MAGNETYZM

1. Pole magnetyczne Ziemi i magnesu staego.

rda pola magnetycznego: Ziemia, magnes stay (sztabkowy, podkowiasty), ruda magnetytu, przewodnik, w ktrym pynie prd.

Kady magnes posiada dwa bieguny: pnocny (N) i poudniowy (S). Biegunw tych nie mona od siebie oddzieli. Po podziale jednego magnesu na dwa, kada cz ma nadal dwa bieguny.

Bieguny jednoimienne magnesw odpychaj si, a bieguny rnoimienne przycigaj si wzajemnie.

Drobne przedmioty stalowe umieszczone w polu magnetycznym magnesuj si (staj si magnesami).

Wasno przestrzeni polegajc na tym, e na umieszczon w niej igiek magnetyczn dziaaj siy, nazywamy polem magnetycznym.

Pole magnetyczne przedstawiamy na rysunku w postaci tzw. linii pola magnetycznego. Przyjto umow, e zwrot tych linii wskazuje biegun pnocny igieki magnetycznej umieszczonej w tym polu.

Linie pola magnetycznego wok magnesw staych:

Linie pola magnetycznego wok Ziemi:

2. Pole magnetyczne przewodnika z prdem.

Wok przewodnika prostoliniowego z prdem wystpuje pole magnetyczne, co potwierdza ruch igy magnetycznej ustawionej w ssiedztwie przewodnika. Oddziaywanie pola magnetycznego na ig jest tym silniejsze, im wiksze jest natenie prdu w przewodniku i mniejsza odlego igy od przewodnika.

Linie pola magnetycznego wystpujcego wok przewodnika z prdem s zamknite i maj ksztat okrgw o wsplnym rodku.

Zwrot linii pola magnetycznego okrela regua prawej doni: Jeeli prawa do obejmuje przewodnik tak, e kciuk wskazuje kierunek prdu, to palce wska zwrot linii pola magnetycznego.

3. Pole magnetyczne zwojnicy.

Linie pola magnetycznego s zamknite. Wewntrz zwojnicy pole jest jednorodne, tzn. linie pola s rwnolege.

Do okrelania biegunw magnetycznych zwojnicy suy regua prawej doni: Jeeli praw doni obejmiemy zwojnic tak, aby palce wskazyway kierunek prdu w zwojnicy, to kciuk wskae biegun pnocny.

4. Sia magnetyczna (elektrodynamiczna).

Na umieszczony w polu magnetycznym przewodnik, przez ktry pynie prd elektryczny, dziaa sia elektrodynamiczna.

Sia ta ma najwiksz warto, gdy przewodnik umieszczony jest prostopadle do linii pola magnetycznego. Jeli przewodnik ustawiony jest rwnolegle do linii pola magnetycznego, to sia elektrodynamiczna jest rwna zeru.

Kierunek siy elektrodynamicznej jest zawsze prostopady do kierunku prdu w przewodniku i do kierunku linii pola magnetycznego.

Kierunek i zwrot siy elektrodynamicznej okrela regua lewej doni: Jeeli lew do ustawimy tak, aby palce wskazyway kierunek prdu, a linie pola magnetycznego wbiegay do wewntrznej czci doni, to odchylony kciuk wskae kierunek i zwrot siy elektrodynamicznej.

Dziaanie siy magnetycznej wykorzystujemy m. in. w silnikach elektrycznych. Silniki elektryczne dziaaj dziki wzajemnemu oddziaywaniu magnesw z elektromagnesami lub elektromagnesw z elektromagnesami, czyli dziki wykorzystaniu siy magnetycznej. W silniku oddziauj na siebie wirnik i nieruchomy stojan. Najprostszy silnik zbudowany jest z obracajcej si cewki, nieruchomych magnesw, komutatora oraz szczotek.

5*. Indukcja elektromagnetyczna. Indukcja elektromagnetyczna to zjawisko wzbudzania prdu elektrycznego w obwodzie znajdujcym si w zmiennym polu magnetycznym. Prd elektryczny powstajcy w zamknitym obwodzie nazywa si prdem indukcyjnym.

Kierunek prdu indukcyjnego okrela regua Lenza: Prd indukcyjny w obwodzie ma zawsze taki kierunek, e jego wasne pole magnetyczne przeciwdziaa przyczynie, dziki ktrej powsta.

Jednym ze sposobw wzbudzania prdu indukcyjnego jest wsuwanie magnesu do zwojnicy

lub wysuwanie magnesu ze zwojnicy.

6*. Praktyczne zastosowanie indukcji elektromagnetycznej.

a) Prdnica prdu przemiennego urzdzenie zamieniajce energi mechaniczn w energi elektryczn. Najprostszy model prdnicy skada si z dwch magnesw staych (o biegunach N i S) i ramki aluminiowej obracanej w tym polu magnetycznym. Koce ramki wyprowadzone s na dwa metalowe piercienie, umieszczone na osi obrotu ramki, po tych piercieniach lizgaj si dwie szczotki, ktre odprowadzaj prd do odbiornika.

b) transformator urzdzenie stosowane do podwyszania lub obniania napicia prdu przemiennego. Transformator skada si z rdzenia z e stali mikkiej i osadzonych na nim dwch uzwoje (pierwotnym i wtrnym) najczciej o rnej liczbie zwojw.

Uzwojenie pierwotne jest to uzwojenie podczone do rda prdu przemiennego, wytwarzajce wok siebie zmienne pole magnetyczne. Uzwojenie wtrne jest to uzwojenie, w ktrym w wyniku indukcji elektromagnetycznej powstaje prd indukcyjny.

U1 - napicie w uzwojeniu pierwotnym U2 - napicie w uzwojeniu wtrnym

I1 - natenie prdu w uzwojeniu pierwotnym I2 - natenie prdu w uzwojeniu wtrnym n1 - liczba zwojw w uzwojeniu pierwotnym n2 - liczba zwojw w uzwojeniu wtrnym

Przyjmujc, e moc prdu w uzwojeniu wtrnym jest rwna mocy prdu w uzwojeniu pierwotnym P1 = P2

otrzymujemy:

Wykazano dowiadczalnie, e wysze napicie panuje miedzy zaciskami tego uzwojenia, ktre ma wiksz liczb zwojw.

lub