorenco jėga

Magnetinis laukas veikia judančias elektringąsias daleles.

Šis veikimas apibūdinamas Lorenco jėga.

FL= q v B sinα,

Čia q — dalelės krūvis, v — jos judėjimo greitis, α — kampas tarp ir krypčių.

B

v

Kairiosios rankos taisyklėKairiosios rankos taisyklėKairiosios rankos taisyklėKairiosios rankos taisyklė

Keturi pirštai rodo kryptį, kai q > 0,

priešingą , kai q < 0.

v

v

DarbasDarbasDarbasDarbas

Lorenco jėga yra statmena dalelės greičiui, tai darbo ji neatlieka.

Lorenco jėga nekeičia dalelės energijos, o karty ir jos greičio modulio.

Dėl Lorenco jėgos poveikio kinta tik dalelės greičio kryptis.

FL= q v B sinαFL= q v B sinα

Nejudančios elektringosios dalelės (v=0) magnetinis laukas neveikia.


Kai dalelė juda išilgai magnetinio lauko linijų, Lorenco jėga taip pat lygi nuliui (sin 00 = 0).

Šiuo atveju magnetinis laukas dalelės neveikia.


Kai dalelė juda statmenai magnetinės indukcijos linijoms (t.y. kai sin 900 = 1), Lorenco jėgos skaitinė vertė yra didžiausia.

CiklotronasCiklotronasCiklotronasCiklotronas

Elektringųjų dalelių greitintuvas.

Jame elektringosios dalelės įgauna daug energijos, kuri gali sukelti branduolines reakcijas.

Sudaro dvi dalys: indai, panašūs į perpjautą pusiau dėžutę.

Veikimo principasVeikimo principasVeikimo principasVeikimo principas

Indai padedami stipriame magnetiniame lauke.

Jo veikiamos dalelės juda spiraline trajektorija.

Didėjant dalelių greičiui, didėja trajektorijos spindulys.

Įgijusios reikiamą greitį, o kartu ir pakankamai energijos, dalelės nukreipiamos į taikinį.

Radiacinės juostosRadiacinės juostosRadiacinės juostosRadiacinės juostos

Saulės, kosminiai ūkai, sprogstančios žvaigždės (supernovos) spinduliuoja elektringąsias daleles.

Žemės paviršių nuo jų poveikio saugo magnetinis laukas.

Įlėkusios į jį, dalelės ima judėti spiralėmis apie Žemės magnetinio lauko linijas, dėl to susikaupia tam tikrose srityse.

Radiacinės juostosRadiacinės juostosRadiacinės juostosRadiacinės juostos

Tai Žemės atmosferos sritys, kuriose didelė elektringųjų dalelių koncentracija.

Žemės rutulį gaubia dvi radiacinės juostos.

Išorinėje juostoje (aukštis nuo 12000 km iki maždaug 20000 km) — elektronai.

Vidinėje juostoje (aukštis nuo 2400 km iki 6000 km) — protonai, kurių masė net 1836 kartus didesnė negu elektronai.

Šios juostos trukdo kosminiams skrydžiams.

Documents

Magnetinis laukas