Pole magnetyczne Teresa Ryba.

Prezentacja na temat: "Pole magnetyczne Teresa Ryba."— Zapis prezentacji:

1 Pole magnetyczne Teresa Ryba

2 Planety Magnesy Elektromagnesy Przewodniki z prądem
Przestrzeń wokół magnesów, w której działają siły magnetyczne. Planety Magnesy Elektromagnesy Przewodniki z prądem Teresa Ryba

3 Magnezyt – węglan wapnia
Magnes Magnetyt - ruda żelaza Magnez Mg Magnezyt – węglan wapnia Teresa Ryba

4 Pole magnetyczne wokół Ziemi
Oś biegunów magnetycznych nachylona jest pod kątem ok. 11° do jej osi obrotu Ziemi. Południowy biegun magnetyczny leży w obszarze archipelagu wysp północnej Kanady, zaś biegun magnetyczny– na krawędzi kontynentu Antaktyda, pod Australią. Teresa Ryba

5 Kompas – igła magnetyczna
Igła kompasu zbudowana jest z ferromagnetyka Teresa Ryba

6 W ciągu ostatnich 3,5 miliona lat miało miejsce co najmniej dziewięć przebiegunowań, zaś ostatnie wystąpiło mniej więcej lat temu Teresa Ryba

7 W samym środku znajduje się stałe jądro, złożone z żelaza lub stopu żelaza z niklem. Stałe jądro wewnętrzne otoczone jest przez płynne jądro zewnętrzne, złożone z powoli krążących mas stopionego niklu i żelaza. Warstwę zewnętrzną stanowi płaszcz, zakończony „cienką” skorupą o grubości około 35 km. Gorące niższe warstwy płynnego jądra wypływają ku warstwom wyższym, by stamtąd, po oddaniu porcji energii cieplnej do warstwy płaszcza i ostygnięciu, jako gęstsze, ponownie opaść. Tworzą się pętle prądów konwekcyjnych, które, dzięki siłom Coriolisa, „wyciągane” są w kierunku płaszczyzn równoleżnikowych. Te poziome pętle prądów konwekcyjnych są źródłem ziemskiego pola magnetycznego. Teresa Ryba

8 B Wielkość pola magnetycznego opisuje: wektor indukcji magnetycznej B
Jednostka indukcji magnetycznej jest Tesla [T] B Teresa Ryba

9 Wektor indukcji pola magnetycznego Ziemi – B, w dowolnie wybranym punkcie jej powierzchni posiada składowe – poziomą i pionową. Na biegunach magnetycznych pozioma składowa dąży do zera, a igła kompasu „stara się” ustawić pionowo. Kąt pomiędzy kierunkiem wskazywanym przez igłę kompasu (kierunkiem północy magnetycznej) a kierunkiem północy geograficznej nazywa się deklinacją magnetyczną. Kąt pomiędzy wektorem pola magnetycznego B a kierunkiem poziomym nazywa się inklinacją magnetyczną. Teresa Ryba

10 źródło: http://www.geo-orbit.org/sizepgs/magmapsp.html
Teresa Ryba

11 Obszar wokół Ziemi, w którym na naładowane cząstki, takie jak protony, elektrony oddziałuje ziemskie pole magnetyczne, a nie pola Słońca czy innych planet nazywamy ziemską magnetosferą. Źródło: Teresa Ryba

12 Pole wokół magnesów Teresa Ryba

13 Pole wokół przewodnika z prądem
W 1820 roku Oersted odkrył oddziaływanie magnetyczne przewodnika, przez który przepływa prąd. Ustawił on przewodnik koło igły magnetycznej. Po włączeniu prądu w przewodniku igła odchyliła się. Świadczy to o tym, że przewodnik z prądem jest źródłem pola magnetycznego. Teresa Ryba

14 Oddziaływanie na siebie dwóch przewodników z prądem
Gdy zwroty natężeń prądów są takie same, przewodniki przyciągają się. Gdy są przeciwne, wówczas odpychają się. Teresa Ryba

15 Pole magnetyczne solenoidu (zwojnicy)
Teresa Ryba

16 Substancje wykazujące własności magnetyczne
Diamagnetyzm to zjawiska polegające na powstaniu wewnątrz ciała pola magnetycznego indukowanego przez zewnętrzne pole i przeciwdziałające mu. Po umieszczeniu ich w polu magnetycznym magnesują się słabo, nietrwale, przeciwnie do pola magnetycznego. Przykłady: gazy szlachetne, magnez, złoto, miedź, DNA, woda, grafit Paramagnetyzm to zjawisko słabego magnesowania się ciała w zewnętrznym polu magnetycznym H w kierunku zgodnym z tym polem. Paramagnetyki po umieszczeniu w polu magnetycznym magnesują się słabo, nietrwale, zgodnie z polem magnesującym. Przykłady: tlen, aluminium, platyna, hemoglobina Ferromagnetyzm to zespół własności magnetycznych ciał krystalicznych będących skutkiem istnienia oddziaływania porządkującego równolegle elementarne momenty magnetyczne (w temperaturach mniejszych od temperatury Curie). Ferromagnetyk to ciało zbudowane z domen magnetycznych, wykazujące silne właściwości magnetyczne. Przykłady: żelazo, kobalt, nikiel, stal Teresa Ryba

17 Ruch ładunku w polu magnetycznym
Teresa Ryba

18 I przypadek - ładunek spoczywa
Spoczywający ładunek nie podlega sile Lorentza (F=0). II przypadek - ładunek porusza się zgodnie z liniami pola Ładunek porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym, zachowując początkową prędkość równoległą do linii pola (F=0). Teresa Ryba

19 III przypadek - ładunkowi posiada prędkość początkową o kierunku prostopadłym do linii pola
Na ładunek działa siła Lorentza. Zwrot tej siły prowadzi za rysunek. Wyznacza się go za pomocą reguły Fleminga lub reguły lewej ręki. Taka siła nie powoduje zmiany wartości prędkości, lecz zakrzywia tor ruchu (ładunek zacznie poruszać się po okręgu). Jest więc siłą dośrodkową. Teresa Ryba

20 IV przypadek - ładunek wpada do pola magnetycznego pod kątem Ruch tego ładunku można traktować jako złożeniu II-go i III-go przypadku. Ładunek będzie się poruszał po linii śrubowej. Teresa Ryba

21 Cyklotron (akcelerator cykliczny) Jest to przyspieszacz cząstek, w którym stosunkowo ciężkie cząstki (protony, jądra, jony) przyspieszane są polem elektrostatycznym o napięciu rzędu 100kV i wysokiej częstości, istniejącym pomiędzy dwoma duantami, czyli płaskimi wydrążonymi półwalcami. Cząstki poruszają się po torach spiralnych, dzięki istnieniu stałego, silnego pola magnetycznego prostopadłego do płaszczyzny przyspieszenia. Teresa Ryba

22 Pierwszy został skonstruowany przez Ernesta Lawrence'a w Kalifornii w 1931 roku.
W Polsce pierwszy cyklotron uruchomiony został w latach powojennych na Uniwersytecie Jagiellońskim, następnie został przeniesiony do Instytutu Fizyki Jądrowej (IFJ, również w Krakowie), gdzie był modernizowany i pracował do początku lat 90., osiągając energię protonów równą 3MeV. Od lat 60. w IFJ pracuje większy cyklotron, pozwalający osiągać dwukrotnie wyższe energie protonów i przyspieszać cząstki alfa do energii 29MeV. Teresa Ryba

23 Akceleratory dzielimy na:
akceleratory liniowe (cząsteczki przyspieszone poruszają się po liniach prostych) akcelerator Cockcrafta-Wultona akcelerator van de Graafa akceleratory wiązek przeciwbieżnych (collider) akceleratory cykliczne (poruszają się po okręgu) betatron cyklotron mikrotron synchroton Teresa Ryba

24 Teresa Ryba

25 Siła Lorentza Siła jaka działa na cząstkę obdarzoną ładunkiem elektrycznym poruszającą się w polu elektromagnetycznym Hendrik Lorentz Teresa Ryba

26 Jeżeli umieścimy rurkę katodową między biegunami magnesu podkowiastego, tak aby strumień elektronów był prostopadły do linii pola to wiązka elektronów ulega odchyleniu w dół. Teresa Ryba

27 Ustawienie wektorów dla cząstki dodatniej - protonu
Reguła „lewej dłoni” Ustawienie wektorów dla cząstki dodatniej - protonu Wektor indukcji B „kłuje” nas w dłoń Odchylony kciuk pokazuje kierunek i zwrot siły Lorentza F L jako siły dośrodkowej Palce wskazują kierunek prędkości cząstki V Teresa Ryba

28 Wektor indukcji B skierowany prostopadle do tablicy
V FL Wektor indukcji B skierowany prostopadle do tablicy Teresa Ryba

29 Teresa Ryba

30 LHC Large Hadron Collider
Teresa Ryba

31 Teresa Ryba

32 Teresa Ryba