1. Ruch stały prostoliniowy.
2. Ruch zmienny.
3. Ruch po okręgu.
4. Zasady dynamiki Newtona.
5. Zasada względności
Galileusza.
6. Siła bezwładności.
7. Rzut poziomy.
8. Pęd, moment pędu, zasada zachowania pędu i zasada
zachowania momentu pędu.
9. Energia i zasada zachowania energii.
10. Praca i moc.
11. Siła tarcia.
12. Moment bezwładności i twierdzenie
Steinera.
13. Zderzenia centralne.
14. Gęstość i ciężar właściwy.
15. Pole grawitacyjne.
16. Prędkości kosmiczne.
17. Elektrostatyka.
18. Atom wodoru według Bohra.
19. Kondensator.
20. Polaryzacja elektryczna.
21. Prąd elektryczny stały.
22. Pole magnetyczne.
23. Prąd zmienny.
24. Drgania.
25. Fale.
26. Optyka geometryczna.
27. Dualizm
korpuskularnofalowy.
28. Fizyka atomowa.
|
22. Pole magnetyczne.
22.1 Pole magnetyczne.
Pole magnetyczne jest to taka własność przestrzeni, w której na
umieszczone w niej magnesy, przewodniki z prądem i poruszające się
ładunki działają siły magnetyczne. Istnieje ono wokół
przewodników z prądem, wokół magnesów stałych i
wokół poruszającego się ładunku.
22.2 Siły magnetyczne.
22.2.1 Siła elektrodynamiczna.
Jest to siła działająca na przewodnik z prądem umieszczony w polu
magnetycznym :
Oznaczenia:
F - siła elektrodynamiczna;
I - natężenie prądu;
L - długość przewodnika umieszczonego w polu magnetycznym;
B - natężenie pola elektromagnetycznego (indukcja)
22.2.2 Reguła Fleminga.
Jeśli znamy kierunek indukcji i przepływu prądu, to możemy w
następujący sposób określić kierunek działającej siły: oznaczmy
palce lewej ręki od strony lewej: kciuk, palec drugi, trzeci, czwarty,
piąty. Ustawiamy drugi palec w kierunku indukcji, a trzeci w kierunku
natężenia prądu. Wyciągnięty pod kątem 90o do palców 2 i 3 kciuk
wskaże nam kierunek działającej siły.
22.2.3 Siła Lorentza.
Jest to siła działająca na ładunek umieszczony w polu magnetycznym:
Oznaczenia:
F - siła Lorentza;
B - natężenie pola elektromagnetycznego (indukcja);
V - prędkość ładunku;
Q - ładunek;
22.3 Indukcja pola magnetycznego.
Indukcja pola magnetycznego jest równa maxymalnej wartości siły
elektrodynamicznej przypadającej na jednostkę iloczynu natężenia prądu
i długości przewodnika
 , 
Oznaczenia:
FMAX - maxymalna wartość siły
elektrodynamicznej;
B - natężenie pola elektromagnetycznego (indukcja);
I - natężenie prądu;
L - długość przewodnika
22.4 Linie pola magnetycznego.
22.4.1 Linie pola magnetycznego.
Są to krzywe, do których styczne w każdym punkcie pokrywają się
z kierunkiem indukcji magnetycznej.
22.4.2 Własności linii pola
magnetycznego.
- biegną od N do S
- są to krzywe zamknięte
- ich ilość świadczy o indukcji
- można je wystawić w każdym punkcie pola
- brak źródła
- nie można rozdzielić pola magnetycznego
22.5 Strumień pola magnetycznego.
Jest to ilość linii przechodzących przez daną powierzchnię :
 
Strumień pola magnetycznego ma wartość 1 Webera, gdy przez powierzchnię
1 metra ustawioną ^ do linii pola
przechodzą linie o indukcji 1 Tesli.
Oznaczenia:
f - strumień pola magnetycznego;
B - natężenie pola
elektromagnetycznego (indukcja);
S - pole powierzchni
22.6 Prawo Gaussa dla pola
magnetycznego.
Strumień pola magnetycznego przechodzącego przez dowolną powierzchnię
zamkniętą jest równy 0.
22.7 Prawo Ampera.
22.7.1 Prawo Ampera.
Służy do wyznaczania indukcji pola magnetycznego pochodzącego z
różnych przewodników z prądem.
Prawo Ampera : Krążenie wektora indukcji po dowolnej krzywej zamkniętej
jest proporcjonalne do sumy natężeń prądów zawartych wewnątrz
tej krzywej :
Oznaczenia:
I - natężenie prądu;
DL - długość krzywej zamkniętej;
B - natężenie
pola elektromagnetycznego (indukcja);
m0 - przenikalność magnetyczna
próżni;
j - ilość natężeń (przewodników);
i - ilość
odcinków krzywej
22.7.2 Indukcje pola magnetycznego
wokół przewodników z
prądem.
Indukcja wokoło przewodnika prostoliniowego:
Oznaczenia:
I - natężenie prądu;
R - odległość danego punktu od przewodnika;
B -
natężenie pola elektromagnetycznego (indukcja);
m0 - przenikalność
magnetyczna próżni;
Indukcja w środku solenoidu:
Oznaczenia:
I - natężenie prądu;
n - ilość zwojów;
B - natężenie pola
elektromagnetycznego (indukcja);
m0 - przenikalność magnetyczna
próżni;
L - długość solenoidu.
Indukcja w środku 1 zwoju :
Oznaczenia
I - natężenie prądu;
R - promień zwoju;
B - natężenie pola
elektromagnetycznego (indukcja);
m0 - przenikalność magnetyczna
próżni;
22.8 Prawo oddziaływania
przewodników z prądem.
Dwa  długie, cienkie,
równoległe, umieszczone w
próżni przewodniki z prądem elektrycznym oddziaływają na siebie
siłą :
Korzystając z tego prawa i z definicji Ampera (zob. pkt. 21.2) można
wyznaczyć m0 :
 
Oznaczenia:
I1,2 - natężenia prądu w
poszczególnych przewodnikach;
m0 - przenikalność magnetyczna próżni;
L - element długości
przewodników;
R - odległość przewodników od siebie;
22.9 Ruch ładunków w polu
magnetycznym.
22.9.1 Ładunek wpada równolegle
do linii pola.
Nic się nie zmienia.
22.9.2 Ładunek wpada ^ do linii pola.
Ładunek zacznie się poruszać po okręgu;
promień okręgu :
Oznaczenia:
R - promień okręgu;
M - masa ładunku;
V - prędkość ładunku;
Q -
ładunek;
B - natężenie pola magnetycznego (indukcja)
22.9.3 Ładunek wpada pod kątem a do
linii pola.
Ładunek zacznie się poruszać po linii śrubowej.
Promień śruby:
 ;
Okres obiegu :
Prędkość cyklotronowa :
 ;
skok śruby:
Oznaczenia:
R - promień śruby;
M - masa ładunku;
V - prędkość ładunku;
Q - ładunek;
T - okres obiegu;
w - prędkość cyklotronowa;
h - skok śruby;
B - natężenie pola elektromagnetycznego (indukcja);
22.10 Moment siły i moment
magnetyczny ramki z prądem.
Na ramkę z prądem elektrycznym umieszczoną w polu magnetycznym działają
siły.
Moment siły:
Moment magnetyczny:
Moment magnetyczny jest zawsze przeciwnie skierowany do momentu pędu.
Oznaczenia:
 - moment siły;
I - natężenie prądu;
s - pole powierzchni ramki;
B
- natężenie pola elektromagnetycznego (indukcja);
m - moment magnetyczny
22.11 Właściwości magnetyczne
materii.
Są one związane ze spinowym momentem magnetycznym (zob.pkt. 18.9).
22.11.1 Diamagnetyki.
Atomy nie posiadają gotowych momentów magnetycznych.
Wstawiony do pola magnetycznego zostanie wypchnięty, ponieważ wewnątrz
występuje pole magnetyczne przeciwne do pola zewnętrznego. Pojawiają
się momenty magnetyczne wyindukowane.
Przenikalność magnetyczna dla diamagnetyków : ; Ta własność nie
zmienia się wraz z temperaturą.
22.11.2 Paramagnetyki.
Posiadają niewielką ilość momentów magnetycznych rozłożonych
chaotycznie po całej substancji. Wypadkowy moment magnetyczny, a co za
tym idzie indukcja, jest równy 0. Przenikalność magnetyczna dla
paramagnetyków (m) jest niewiele większa od 1 i zależy od
temperatury - istnieje temperatura, gdy paramagnetyk staje się
ferromagnetykiem.
22.11.3 Ferromagnetyki.
Silnie oddziaływają z polem magnetycznym. Cechą charakterystyczną są
domeny - obszary jednakowego namagnesowania (moment magnetyczny ma
ściśle określony kierunek).
Wykres zależności pola wewnętrznego od zewnętrznego pola przyłożonego
do ferromagnetyka (pętla histerezy) :
Bw - indukcja wewnętrzna;
Bz - indukcja zewnętrzna;
Bp - pozostałość magnetyczna;
Bc - wielkość pola zewnętrznego,
które spowoduje całkowite rozmagnesowanie
Po wielu magnesowaniach i rozmagnesowaniach ferromagnetyka indukcja nie
osiągnie wartości 0. Pole objęte pętlą histerezy jest miarą strat
energii pola magnetycznego podczas magnesowania ferromagnetyka.
Pozostałość magnetyczna jest pamięcią magnetyczną - wykorzystane jest
to w dyskietkach, taśmach magnetofonowych, wideo itp.
22.12 Zjawisko Hala.
Na każdy elektron poruszający się w przewodniku umieszczonym w polu
magnetycznym działa siła Lorentza
- ładunki nie będą rozłożone równomiernie. Wytworzy się
różnica potencjałów - napięcie Hala:
Prędkość dryfu (VD) - prędkość z jaką
poruszają się elektrony w wyniku
nałożenia się ruchu chaotycznego cieplnego z ruchem
uporządkowanym wywołanym polem elektrycznym.
Oznaczenia
B - natężenie pola elektromagnetycznego (indukcja);
UH - napięcie Hala;
VD - prędkość dryfu;
d - grubość przewodnika
|
|
|
