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.                                                                                                                                

Hans Christian Ørsted (1777 - 1851) duński fizyk i chemik, Pole magnetyczne prądu stałego Hans Christian Ørsted (1777 - 1851) duński fizyk i chemik, doświadczenie Oersteda (1820 r) - opiłki żelazne wokół przewodnika z prądem - linie pola magnetycznego

Pole magnetyczne pętli przewodnika prostoliniowego solenoidu

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

Jeżeli ładunek porusza się w polu magnetycznym, to wartość siły działającej na niego Ze związku możemy określić wartość wektora indukcji w danym punkcie pola.

Kierunek i zwrot wektora indukcji są określone przez iloczyn wektorowy Makroskopowym 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

Siła elektrodynamiczna Siła działająca na elektron przewodnictwa prędkość unoszenia koncentracja elektronów przewodnictwa Całkowita siła działająca na swobodne elektrony jest równa W przewodniku znajduje się swobodnych elektronów

. Dla ładunków dodatnich określających kierunek I siła ta ma zwrot Dla elektronów siła ma taki sam zwrot . Zwrot określa reguła lewej dłoni (reguła Fleminga)

. Zamknięty obwód z prądem w polu magnetycznym x x x x x x x 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

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.

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.

Ruch ładunków w polu magnetycznym Ładunek q poruszający się z prędkością v wpada w jednorodne pole magnetyczne o indukcji B prostopadle do linii sił. Ładunek porusza się po okręgu

Ładunek poruszający się z prędkością v wpada w jednorodne pole magnetyczne o indukcji B pod kątem α do linii sił.

Akcelerator cząstek naładowanych - cyklotron Pole 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)

Prędkość jonu krążącego po okręgu o danym promieniu i energia kinetyczna przy założeniu m = const.

Prawo Biota – Savarta – Laplace’a Uwaga: jest elementem długości przewodnika, w którym płynie prąd

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 

Oddziaływanie pomiędzy przewodnikami, w których płynie prąd elektryczny Indukcja pola magnetycznego wytworzonego przez prąd płynący w przewodniku 1 w miejscu, gdzie znajduje się przewodnik 2 Siła działająca na element długości przewodnika

przyciąganie odpychanie

Definicja jednostki natężenia prądu Jeżeli 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

Przykład Wektor indukcji wypadkowej jest prostopadły do płaszczyzny pierścienia h  r dB R  dB1 A prawo Biota-Savarta-Laplace’a

pole powierzchni ograniczonej zwojem o promieniu R moment magnetyczny zwoju z prądem

Strumień wektora indukcji magnetycznej Strumień wektora przez powierzchnię zamkniętą