Fleisner, MAGNETIZMUS
Magnetická sila
Ak sa nachádza v magnetickom poli vodič s prúdom, pôsobí naň magnetická sila Fm
Magnetickou silo na seba pôsobia i dva vodiče, ktorými preteká prúd.
MAGNETICKÁ INDUKCIA - **MAGNETICKÉ INDUKČNÉ ČIARY**
André Márie Ampére experimentoval v oblasti elektromagnetizmu :
Definícia: magnetická indukčná čiara je priestorovo orientovaná krivka, ktorej dotyčnica v danom bode má smer osi malej magnetky umiestnenej v tomto bode.
pomocou magnetických indukčných čiar znázorňujeme MAGNETICKÉ POLE **
MAGNETICKÉ POLE DELÍME
nestacionárne
zdrojom je:
pohybujúci sa permanentný/trvalý/ magnet alebo elektromagnet
nepohybujúci sa vodič s časovo premenným prúdom
veličiny magnetického poľa sa s časom menia
stacionárne
zdrojom je:
nepohybujúci sa permanentný /trvalý/ magnet,
nepohybujúci sa vodič s konštantným /stálym/ prúdom
veličiny magnetického poľa sa s časom nemania
Pôsobenie magnetickej sily sprostredkúva magnetické pole, ktoré sa prejavuje pôsobením magnetickej sily na železné predmety.
magnetické pole valcovej cievky s I - pretekajúci prúd
magnetické pole priameho vodiča s prúdom I
siločiary magnetického poľa okolo priameho vodiča majú tvar kružnice
Ak je priamy vodič umiestnený kolmo na magnetické indukčné čiary, potom pre veľkosť magnetickej sily Fm platí: **Fm = B x I x L
Fm - magnetická sila
B - magnetická indukcia
I - elektrický prúd vo vodiči
L - aktívna dĺžka vodiča
Hans Christian Oersted - dánsky fyzik 1820 - objavil magnetické účinky elektrického prúdu
Oerstedov pokus - elektrický prúd vytvára magnetické pole, ktoré vychyľuje strelku kompasu.
MAGNET
Má dva póly, ktoré sú navzájom neoddeliteľné.
Magnetické účinky sú najvýraznejšie na póloch magnetu.
Magnetické póly delíme:
severný magnetický pól N označujeme červenou farbou
južný magnetický pól S označujeme modrou farbou
Po rozdelení magnetu sa každá časť stane samostatným magnetom
so severným a južným pólom
v blízkosti magnetu je magnetické pole najsilnejšie, čím ďalej od magnetu je magnetické pole slabšie
môže byť príťažlivá alebo odpudivá
súhlasné póly magnetovsa navzájom odpudzujú
nesúhlasné póly magnetovsa navzájom priťahujú
Magnetka /kompas/ tenký oceľový pliešok, ktorý sa otáča okolo svojej osi
Magnety delíme
umelý – vyrobený z feritov (materiály z ocele a z materiálov obsahujúcich Fe a Ni);
prírodný – nerast magnetovec, priťahuje k sebe železo a drží ho pri sebe;
Indukčné čiary sú vždy uzavreté krivky a prechádzajú i magnetom
Orientácia magnetických indukčných čiar: Orientácia od južného k severnému pólu magnetky určuje smer magnetickej indukčnej čiary
AMPÉROVO PRAVIDLO PRAVEJ RUKY
pre priamy vodič:* Naznačíme uchopenie vodiča do pravej ruky tak, aby natiahnutý palec ukazoval smer prúdu, potom prsty ukazujú smer magnetických indukčných čiar *
Jednotka: A -ampér
Orientáciu magnetických indukčných čiar priameho vodiča s prúdom môžeme určiť AMPÉROVÝM PRAVIDLOM PRAVEJ RUKY
Homogénne = magnetické pole . Určenie orientácie magnetických indukčných čiar: Ampérovo pravidlo pravej ruky
FLEMINGOVO PRAVIDLO ĽAVEJ RUKY
**ALEXANDER AMBROSE FLEMINGanglický technik
Keď položíme ľavú ruku na priamy vodič tak, aby prsty ukazovali smer prúdu a indukčné čiary vstupovali do dlane, natiahnutý palec ukazuje smer sily, ktorou pôsobí magnetické pole na vodič s prúdom.
pre cievku: pravá ruku položíme na cievku tak, aby ohnuté prsty ukazovali smer prúdu, potom palec ukazuje smer magnetických indukčných čiar v dutine cievky
Magnetická doména
Molekuly sú vo feromagnetických materiáloch usporiadané do tzv. DOMÉN
**DOMÉNA: je oblasť feromagnetické látky, v ktorej sú skupiny molekúl natočené rovnakým smerom
Definícia ampéra /jednotky elektrického prúdu/: Jeden ampér je prúd, ktorý pri prechode dvoma nekonečne dlhými rovnobežnými vodičmi, uloženými vo vákuu vo vzájomnej vzdialenosti 1m, vyvolá silu s veľkosťou 2.10-7N /newtona/ pôsobiacu na 1 m /meter/ dĺžky vodiča.
Určenie magnetických pólov cievky: Na strane N čiary z cievky vystupujú. Na strane S čiary vstupujú do cievky.
LÉON JEAN BERNARD FOUCAULT francúzsky fyzik
JOZEPH HENRY americký fyzik
objavil vlastnosť indukčnosti v elektrických obvodoch,
Na počesť Henryho nesie indukčnosť SI jednotka jeho meno.
Jeden Henry sa rovná indukčnosti obvodu s indukovaným napätím jedného voltu a indukčným prúdom, ktorý mení jeden ampér za sekundu.
Časť magnetu, na ktorej sa neprichytia takmer žiadne napr. klinčeky, nazývame neutrálne pásmo magnetu
zostrojil Foucaultovo kyvadlo, ktorým názorne demonštroval rotáciu Zeme. Objavil vírivé prúdy. Na Mesiaci po ňom nazvali kráter.
ELEKTROMAGNETICKÉ JAVY
ELEKTROMAGNETICKÁ INDUKCIA
Symbol veličiny: Φ
Základná jednotka manetického indukčného toku je: weber, značka jednotky Wb
Magnetický tok je fyzikálna veličina, ktorá sa používa na opis elektromagnetickej indukcie. Vyjadruje súhrnný tok magnetickej indukcie prechádzajúci určitou plochou.
Indukované napätiezávisí od rýchlosti, ktorou sa mení magnetický tok
Smer indukovaného prúdu
LENZOV ZÁKON Indukovaný prúd má taký smer, aby svojim magnetickým poľom bránil zmene, ktorá ho vyvolala. ...bránil zmene = zmene magnetického poľa
EMILIJ CHRISTIANOVIČ LENZ ruský fyzik
Elektromagnetická teória o vzájomnom pôsobení elektromagnetického poľa a nabitých častí
HENDRIK ANTOON LORENTZholandský fyzik
MAGNETICKÉ MATERIÁLY v technickej praxi
delíme:
magneticky tvrdé materiály trvalé /permanentné/ magnety - po oddelení z magnetu pól ostáva magnetický
magneticky mäkké materiály dočasné magnety - po oddelení z magnetu prestáva byť magnetický
DIAMAGNETICKÉ MATERIÁLY nepatrne zoslabujú magnetické pole. Napr. zlato, meď, ortuť, inertné plyny.
PARAMAGNETICKÉ LÁTKY nepatrne zosilňujú magnetické pole, ich relatívna premeabilita je o niečo väčšia ako jedna. Napr. Al, Cu, Na, Mg, Ta, Pt, W ale aj kyslík
FEROMAGNETY: Feromagnetický materiál vytvárajú zosilňujúce magnetické pole a keď sa zmagnetizujú, zostanú zmagnetizované istý čas po skončení pôsobenia poľa. Napr. železo, kobalt, nikel, zliatiny týchto kovov, niektoré zliatiny vzácnych zemín a mangánu. Feromagnetizmus vzniká iba v pevných látkach. Teplota sa volá CURIEHO TEPLOTA napr. Fe 770°
FERIMAGNETICKÉ látky/ferity/ tvoria zvláštnu skupinu magnetických materiálov. Napr. zlúčeniny oxidu železa s oxidy iných kovov (Mn, Ba); Silno zosilňujú magnetické pole. Pri porovnaní s kovovými feromagnetickými materiálmi majú omnoho väčší elektrický odpor.
Vplyv na magnetickú indukciu
A/ vo vnútri diamagnetík sa zoslabuje
B/ vo vnútri paramagnetík sa zosilňuje
ELEKTRICKÉ RELÉ
činnosť elektromagnetického relé: zopnutím obvodu sa vytvorí magnetické pole v cievke. Zmagnetizované jadro pritiahne pohyblivú kotvu. Kotva zopne pružné kontakty.
ELEKTRICKÝ ZVONČEK
určenie veľkosti pôsobiacich magnetických síl:
- znázorňujeme ho rovnobežnými, rovnako od seba vzdialenými priamkami
- vo všetkých bodoch rovnorodého magnetického poľa pôsobia rovnako veľké sily
Elektromagnetická indukcia: je jav vzniku indukovaného elektromotorického napätia a indukovaného prúdu vyvolaný časovo premenných /nestacionárnym/ magnetickým poľom. Pohyb magnetu v okolí cievky:
pri vzájomnom pohybe magnetky a cievky vzniká v cievke elektromotorické napätie
cievka je nestacionárnom magnetickom poli, merací prístroj ukáže výchylku, obvodom tečie prúd.
ELEKTROMAGNETICKÉ INDUKČNÉ ČIARY
Elektomagnetickú indukciu objavil v roku 1931 Michael Faraday.
MICHAEL FARADAY anglický fyzik
FARADAYOV ZÁKON elektromagnetickej indukcie: Indukované elektromotorické napätie sa rovná zápornej časovej zmene magnetického indukčného toku
Dve cievky na spoločnom jadre: primárny obvod a sekundárny obvod.
V sekundárnej cievke sa indukuje elektromotorické napätie pri akejkoľvek zmene prúdu v primárnej cievke.
Pri pohybe vodiča v magnetickom poli je pohyb voľných elektrónov vo vodiči usmernený magnetickou silou Fm
pri približovaní je zmena kladná, je záporné.
pri vzďaľovaní je zmena záporná, je kladné
pri pohybe magnetu k závitu a od závitu, sa závit rozkmitá. V závite sa mení magnetický indukčný tok, indukuje sa v ňom prúd a správa sa rovnako ako magnet.
kovový závit zavesený na dvoch vláknach v nestacionárnom magnetickom poli
WILHELM WEBER nemecký fyzik
Celkový indukčný tok cievok s N závitmi je rovný N - násobku magnetického indukčného toku plochou jedného závitu.
Magnetický indukčný tok cievky s N závitmi
Hlavné časti: - cievka, - jadro, - pohyblivá kotva, - pružné kontakty
využitie: ovládanie veľkých napätí /prúdov/ pomocou malých napätí /prúdov/ - v automobiloch reguluje nabíjanie napätie, a prúd do akumulátora, - pomocou USB výstupu ovládame väčšie zariadenia
Elektromagnetický reproduktor
Meracie prístroje s otočnou cievkou sa nazývajú magnetoelektrické alebo deprézské (ich princíp navrhol Marcel Deprez). Prechodom prúdu cievkou ju dvojica magnetických síl otočí. Výchylka závisí od smeru prúdu v cievke.
MARCEL DEPREZ francúzsky elektrotechnik
Dva póly magnetu vytvárajú radiálne pole. Cievka sa pohybuje hore a dole. Kmitajúca membrána vytvára zvukové vlny.
Magnetron v mikrovlnej rúre
CT - magnetická rezonancia počítačový tomograf