DUM Základy přírodních věd DUM III/2-T3-13 Téma: magnetické pole Střední škola Rok: 2012 2013 Varianta: A Zpracoval: Mgr. Pavel Hrubý a Mgr. Josef Kormaník VÝKLAD Elektřina a magnetizmus magnetické pole Obsah MAGNETICKÉ POLE... 2 MAGNETICKÉ INDUKČNÍ ČÁRY... 2 AMPÉROVO PRAVIDLO pravé ruky... 2 MAGNETICKÁ INDUKCE... 3 FEROMAGNETICKÉ LÁTKY... 3 FERITY... 4 TRVALÉ MAGNETY... 4 MAGNETICKÉ POLE CÍVKY S PROUDEM... 4 ELEKTROMAGNETY... 4 SÍLA PŮSOBÍCÍ NA VODIČ S PROUDEM V MAGNETICKÉM POLI... 5 FLEMINGOVO PRAVIDLO LEVÉ RUKY... 5 SÍLA PŮSOBÍCÍ MEZI DVĚMA VODIČI S PROUDEM... 6 VY_32_INOVACE_T3-3-13_Magneticke_pole.docx stránka 1
MAGNETICKÉ POLE je v okolí permanentních magnetů ale vzniká také v okolí vodičů, kterými prochází elektrický proud může být vyvoláno změnami elektrického pole, MAGNETICKÉ INDUKČNÍ ČÁRY popisují tvar magnetického pole jsou to neprotínající se křivky mají daný směr jsou orientované jejich počet je úměrný velikosti mag. indukce magnetické indukční čáry znázorněné kovovými pilinami AMPÉROVO PRAVIDLO pravé ruky pro okolí přímého elektrického vodiče pokud palec pravé ruky ukazuje dohodnutý směr elektrického proudu ve vodiči, potom zahnuté prsty ukazují směr magnetických indukčních čar pro okolí cívky pokud zahnuté prsty pravé ruky ukazují dohodnutý směr elektrického proudu v závitech cívky, potom palec ukazuje směr magnetických indukčních čar přímý vodič cívka VY_32_INOVACE_T3-3-13_Magneticke_pole.docx stránka 2
Vyšší odborná škola, Obchodní akademie a Střední odborná škola EKONOM, o. p. s. MAGNETICKÁ INDUKCE je vektorová veličina, která vyjadřuje silové účinky magnetického pole na částice s nábojem B [T]... magnetická indukce (tesla) Φ [Wb]... magnetický indukční tok (weber) S [m2]... obsah plochy 1 tesla je magnetická indukce, při níž je v ploše s obsahem 1 m2 umístěné kolmo ke směru magnetické indukce magnetický indukční tok 1 weberu srbský fyzik NIKOLA TESLA B S B je vektorová veličina Znázorňuje se magnetickými indukčními čarami Magnetické indukční čáry vně magnetu ze severního pólu magnetu vystupují a do jižního pólu magnetu vstupují. FEROMAGNETICKÉ LÁTKY výrazně zesilují magnetické pole cívky s proudem ferromagnet mohou to být čisté prvky Fe, Ni, Co nebo slitiny - Mn, Al, Cu (samostatné nejsou feromagnety) Mohou být: o magneticky tvrdé po zániku vnějšího magnetického pole jejich magnetismus trvá o magneticky měkké po zániku vnějšího magnetického pole jejich magnetismus zaniká VY_32_INOVACE_T3-3-13_Magneticke_pole.docx stránka 3
FERITY jsou to nekovové keramické polovodičové sloučeniny působí jako umělé magnety používají se na výrobu jader cívek využívají se jako magnetky na kovové tabuli ferritové jádro cívky TRVALÉ MAGNETY vyrábí se z magneticky tvrdých látek mají tvar tyče, podkovy nebo magnetky MAGNETICKÉ POLE CÍVKY S PROUDEM cívka při průchodu proudu se chová jako trvalý magnet ELEKTROMAGNETY jsou tvořeny cívkou s jádrem z magneticky měkké látky (oceli) průchodem stejnosměrného proudu se jádro zmagnetizuje po vypnutí proudu magnetizace mizí toho se využívá v elektromagnetických relé (vypíná proudové obvody) elektromagnet VY_32_INOVACE_T3-3-13_Magneticke_pole.docx stránka 4
SÍLA PŮSOBÍCÍ NA VODIČ S PROUDEM V MAGNETICKÉM POLI na vodič délky l, kterým protéká proud I, působí v magnetickém poli o magnetické indukci B síla F B [T]... magnetická indukce (tesla) I [A]... elektrický proud(ampér) F B I l l [m]... délka vodiče s proudem (metr) F[N] síla (newton) směr síly je kolmý jak k vodiči, tak i indukčním čarám magnetického pole orientaci síly určuje FLEMINGOVO PRAVIDLO LEVÉ RUKY položíme-li otevřenou levou ruku na vodič tak, aby prsty ukazovaly směr Flemingovo pravidlo proudu a indukční čáry vstupovaly do dlaně, ukazuje odtažený palec směr síly, kterou působí magnetické pole na vodič s proudem VY_32_INOVACE_T3-3-13_Magneticke_pole.docx stránka 5
SÍLA PŮSOBÍCÍ MEZI DVĚMA VODIČI S PROUDEM Dva dlouhé přímé vodiče vedle sebe, kterými protéká proud, na sebe působí silou. I 1 [A]... elektrický proud v prvním vodiči (ampér) I 2 [A]... elektrický proud ve druhém vodiči (ampér) l [m]... délka vodiče s proudem (metr) d [m]... vzdálenost mezi vodiči s proudem (metr) F I1 I2 2 d l μ[na -2 ] permeabilita prostředí (určuje magnetické vlastnosti látky mezi vodiči) F[N] síla (newton) 0 r 0 4 10 7 NA 2 μ 0 permeabilita vakua μ r relativní permeabilita pro vzduch je přibližně rovna 1 dva vodiče s proudem Dvě možnosti 1. proudy ve vodičích mají souhlasný směr - vodiče se přitahují 2. proudy ve vodičích mají opačný směr - vodiče se odpuzují VY_32_INOVACE_T3-3-13_Magneticke_pole.docx stránka 6