Wykład IV Pole magnetyczne

Oddziaływanie magnetyczne Oddziaływanie pomiędzy cząstką i innymi ciałami, które zależy od jej ładunku, położenia oraz prędkości. Poruszający się ładunek jest źródłem takiego oddziaływania. Pole magnetyczne – obszar przestrzeni w którym działają siły magnetyczne. B  + v F O

Wektor pola magnetycznego Wektor pola magnetycznego w punkcie definiuje się poprzez siłę magnetycznego oddziaływania na naładowaną cząstkę umieszczoną w tym punkcie, poruszającą się z prędkością B + v F

Wektor pola magnetycznego

Częstość cyklotronowa Dla ruchu jednostajnego po okręgu: + v B F  O W jednorodnym polu magnetycznym, cząstka porusza się ze stałą prędkością kątową:

Butelka magnetyczna Pole magnetyczne, które wytwarzają dwie cewki więzi naładowaną cząstkę. Tak uwięziona jest plazma (gaz o T ~ ).

Pasy radiacyjne Van Allena

Spektrograf masowy

Praca sił pola magnetycznego ds + v F B Praca sił pola magnetycznego jest równa zeru. Pole magnetyczne nie może zmienić prędkości czastki!

Przewodnik z prądem w polu magnetycznym Różniczkowa siła działająca na element d przewodu zależy od natężenia prądu I płynącego przez przewód, długości i orientacji tego elementu i pola w miejscu w którym znajduje się ten element B Ids dF I (F=BIl - ten wzór pamiętamy?)

moment magnetyczny moment magnetyczny definiuje się poprzez moment siły jaki działa na cząstkę ( obiekt) umieszczony w polu magnetycznym zgodnie z następującym równaniem: Zagadka. Jaki jest kierunek momentu magnetycznego igły kompasu? B N S

moment magnetyczny obwodu z prądem Moment magnetyczny obwodu zamkniętego, przez który płynie prąd o natężeniu I zależy od wartości tego natężenia prądu oraz od powierzchni pętli A:

Energia potencjalna Energia potencjalna ciała w polu magnetycznym zależy od momentu magnetycznego ciała i od pola w punkcie w którym znajduje się ciało N S N S

Siła Lorentza Jeśli cząstka porusza się w polu elektrycznym i magnetycznym, to siła wypadkowa zależy od obydwu pól: V Przykład. Efekt Halla + _ d FB + vd I FE

Aparat Thomsona do pomiaru e/m

Równania Maxwella . . . i Bóg powiedział: Niech . . . . . . I nastała światłość.

Prawo Gaussa dla pola magnetycznego Strumień pola elektrycznego przez powierzchnię zamknietą (Gaussa) jest proporcjonalny do ładunku znajdującego się wewnątrz tej powierzchni: Strumień pola magnetycznego przez powierzchnię zamkniętą (Gaussa) jest równy zero: N N

Prawo indukcji Faraday‘a

Prawo indukcji Faraday‘a Całka z wektora pola elektrycznego po konturze zamkniętym jest równa szybkości zmian strumienia pola magnetycznego przenikającego przez powierzchnię zamkniętą przez ten kontur. N B E

Prawo indukcji Faraday‘a Przykład: pole B rośnie

Alternator

Prawo Ampera-Maxwella Cyrkulacja wektora pola magnetycznego wokół konturu zamkniętego jest równa sumie prądu przewodnictwa i prądu przesunięcia przepływających przez powierzchnię ograniczoną tym konturem. E I B Współczynnik proporcjonalności nazywa się przenikalnością magnetyczną próżni.

Prąd przesunięcia Szybkość zmian pola elektrycznego mnożona przez przenikalność dielektryczną próżni nazywa się prądem przesunięcia. I przykład: Q E -Q

Pole magnetyczne solenoidu Na zewnątrz Bzewn  0 I Wewnątrz: pole jest jednorodne, kierunek jest równoległy do osi solenoidu, wartość zależy od natężenia prądu i liczby zwojów na jednostkę długości solenoidu Bin  0nI N S L I

przykład: Pole magnetyczne wokół długiego przewodnika z prądem v B + ds R F

Oddziaływanie między dwoma prądami B1 Wartość siły oddziaływania nieskończenie długiego przewodu na element l drugiego przewodu F21 I1 I2 l a 1 2 Równoległe prądy przyciągają się, antyrównoległe – odpychają.

Magnetyczne własności materii Jeśli substancja zostanie umieszczona w polu magnetycznym, to jej cząsteczki uzyskają moment magnetyczny. Z tym momentem wiąże się powstanie dodatkowego pola magnetycznego – wewnętrznego. B0 paramagnetyki:  > 1 diamagnetyki:  < 1 Bm

ferromagnetyki B0 Bm Ferromagnetyki to substancje, w których w zewnętrznym polu magnetycznym powstaje silne pole wewnętrzne, kolinearne z polem zewnętrznym. ( >> 0). To wewnętrzne pole pozostaje pomimo wyłączenia pola zewnętrznego. Pętla histerezey

Nadprzewodniki