ELEKTROMAGNETIZMAS

Referatas

ELEKTROMAGNETIZMAS

MAGNETINIS LAUKAS

Visur, kur yra elektros srovė, t.y. kur juda elektros krūviai, yra

magnetinis laukas. Įmagnetina geležis ir permagnetina komposus žaibas.

Erstedas įrodė, kad laidininku tekanti srovė veikia magnetinę rodyklę, bet

ne traukia ar stumia, o pasuka, kad ji būtų statmena krypčiai. Pakeitus

srovės kryptį magnetinė rodyklė pasisuka į priešingą pusę. Erdvėje apie

laidininką, kuriuo teka elektros srovė, yra sąveiką su magnetu perduodanti

aplinka – magnetinis laukas. Magnetinį lauką kuria elektros srovė, kurioje

yra judantys elektros krūviai. Jeigu viename magnetiniame lauke yra du

laidininkai, kuriais teka elektros srovė, tai abiejų srovių magnetinio

laukų sąveikos laidai veikia vienas kitą – stumia arba traukia. Amperas

nustatė, kad viena kryptimi tekančios srovės viena kitą traukia, o

tekančios priešingomis kryptimis viena kitą stumia. Nuolatinių magnetų

kuriamas

laukas susjęs su elektros krūvio medžiagos viduje: magnetinis laukas – tai

ypatingos

formos materija, perduodanti judančio elektros krūvių sąveiką. Magnetinis

laukas plinta erdvėje [pic]

Tiesiu laidininku tekanti srovė kuria simetrišką magnetinį lauką, kurio

stiprumas nuotolyje r nuo laidininko yra H=I/2(r. Kai laidas sulenktas

apskritimu magnetinio lauko stiprumas to apskritimo centre yra H=I/2r r –

apskritimo spindulys. Magnetinės jėgų linijos nesudaro teisiklingų

apskritimų. Bet linijos užsidarančios.

Paleidus srovę rite, turinčia daug vielos vijų, vadinama solianoidu.

Magnetinis laukas, kurį sukuria vijomis tekanti srovė, susidarė susiliejus

magnetiniams laukams, kuriuos sukūrė atskirose vijose tekančios srovės.

Jeigu ritės ilgis žymiai didesnis už vijų skersmenį, tai ritės viduje

susidaro magnetinis laukas. Solianoido magnetinis laukas panašus į

pastoviojo magneto. Ritės galas, iš kurio išeina jėgų linijos, yra

Š magneto polius, o kitas – pietinis.

MAGNETINŲ laukų grafinis vaizdavimas

Magnetino lauko linijomis vadiname tokias linijas, kurių liestinės

kiekviename taške sutampa au pasisukusios magnetinės rodyklės ašimi.

Magnetinio lauko kryptimi susitarta laikyti kryptį, kurią rodo magnetinės

rodyklės šiaurinis polius. Magnetinio lauko intensyvumą rodo linijų tankis.

Magnetinis laukas, kurio kryptis ir intensyvumas visuose taškuose vienodi,

vadinamas vienalyčiu.

Magnetinių laukų linijoms būdinga:

Magnetinio lauko linijos niekur nesikerta.

Šios linijos visada yra uždaros kreivės, juosiančios laidininką, kuriuo

teka elektros srovė. Laukas, kurio linijos yra uždaros, vadinamas sūkuriniu

lauku.

Šis laukas skiriasi nuo elektrinio lauko, nes pastarojo linijos nėra

uždaros, nes prasideda teigiamu ir baigiasi neigiamu krūviu.

Dešinės rankos taisyklė: Jeigu dešine ranka apimsime laidininką taip, kad

ištiestas nykštys rrodytų srovės kryptį, tai

pirštai rodys magnetinio lauko linijų kryptį.

MAGNETINIO LAUKO STIPRUMAS

Stiprėjant tekančiai laidininku srovei proporcingai didėja magnetinio

lauko intensyvumas, t.y. didėja jėga F, kurią srovės magnetinis laukas

veikia magnetinę rodyklę ar laidininką, kuriuo teka elektros srovė. Jėga

priklauso nuo laiko taško padėties. Pvz.: tiesiu laidininku tekančios

srovės magnetiniame lauke jėga F tolsta nuo to laido proporcingai

magnetinis laukas mažėja. Tos pačios linijos taškuose jėga F vienoda.

Remiantis šia išvada įvedama magnetinio lauko stiprumo sąvoka. Srovės

kuriamo magnetinio lauko stiprumas H ; H =I/ l. I – ssrovės stiprumas, l –

magnetinės linijos ilgis. H – vektorinis dydis [H]=A/m. Vektoriaus H

kryptimi sutampa su magnetinio lauko linijos kryptimi. Vektorius H yra

nukreiptas

išilgai lauko linijos liestinės į tą pusę, kurią rodo magnetinės rodyklės Š

polius.

Tekant elektros srovei rite, sudarytai iš n vijų, magnetinio lauko

stiprumas jos viduje H=In/l . l – ritės ilgis.

MEDŽIAGŲ MAGNETINĖS SAVYBĖS:

Ore magnetinio lauko jėga 1.00000038 karto didesnė negu vakuume. Kai kurios

medžiagos labai pakeičia magnetinio lauko intensyvumą. Magnetiniame lauke

jos pačios daugiau ar mažiau įsimagnetina t.y. sukuria savo magnetinį

lauką. Labiausiai įsimagnetinančios medžiagos vadinamos feromagnetikais :

Fe, Ni, Co, Cr ir kt. Medžiagos gabėjimą įsimagnetinti nusako magnetinė

skvarba ( . Magnetinė skvarba – tai skaičius, rodantis kiek kartų jėga,

kuria magnetinis laukas veikia magnetinę rodyklę arba laidininką, kuriuo

teka srovė, toje medžiagoje yra didesnė negu vakuume. Ne feromagnetinės

medžiagos praktiškai neturi įtakos magnetiniam laukui, todėl techniniuose

skaičiavimuose magnetinė

skvarba laikoma 1. Feromagnetinės medžiagos daug kartų padidina srovės

magnetinio lauko jėgą, todėl naudojama gaminant elektromagnetus, elektros

variklius, generatorius, transformatorius. Magnetinės medžiagų savybės

susijusios su atomų bei molekulių viduje cirkuliuojančiom elektros

srovėmis. Apie branduolį skriejantys elektronai sudaro uždaras elektros

sroves, kurios kuria savus magnetinius laukus (magnetinius ir

molekulinius). Paramagnetikų (>1, diamagnetikų (<1, feromagnetikų (>>1

Elektromagnetinė jėga proporcinga magnetinio lauko stiprumui H ir

aplinkos magnetinei skvarbai (, laidininku tekančios srovės stipriui I,

ilgiui l laidininko, esančio magnetiniam lauke: F=((0HIl

(0 &– magnetinė konstanta.

(0=[pic]

MAGNETINĖ INDUKCIJA

B=((0H Stiprumas H apibūdina magnetinio lauko intensyvumą vakuume,

taip indukcija B apibūdina jo intensyvumą medžiagoje. [B]=T(tesla)

1T=1N/1*A²

Magnetinė indukcija – vektorinis dydis, jo kryptis sutampa su magnetinio

lauko stiprumo kryptim. Kiekviename lauko taške magnetinės indukcijos

vektoriaus kryptis sutampa su einančios per tą tašką magnetinio lauko

linijos liestine. Magnetinio lauko linijos vadinamos dar magnetinės

indukcijos linijom.

AMPERO DĖSNIS

F=BIlsin(

kai laidininkas statmenas vektoriui B, tada elektromagnetinė jėga

didžiausia. Kintant kampui ( jėga proporcingai kinta ir tampa lygi nuliui,

kai laidininkas lygegretus lauko linijoms. Ampero jėga pagrįstas elektros

variklių, matavimo prietaisų veikimas.

Elektromagnetinės jėgos kryptį nustatome pagal kairės rankos

taisyklę: kairę ranką reikia ištiesti taip, kad magnetinės linijos eitų į

delną, o ištiesti pirštai rodytų srovės kryptį. tada atlenktas

nykštys rodys laidininką veikiančios jėgos kryptį.

Kiekvienas laukas yra kito laido srovės kuriamame magnetiniame lauke.

[pic]

Elektros srovė teka ilgais lanksčiais laidininkais, kurių ilgis l, srovės

stipris I1 ir I2, o atstumas tarp jų r

B1=((0I1/2(r B2=((0I2/2(r

Pritaikom ampero dėsnį:

F1=B2I1 lsin( F2=B1I2lsin( (=90°

Lygiagrečiais laidininkais tekant vienodos krypties srovėms jie vienas kitą

traukia.

F1=((0I1 I2/2(r F2=((0I1 I2/2(r

Sąveikos jėgos tarp laidininkų yra vienodo modulio ir priklauso nuo

aplinkos, srovės stiprio, vielos ilgio ir atstumo tarp jų.

Tuo remiantis nusakytas ampero apibrėžimas: amperas – Jeigu dviem laidais

tekės 1A stiprio elektros srovė, atstumas tarp

laidininko 1m, tai laidininko ilgio vienetą veiks vakuume [pic]jėga.

I1=I2=I (=1, r=1m, l=1m, F=[pic]

Sustatę į formulę ggausim I=1A

MAGNETINIS SRAUTAS

Magnetinės indukcijos B ir jai statmeno paviršiaus ploto S sandauga

vadinama magnetiniu srautu ( (=BS

Uždarą kontūrą kerta magnetinis laukas, kurio indukcija B. Statmuo išvestas

į kontūrą, vadinamas normale n

Magnetinis srautas, kertantis šį kontūrą, lygus: (=BScos(

( B

Magnetinė srautas parodo, kiek magnetinių linijų statmenai kerta visą

plotą.

Išvados:

Kai magnetinis laukas kontūrą kerta statmenai, tai (=BS

Kai magnetinis laukas kontūrą kerta išilgai (=0

SI vienetas [(]= Wb (veberis)

1T*1m²=1Wb

Veberis – tai tokio dydžio magnetinis srautas, kuris kerta statmenai 1m²

ploto kontūrą esant 1T magnetiniai indukcijai.

DARBAS MAGNETINIAM LAUKE

Laidininką, kuriuo teka srovė, magnetinis laukas veikia jėga F=BIl.

Laidininkas pasislinko jėgos kryptimi atstumu b, buvo atliktas darbas A=Fb

lb=S – plotui BS=( tai A=IBS arba A=(I

Darbas, atliekamas judant magnetiniame lauke laidininkui, kuriuo teka

elektros srovė, yra lygus tos srovės stiprumo ir magnetinio srauto, kurį

kerta laidininkas, sandaugai. Darbą grafiškai vaizuoja stačiakampio plotas:

A (

MAGNETINIO SUKIMOSI MOMENTAS

Rėmelio šoniniais laidininkais srovė teka priešinga kryptimi, todėl juos

veikia lygiagrečios priešingų krypčių jėgos F1 ir F2

sudarančios jėgų dvejetą. F1=F2=BIl l – rėmelio ilgis. Jėgų dvejetas

sudarys magnetinį sukimo momentą M ir suks rėmelį, kol jo plokštuma

pasidarys statmena lauko linijoms. M=Fb Dviejų rėmelį veikiančių jėgų

sukimosi momentas M=F1b1+F2b2

Mmax bus tada, kai rėmelio plokštuma lygiagreti magnetinio lauko linijoms

Mmax =2IBlb 2lb=S BS=( Mmax =(I

Kai rėmelio plokštuma su jėgos veikimo kryptimi sudaro

kampą (, jėgos petys

sutrumpėja proporcingai sin(, sumažėja sukimosi momentas. Mmax =(Isin(

Besisukantis rėmelis iš inercijos praeis pro pusiausvyros padėtį,

tai magnetinių jėgų dvejetas ims jį sukti atgal link tos padėties. Kad

rėmelis nuolatos suktųsi į vieną pusę, reikia tais momentais pakeisti

srovės kryptį. Rėmelių sukimasis taikomas

elektros varikliuose, garsiakalbiuose, matavimo prietaisuose.

LORENCO JĖGA

Ampero jėga, kuria magnetinis veikia laidininką, kai juo teka srovė, veikia

ne patį laidininką, o juo judančias elektringas daleles. Dalelės, judėdamos

ir susidurdamos su medžiagos atomais, patraukia su savimi laidininką.

FL=FA/N FA=BIlsin( I=q/t q=Ne

Elektronams judant t=l/v

FL=Bevsin( ( – kampas tarp magnetinės indukcijos vektoriaus ir

elektrono greičio vektoriaus. Lorenco formulė taikoma bet kokiai

magnetiniam lauke judančiai daleliai. Išvados:

Nejudančio elektros krūvio magnetinis laukas neveikia FL=0

Jeigu dalelė juda išilgai lauko linijų ((=0°), tai FL=0

Didžiausia jėga laukas veikia dalelę tada, kai pastaroji juda statmenai

lauko linijoms ((=90°)

Kairės rankos taisyklė: kairę ranką reikia ištiesti taip, kad magnetinės

linijos eitų į

delną, o pirštai rodytų dalelės greičio kryptį. Tada atlenktas nykštys

rodys teigiamą dalelę veikiančios jėgos kryptį. Neigiamo krūvio dalelę

veiks priešingos krypties Lorenco jėga

Elektringa dalelė įlėkėį magnetinį llauką statmenai jo linijoms. Lorenco

jėga statmena dalelės greičiui. Jėga nekeičia greičio didumo, o keičia tik

greičio kryptį – suteikia dalelei įcentrinį pagreitį, verčia ją judėti

apskritimu.

aįc=FL/m=qvB/m=v²/R

R – ciklotroninis spindulys, nes tokio spindulio lanku dalelės juda

specialiuose greitintuvuose ciklotronuose.

Kuo didesnis dalelės krūvis aarba magnetinio lauko indukcija, tuo kreivumo

spindulys mažesnis, magnetinis laukas iškreipia dalelės trajektoriją.

Dalelei įlekiant į magnetinį lauką, greičio kryptis sudarys su linijų

kryptimi kampą (, tai ji ne tik pradės suktis, bet kartu judės išilgai

magnetinių linijų – judės

spirale. Išilgai magnetinių linijų judėjimo greitis vsl=cos(

LORENCO JĖGOS PRITAIKYMAS

Judančios magnetiniame lauke dalelės nukrypimas nuo tiesaus keliio

priklauso nuo jos masės. Tuo nustatomas elektringų dalelių masės.

Prietaisas – masių spektrografu. Spektrografu atskiriami ir ištiriami

izotopai, buvo nustatyta elektrono, protono masės. Lorenco jėgos veikimu

pagrįsta ciklotrono konstrukcija. Šis prietaisas skirtas elektringoms

dalelėms įgreitinti iki didelių energijų, reikalingų branduolinėms

reakcijoms sukelti. Dalelės skrieja ciklotrono magnetiniame lauke spiraline

trajektorija, didėjant greičiui, didėja trajektorijos spinduliu.

Sudėtingesnių konstrukcijų greitintuvais sinchrociklotronais,

sichrofazotronais prasiskverbiama į materiją. Lorenco jėga valdo dalelių

judėjimą elektroniniuose vamzdžiuose, elektroniniuose mikroskopuose ir kt.

ŽEMĖS MAGNETINIS LAUKAS

Per Žemės magnetinius polius išvesti apskritimai vadinami magnetiniais

dienovidiniais (magnetiniais meridianais).

Magnetinė deklinacija – tai kampas tarp geografinio ir magnetinio

dienovidinių bet kuriam Žemės paviršiaus taške.

Magnetinė inklinacija – tai magnetinės rodyklės nuokrypio nuo

horizontalios plokštumos kampas.

Žemės magnetinio lauko elementai: Žemės magnetinio lauko stiprumas,

magnetinė deklinacija ir inklinacija.

Jų vertės atsispindi magnetinuose žemėlapiuose. Jie vartojami jūrų ir oro

navigacijoje, geologijoj.

Magnetinės anomalijos sritis – žemės paviršiuje aptinkama vietų,

kur magnetinė rodyklė visą laiką būna nukrypusi nuo tai vietai normalios

krypties. Priežastis: negiliai slūgsantys milžiniški geležies rūdos klodai.

Magnetinė audra – netaisyklingi trumpalaikiai Žemės magnetinio

lauko sutrikimai. magnetinės audros susijusios

su Saulės aktyvumo padidėjimu. Jos suintensyvina poliarines pašvaistes,

pablogina trumpabangį radijo ryšį, sukelia ciklonus troposferoje.

Žemės magnetinis laukas nėra simetriškas. Jį deformuoja Saulės

skleidžiamas greitų elektringų dalelių (protonų, elektronų) srautas, kuris

vadinamas Saulės vėju.

Magnetosfera – Žemės rutulį supanti erdvė, kurioje pasireiškia

geomagnetinis laukas.

Elektringas daleles, skriejančias iš kosmoso link Žemės pagauna Žemės

magnetinis laukas, ir jos ima skrieti spirale apie magnetines linijas. dėl

to jos susikaupia tam tikrose srityse – radiacijos juostose. Žemę supa dvi

juostos: vidinė – 2400km aukštyje, išorinė – 12000km.

Žemės magnetinis laukas padeda orentuotis gyviems organizmams erdvėje,

suvokti laiką, rasti kelią migruojantiems paukščiams, žuvims. Kai kurių

augalų šaknys išsidėsto išilgai magnetinių linijų.

TURINYS

1 Magnetinis laukas (stiprumo mažai)

3 Magn. laukų grafinis vaizdavimas. Kas būdinga magn. linijoms?

4 Dešinės taisyklė. Magn. lauko stiprumas

5 Medžiagų magnetinės savybės.

6 Elektromagnetinė jėga. Magn. indukcija.

7 Ampero dėsnis. Kairės taisyklė.

9 Magn. srautas.

10 Darbas magn. lauke.

11 Sukimosi momentas.

12 Lorenco jėga.

13 Kairės rankos taisyklė.

14 Lorenco jėgos pritaikymas.

15 Žemės magnetinis laukas