Időben állandó mágneses mező jellemzése

Átírás

1 Időben állandó mágneses mező jellemzése

2 Mágneses erőhatás Mágneses alapjelenségek A mágnesek egymásra és a vastárgyakra erőhatást fejtenek ki. vonzó és taszító erő

3 Mágneses pólusok északi pólus: a mágnestű északi irányba mutató pólusa déli pólus: a mágnestű déli irányba mutató pólusa Mágneses déli pólus Mágneses északi pólus forgástengely

4 Mágneses dipólus Az elektromos töltések és a mágneses dipólusok A mágneses pólusok nem választhatók szét! Nincsenek mágneses monopólusok!

5 Mágneses mező szerkezete A mágneses mező vasreszelékkel szemléltethető. A mágneses mező erővonalai mindig zárt görbék: A mágneses mező örvényes (forrásmentes) rúdmágnesek patkómágnes

6 Az áram mágneses hatása Oersted kísérlete Az áram bekapcsolásával egyidőben az iránytű kitér az észak-déli irányból az elektromos áram mágneses mezőt kelt. A mágneses tér forrása az elektromos áram! Hans Christian Oersted ( ) dán fizikus, vegyész

7 Az áram mágneses hatása Árammal átjárt vezetők által létrehozott mágneses mező egyenes vezető körvezető Homogén tér tekercs

8 Mágneses indukció A mágneses indukcióvektor a mező erősségét jellemzi a mágneses mező pontjaiban. A mágneses indukció egyenesen arányos a mező által az árammal átjárt vezetőre ható erővel fordítottan arányos a mérőhuzalban folyó áramerősséggel és a huzal hosszával F I l ha I Az indukció vektora az indukcióvonalak érintője

9 A mágneses indukció mértékegysége: T ( tesla) Mágneses indukció 1T 1 N Am Horvát születésű fizikus, dolgozott a budapesti Ganz gyárban, majd Párizsban és Londonban től az USAban Edison munkatársa volt. Nikola Tesla ( )

10 Geomatech Animáció telepített és engedélyezett Java szükséges Áramjárta vezetőre ható Lorentz erő. Az áramjárta vezetőre mágneses mező által kifejtett erőhatás Akkor maximális, ha I. Nincs erőhatás, ha I. I F max = I l F Irányszabály: jobb kéz szabály Geomatech Animáció telepített és engedélyezett Java szükséges

11 Az áramok mágneses kölcsönhatása Árammal átjárt vezetők kölcsönhatása: azonos áramirány esetén vonzás ellentétes áramirány esetén taszítás Áramok kölcsönhatása (animáció a Geomatech oldalán)

12 Az amper SI definíciója Az amper olyan állandó elektromos áram erőssége, amely két párhuzamos, egyenes, végtelen hosszúságú, elhanyagolhatóan kicsiny kör keresztmetszetű és vákuumban egymástól 1 m távolságban levő vezeték között méterenként 2*10-7 N erőt hoz létre. André Marie Ampère ( ) Francia matematikus, fizikus

13 A mágneses tér forgatónyomatéka egy áramjárta keretre ha ǁ A M = I A = maximális ha A M = 0 Egyensúlyi helyzet

14 A mágneses tér mérése mérőkerettel ha A M = 0 Egyensúlyi helyzet a mágneses tér indukciója arányos a fémszál legnagyobb elcsavarodásával

15 A mágneses indukció egy másik értelmezése A mágneses mező adott pontjában a magnetométerre ható maximális forgatónyomaték (M) egyenesen arányos: a magnetométeren folyó áramerősséggel ( I ) a magnetométer területével ( A ) menetszámával ( N ) és függ a mágneses mező erősségétől. A mágneses indukció nagysága: I M N A

16 Az egyszerű elektromotor működési elve Animáció telepített Java szükséges és engedélyezés!

17 Ampére - féle gerjesztési törvény ármilyen alakú vezetékekben folyó áram keltette mágneses mezőre általánosan érvényes, hogy bármely zárt görbére számított örvényerősség független a görbe alakjától és az általa körülvett áramok algebrai összegével arányos: Zárt görbe I 1 I 2 I 3 Ԧs = μ 0 I s Zárt görbe T m 7 μ 0 = 4 π 10 A A légüres tér mágneses permeabilitása (abszolút permeabilitás)

18 1. Alkalmazás Egyenes, végtelen hosszú áramjárta vezető mágneses indukciója Ԧs = μ 0 I Zárt görbe Ԧs = μ 0 I 2πr = μ 0 I = μ 0 I 2πr I r Zárt görbe (körvonal) s

19 2. Alkalmazás Egyenes, hosszú egyrétegű tekercs mágneses indukciója (szolenoid vezető) Ԧs = μ 0 I Zárt görbe Ԧs + Ԧs = μ 0 N I AD (bent) A, C, CD (kint) s + 0 = μ 0 N I l = μ 0 N I = μ 0 N I l A N - menetszám s Zárt görbe (téglalap) D C

20 2. Alkalmazás Egyenes, hosszú egyrétegű tekercs mágneses indukciója (szolenoid vezető) Irányszabály az indukció irányának meghatározására markolós jobb kéz szabály

21 2. Alkalmazás Körvezető, toroid tekercs I 0 2 r I N 0 2 r

22 2. Alkalmazás Egyenes, hosszú egyrétegű tekercs mágneses indukciója (szolenoid vezető) = 0 Vasmag = mágnes + felmágnesezett vasmag = μ 0 μ r N I l A vasmag felerősíti az áram keltette mágneses teret. Ezt a képletben a r tényező bevezetésével értelmezzük, melyet a vasmag relatív mágneses permeabilitásának nevezzük. Ez egy számadat mely megmutatja hányszorosára növeli meg a vasmag az áram mágneses mezejét a felmágneseződése által. Ez a szám akár több ezer is lehet.

23 Elektromágnes Lágyvasmagos tekercs melybe áramot vezetünk. Az áram mágneses hatása miatt mágneseződik a lágyvas, így felerősödik a tekercs mágneses mezője.

24 Elektromágneses daru Elektromágnesek a gyakorlatban

25 Elektromágnesek a gyakorlatban Elektromos csengő Önkioldó (automata) biztosíték

26 Elektromágnesek a gyakorlatban Hangszóró

27 Mozgó töltött részecskére ható Lorentz erő. Irányszabály: jobb kéz szabály f L = q v ha Ԧv f L = 0 ha ǁ Ԧv f L = q v sin α ha α = és Ԧv közötti szög Geomatech tananyag Lorentz erő folyadékban (Java animáció)

28 Mágneses fluxus. A mágneses mezőbe helyezett felületet átszelő erővonalak számát adja meg. A Ha A = 0

29 Házi dolgozat témák: 1. A Föld mágnesessége, a sarki fény. 2. Részecskegyorsítók: lineáris, ciklotron 3. Tesla élete, munkássága.