dział fizyki zajmujący się własnościami i oddziaływaniem obiektów

advertisement
Pole magnetyczne i prawa Maxwella
Elektrodynamika klasyczna – dział fizyki zajmujący się własnościami i
oddziaływaniem obiektów naładowanych, z pominięciem efektów kwantowych.
Elektrodynamika klasyczna opisuje aspekty klasyczne jednego z czterech
podstawowych oddziaływań przyrody – oddziaływań elektromagnetycznych.
Podstawowymi pojęciami elektrodynamiki klasycznej są pole elektryczne, pole
magnetyczne, ładunek elektryczny, oraz prąd elektryczny. Podstawę teorii
tworzą równania Maxwella (James Clerk Maxwell) i zasada zachowania
ładunku. Z tych praw można wyprowadzić równanie falowe, prawo BiotaSavarta i inne. Symetria równań Maxwella opisana przez transformacje Lorentza
oraz nieudane próby (eksperyment Michelsona-Morleya) potwierdzenia istnienia
eteru (klasycznego nośnika fali elektromagnetycznej) doprowadziły do zmiany
koncepcji czasu i przestrzeni w szczególnej teorii względności i wyłonienie się
koncepcji czasoprzestrzeni Minkowskiego. Niemożność wytłumaczenia przez
elektrodynamikę klasyczną promieniowania ciała doskonale czarnego oraz
zjawiska fotoelektrycznego doprowadziła do powstania mechaniki kwantowej.
Pierwotnie elektryczność i magnetyzm uważano za odrębne, niezwiązane z sobą
zjawiska fizyczne. W 1820 roku Oersted odkrył, że prąd elektryczny może
wywołać pojawienie się pola magnetycznego, a w 1831 Faraday zauważył, że
poruszający się magnes wywołuje prąd elektryczny. Unifikacji elektryczności i
magnetyzmu dokonał James Clerk Maxwell w 1856 roku. Konsekwencją tej
unifikacji było przewidzenie przez Maxwella istnienia fal
elektromagnetycznych, potwierdzonego doświadczalnie w roku 1888 przez
Hertza. Te odkrycia pozwoliły połączyć teorię elektryczności, magnetyzmu i
optykę w jednolitą teorię elektrodynamiki.
Kwantowa wersja elektrodynamiki - elektrodynamika kwantowa jest najbardziej
dokładną teorią fizyczną. Elektrodynamika jest podstawą teoretyczną
współczesnego rozwoju technologicznego.
Cechą przestrzeni opierają na tym, iż na ulokowaną w niej igłę magnetyczną
wpływają siły, nazywa się polem magnetycznym. Pole to produkuje ruda
magnetytu, magnes stały (inaczej mówiąc namagnesowany fragment wykonany
ze stali), czy kula ziemska..
POLE MAGNETYCZNE pokazujemy na ilustracji w formie tzw. linii pola
magnetycznego. Założono, że zwrot tych linii pokazuje biegun północny igiełki
magnetycznej ulokowanej w tym polu. Na zewnątrz magnesu linie pola układają
się ciągle od bieguna północnego (N) do bieguna południowego(S).
PRZEWODNIK PROSTOLINIOWY, przez który przepływa prąd elektryczny,
produkuje nieopodal siebie pole magnetyczne, którego linie układają się w
okręgi położone w płaszczyźnie prostopadłej do przewodnika o środkach
umieszczonych na przewodniku. Zwrot linii tego pola określamy przy pomocy
reguły prawej dłoni: jeżeli prawą dłonią obejmiemy przewodnik z prądem w taki
sposób, że kciuk zwrócony będzie zgodnie z kierunkiem płynącego w
przewodniku prądu, to pozostałe 4 palce wskażą nam zwrot linii pola
magnetycznego.
ZWOJNICA produkuje pole magnetyczne, którego linie na zewnątrz zwojnicy
posiadają niemal identyczny bieg, jak to ma miejsce w magnesie sztabkowym.
W środku zwojnicy linie pola są do siebie równoległe.
By OKREŚLIĆ UMIEJSCOWIENIE BIEGUNÓW magnetycznych pętli oraz
zwojnicy, możemy wykorzystać regułę prawej dłoni, której definicja brzmi: jeśli
prawą dłonią obejmiemy zwojnicę tak, aby 4 palce skierowane były zgodnie z
płynącym w zwojach prądem, to odchylony kciuk wskaże zwrot linii pola
magnetycznego wewnątrz zwojnicy (zatem pokaże koniec zwojnicy, przy
którym umiejscowiony jest biegun północny powstałego magnezu).
ELEKTROMAGNESEM nazywa się zwojnicę, w środku, której umiejscowiono
rdzeń wykonany z miękkiej stali. Jest on znacznie silniejszym magnesem niż
sama zwojnica bez rdzenia.
NA UMIEJSCOWIONY W POLU MAGNETYCZNYM PRZEWODNIK,
przez który przepływa prąd elektryczny, wpływa siła elektrodynamiczna. Siała
ta posiada maksymalną wartość, w momencie, gdy przewodnik postawiony jest
prostopadle do linii pola magnetycznego. Gdy przewodnik umieszczony jest
równolegle do linii pola magnetycznego, wówczas siła elektrodynamiczna
wynosi zero.
WARTOŚĆ SIŁY ELEKTROSYNAMICZNEJ jest wprost proporcjonalna do
natężenia prądu oraz do długości odcinka przewodnika, ulokowanego w polu.
Jest ona również uzależniona od tego, czy pole magnetyczne jest silne czy może
słabe.
KIERUNEK SIŁY ELEKTRODYNAMICZNEJ jest ciągle prostopadły do
przewodnika, przez który przepływa prąd a także do linii pola magnetycznego
W momencie, gdy PRZEWODNIK ULOKOWANY JEST PROSTOPADLE do
linii pola, kierunek oraz zwrot siły elektrodynamicznej określamy,
wykorzystując regułę lewej dłoni: Jeżeli lewą dłoń ustawimy w polu
magnetycznym tak, aby linie tego pola były zwrócone prostopadle ku
wewnętrznej powierzchni dłoni, a 4 wyprostowane palce wskazywały kierunek
prądu, to odchylony o 90 kciuk wskaże kierunek i zwrot siły działającej na
przewodnik.
ZJAWISKO ODDZIAŁYWANIA pola magnetycznego magnesu na przewodnik
z prądem zostało wykorzystane w silnikach elektrycznych oraz w miernikach
ZJAWISKO POWSTAWANIA PRĄDU INDUKCYJNEGO (inaczej zjawisko
indukcji elektromagnetycznej) występuje w zamkniętym obwodzie, np. w
zwojnicy, w której pole magnetyczne może się zmieniać. Jeśli pole magnetyczne
w środku zwojnicy nie zmieni się (inaczej mówiąc będzie stałe)- wtedy prąd
indukcyjny nie pojawi się w niej.
POLE MAGNETYCZNE W ŚRODKU OBWODU, np. zwojnicy da się
zmieniać, przesuwając względem niej magnes. Wtedy produkowany w zwojnicy
prąd indukcyjny w czasie zbliżania oraz odsuwania się od niej magnezu ma
ciągle taki kierunek, iż pole magnetyczne wyprodukowane przez ten prąd
utrudnia ruch magnezu, mówiąc inaczej odpycha magnes, który zbliżany jest do
zwojnicy natomiast przyciąga magnes oddalany od zwojnicy.
PRAWA MAXWELLA:
*każdej zmianie pola elektrycznego towarzyszy powstanie wirowego pola
magnetycznego.
*każdej zmianie pola magnetycznego towarzyszy powstanie wirowego pola
elektrycznego.
TE ZMIENNE ORAZ WZAJEMNE przenikające się pola: elektryczne oraz
magnetyczne są ze sobą bardzo powiązane oraz wytwarzają w przestrzeni jedno
pole nazywane polem elektromagnetycznym
ROZCHODZĄCE się w przestrzeni zmiany pól elektrycznych oraz
magnetycznych nazywane są falą elektromagnetyczną
SZYBKOŚĆ fali elektromagnetycznej w próżni jest największą z możliwych
prędkości i równa jest ona 300000km
Download
Random flashcards
Motywacja w zzl

3 Cards ypy

Create flashcards