Κυριακή 6 Σεπτεμβρίου 2009

3.3 Ηλεκτρομαγνητισμός

3.3.1. μαγνητικό πεδίο
Τι ονομάζεται μαγνητικό πεδίο

Μαγνητικό πεδίο ονομάζεται ο χώρος μέσα στον οποίο ασκούνται μαγνητικές δυνάμεις σε κάθε ποσότητα μαγνητισμού όταν βρεθεί μέσα σε αυτόν.

clip_image002

Πως ακριβώς είναι ένα μαγνητικό πεδίο μας το δείχνούν οι δυναμικές γραμμές

Κατ’ αναλογια με το ηλεκτρικο πεδίο

Ποιες ιδιότητες των δυναμικών γραμμών του μαγνητικού πεδίου γνωρίζετε;

Είναι κλειστές και ξεκινούν από τον βόρειο πόλο

Όταν είναι πυκνές η ένταση του πεδίου έχει μεγάλο μέτρο ( το πεδίο είναι ισχυρό), ενώ όταν είναι αραιές το πεδίο αδύνατο.

Δεν τέμνονται γιατί αν τέμνονταν, σε ένα σημείο θα είχαμε δύο εντάσεις του πεδίου πράγμα που δεν ισχύει.

Υπάρχει το ομοιογενές και το ανομοιογενές μαγνητικό πεδίο.

Για να χαρακτηρίσουμε πόσο ισχυρό είναι ένα πεδίο σε ένα σημείο χρησιμοποιούμαι την ένταση του μαγνητικού πεδίου Β

Πως ορίζεται η μαγνητική επαγωγή clip_image004. Μονάδες.

Από τον ορισμό της δύναμης Laplace. Η μαγνητική επαγωγή clip_image006 ορίζεται σαν το πηλίκο της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης Laplace που ασκείται σε έναν ευθύγραμμο ρευματοφόρο αγωγό όταν βρεθεί μέσα σε ομοιογενές μαγνητικό πεδίο, προς την ένταση του ρεύματος i και το μήκος του αγωγού l.

Δηλαδή:

clip_image008

Μονάδα της Β είναι το 1 Tesla

3.3.2. μαγνητικό πεδίο ρευματοφόρων αγωγών

Τι γνωρίζετε για το μαγνητικό πεδίο ευθύγραμμου ρευματοφόρου αγωγού.

clip_image013clip_image009

α) Έστω ότι έχουμε έναν ευθύγραμμο αγωγό απείρου μήκους ο οποίος διαρρέετε από ρεύμα εντάσεως i τότε, όπως το πείραμα δείχνει, δημιουργείται γύρω του μαγνητικό πεδίο του οποίου το μέτρο της έντασης Β σε ένα σημείο που απέχει απόσταση r από τον αγωγό ισούται:

clip_image011

όπου Κμ= 10-7 clip_image015 είναι η μαγνητική σταθερά του κενού

Η κατεύθυνση του Β βρίσκεται με τον κανόνα του δεξιού χεριού.

Σύμφωνα με αυτόν, τοποθετούμε τον αντίχειρα του δεξιού χεριού στην κατεύθυνση του ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό και κάμπτουμε τα υπόλοιπα δάχτυλα. Η φορά των δυναμικών γραμμών είναι ίδια με τη φορά που καθορίζουν τα δάχτυλα.

Τι γνωρίζετε για το μαγνητικό πεδίο κυκλικού ρευματοφόρου αγωγού;

clip_image016clip_image018

Έστω ότι έχουμε έναν κυκλικό ρεύματοφόρο αγωγό ακτίνας r και εντάσεως i τότε στο εσωτερικό του δημιουργείται μαγνητικό πεδίο, του οποίου το μέτρο της έντασης Β στο κέντρο του κυκλικού αγωγού

δίνεται από τον τύπο

clip_image020

Η κατεύθυνση του Β βρίσκεται με τον κανόνα του δεξιού χεριού έτσι ώστε τα τέσσερα δάκτυλα να σου δείχνουν την φορά του ρεύματος και ο αντίχειρας την φορά του Β.

Τι γνωρίζετε για το μαγνητικό πεδίο πηνίου;

clip_image022

Έστω ότι έχουμε ένα πηνίο και διαρρέετε από ρεύμα έντασης i, τότε στο εσωτερικό του πηνίου δημιουργείται μαγνητικό πεδίο και αποδεικνύεται ότι το μέτρο τις έντασης του Β σε ένα σημείο του άξονα του πηνίου που περνάει από το κέντρο του δίνεται από τον τύπο:

clip_image024

Ν σπείρες

l μήκος

i ρεύμα

Η κατεύθυνση του Β βρίσκεται με τον κανόνα του δεξιού χεριού έτσι ώστε τα τέσσερα δάκτυλα να σου δείχνουν την φορά του ρεύματος στο εξωτερικό μέρος του πηνίου και ο αντίχειρας την φορά του Β.

3.3.3. Ηλεκτομαγνητική δύναμη.

Τι είναι η δύναμη Laplace;

clip_image026

Δύναμη Laplace ονομάζεται η δύναμη που ασκείται σε έναν ευθύγραμμο αγωγό μήκους l ο οποίος διαρρέετε από ρεύμα έντασης i και βρίσκεται μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης B

Η δύναμη Laplace έχει:

μέτρο: clip_image028

l: μήκος

i: ρεύμα

B: ένταση μαγνητικόυ πεδίου

φ: η γωνία που σχηματίζει ο αγωγός με τις δυναμικές γραμμές του μαγνητικού

πεδίου.

Διεύθυνση: κάθετη στο επίπεδο που σχηματίζεται από το l και B

Φορά: καθορίζεται με τον κανόνα των τριών δακτύλων του δεξιού χεριού.

Σημείο εφαρμογής: το μέσο του αγωγού.

clip_image030

Παρατήρηση: αν ο αγωγός είναι παράλληλος με τις δυναμικές γραμμές τότε φ=0 και FL=0

αν ο αγωγός είναι κάθετος με τις δυναμικές γραμμές τότε φ=90 και F=Bil

3.3.4. Η ύλη μέσα στο μαγνητικό πεδίο.

Τι θα συμβεί στο εσωτερικό ενός ρευματοφόρου πηνίου όταν γεμίσει με μαλακό σίδηρο:

Θα αυξηθεί η ένταση Β0 του μαγνητικού του πεδίου,(οι δυναμικές γραμμές θα γίνουν πιο πυκνές) δηλαδή θα γίνει:

Β=μ Β0 η

clip_image032

Όπου μ ένας αριθμός που δείχνει πόσες φορές θα αυξηθεί το μαγνητικό πεδίο ονομάζεται μαγνητική διαπερατότητα

Πως ορίζεται η μαγνητική διαπερατότητα μ;

μαγνητική διαπερατότητα clip_image034

Πως ονομάζονται τα υλικά που εχουν μαγνητική διαπερατότητα μ»1;

Σιδηρομαγνητικά

Πως ονομάζονται τα υλικά που εχουν μαγνητική διαπερατότητα μ>1;

Παραμαγνητικά

Πως ονομάζονται τα υλικά που εχουν μαγνητική διαπερατότητα μ<1;

Διαμαγνητικα

ΠΑΤΗΣΤΕ ΕΔΩ ΓΙΑ ΑΣΚΗΣΕΙΣ