1.3.5 magnetinis laukas vakuume (fizika.ktu.2009)

8/7/2019 1.3.5 Magnetinis laukas vakuume (Fizika.KTU.2009)

1/19

Magnetinis laukas vakuume


2/19

Magnetinis laukas vakuume svarbiausios charakteristikos

Pirm kart istorijoje minimas 4000 m. pr.m.e Kinijoje.

Tik 1820 m. H. Erstedas atrado elektrini ir magnetini reikini sry.

1845 m. M. Faradjus pirmasis pavartojo magnetinio lauko svok.

Magnetinis laukas atskira elektromagnetinio lauko apraika, pasiyminti jamcharakteringomis savybmis.

Pagrindin magnetinio lauko, kaip ir vis lauk, savyb veikti kn jga.

Charakteringosios magnetinio lauko savybs:

1. Magnetin lauk kuria tik judantys krviai.2. Magnetinis laukas veikia jga tik judanius krvius.3. Magnetinis laukas nra potencialinis - jg linijos yra visada udaros.4. Magnetinio lauko jga veikia statmenai krvio judjimo krypiai ir lauko stipriui.

Pagrindin magnetinio lauko savyb veikti judant krv jga.


3/19

Magnetinis laukas vakuume svarbiausios charakteristikos

Pagrindins magnetinio lauko charakteristikos:

1. Magnetin indukcija - B,

2. Magnetinio lauko stipris H,

3. Magnetinio lauko srautas ,


4/19

Magnetinis laukas vakuume magnetin indukcija

Svarbiausia magnetinio lauko poveikio charakteristika yra magnetin indukcija.

Magnetin indukcija B magnetinio lauko jgin charakteristika, apibdinantimagnetinio lauko mechanin poveik judantiems krviams.

Apibdinama dviem bdais:

1. Srovs rmelio sukimo gebjimu.

2. Srovs vienetinio ilgio veikimu jga.


5/19


Srovs rmelio sukimo gebjimas.

Srovs rmelis, kurio teka elektros srov, patalpintasstatmenai magnetinio lauko linijoms, yra sukamas.

Gebjimas sukti apibdinamas jgos momentu:

Jei rmelis bus vienetinis, t.y. jo plotas bus lygus 1 m2 ir juo teks 1 A srov, jgosmomentas bus lygus magnetinei indukcijai. Todl:

Magnetin indukcija skaitine verte lygi jgos momentui, veikianiam vienetinio ploto,kuriuo teka 1 A elektros srov srovs rmel patalpint statmenai magnetin lauk.

IS

MB

=

BISnM

=

)1( == ISkaiMB


6/19


Srovs vienetinio ilgio veikimu jga.

Magnetin indukcij galima apibdinti ir kitaip per jg veikiani laidinink, kuriuoteka srov ir kuris patalpintas statmenai magnetiniam laukui.

Magnetin indukcija yra lygi jgai, veikianiai 1 m ilgio laidinink, patalpint statmenaimagnetiniam laukui, kuriuo teka 1 A elektros srov.

Nepriklausomai nuo apibdinimo, magnetins indukcijos matavimo vienetas:

Tesla (T), kas yra 1 T=1 N/Am.

)1( === IlkaiFIl

FB


7/19

Magnetinis laukas vakuume magnetins indukcijos linijos

Magnetin lauk grafikai vaizduojame magnetins indukcijos linijomis, kuri liestinskiekviename take sutampa su vektoriaus B kryptimi.

Magnetins indukcijos linij kryptis nusakoma deininio sraigto taisykle:Jei sukamas deininis sraigtas slenka srovs kryptimi, tai sukimo kryptis rodomagnetins indukcijos krypt.

Kitaip: magnetins indukcijos linij sukimosi kryptis sutampa su laikrodio rodykls

kryptimi, jei irtume laid i galo, o srov tekt nuo ms.

Linij tankis yra proporcingas vektoriaus B moduliui.

Nuolatinio magneto lauko linijos ieina i iaurinio ir sueina pietin poli.


8/19

Srovs elemento sukurtas magnetinis laukas

Magnetin lauk kuria tik judantys krviai, o elektros srov yra kryptingas krvijudjimas. Todl:

Laidininku tekanti srov visada kuria skurin magnetin lauk.

io lauko magnetins indukcijos dydis bet kuriame erdvs take nusakomasBio ir Savaro dsniu.

ia Idl nykstamai maas srovs elementas, kuriantis aplink save skurin lauk,

apibdinam elementarios magnetins indukcijos dydiu dB.

Matome, kad elektros srovs magnetins indukcijos dydis priklauso nuo:

1. Elektros srovs stiprio I,2. Atstumo nuo laidininko r,3. Kampo ,

3

0

4 r

rlIdBd

=

sin

42

0

r

IdldB =


9/19

Tiesiu laidu tekanios srovs magnetinis laukas

Nustatyta, kad magnetiniams laukams galioja superpozicijos principas: keli altinisukurto magnetinio lauko magnetin indukcija B yra lygi kiekvieno j atskirai sukurto

lauko indukcij geometrinei sumai.Norint suskaiiuoti bet kokio laidininko sukurt magnetin lauktake kuriame nors take, reikia integruoti (sumuoti) vis srovselement sukurtus magnetinius laukus:

arba skaliarikai:

Be galo ilgo laidininko magnetin indukcija take C:

==ll

rrlIdBdB

3

0

4

dl

r

IdBB ==

2

1

2

0

2

1

sin

4

=i

iBB

a

IB

2

4

0

=


10/19

Apskritimins srovs magnetinis laukas

Apskritimo formos laido centre magnetinis laukas skaiiuojamas taip pat taikantsuperpozicijos princip. Kadangi vis apskritimo srovs element sukurtas magnetinis

laukas centre yra tos paios krypties, j laukai sumuojasi (arba integruojasi pagalapskritimo ilg:

Galima rodyti, kad aies takuose nutolusiuosenuo centro atstumu h, magnetin indukcija lygi:

R

Idl

R

IdBB

ll

2

44

0

2

0 ===

2/322

2

0

)(2 hR

IRB

+=


11/19

Visumins srovs dsnis

Elektrinio lauko vektoriaus cirkuliacija yra lygi nuliui tai yra jo potencialumo savyb:

Skirtingai nuo elektrinio lauko, magnetins indukcijos linijosyra skurins:

, kadangi aplinkui ties laid, per kur teka elektros srov, sukurtasmagnetins indukcijos dydis, bet kuriame apskritiminio kontro take,spinduliu R nuo centro yra:

stat ir suintegrav gauname:

Kai kontras juosia kelet nuolatini elektros srovi, j sukurto suminio magnetiniolauko indukcija iuo kontru proporcinga juosiam srovs stipri algebrinei sumai:

0=l ldE

R

IB

2

4

0

=

= ll BdlldB

IldBl

0=

=i

i

l

IldB 0


12/19

Visumins srovs dsnio taikymassolenoidui

Solenoidu vadinama cilindrin rit, susidedanti

i daugelio plonos vielos vij, sudaranisraigtin linij.

Paskaiiuokime vektoriaus B cirkuliacij kontru 12341.

gauname:

Pagal visumins srovs dsn vektoriaus cirkuliacija iilgai kontro 12341:

sulygin ir ireik B gauname solenoido viduje kuriam magnetins indukcijos dyd:

+++=1

4

4

3

3

2

2

1

ldBldBldBldBldBl

BlldBl =

NIIldBi

i

l

00 ==

nII

l

NB 00 ==


13/19

Magnetinis srautas

Magnetiniu srautu, verianiu plotel dS, vadinamas fizikinis dydis d, lygus magnetinsindukcijos B ir to plotelio skaliarinei sandaugai:

Magnetins indukcijos pilnas vektoriaus B srautas (magnetinis srautas) pro bet kokioploto S paviri ireikiamas:

, jeigu magnetinis laukas vienalytis, tai:

Magnetinio srauto vienetas vberis (Wb). 1 Wb = 1T*1m2 lygus magnetiniam srautui,kur sukuria 1T indukcijos magnetinis laukas, praeinantis pro 1 m2 ploto paviri,statmen magnetinio lauko krypiai.

=S

SdB

BS=

BdSd =


14/19

Gauso dsnis magnetiniam laukui

Gauso dsnis magnetiniam laukui aprao jo skurikumo (udarumo) slyg.

Magnetinio lauko linijos jusios udar paviri, btinai i jo ieina.

Vadinasi, kiekvieno magnetinio lauko indukcijos vektoriaus srautas pro bet kok plotoS udarj paviri visuomet lygus nuliui:

Diferencialin Gauso dsnio iraika yra:

Remiantis iuo dsniu teigiama, kad magnetini krvi nra.

0==

SSdB

0== BdivB


15/19

Magnetinio lauko ir elektros srovs sveika A mpero jga

Patalpinus laidinink magnetin lauk, j pradeda veikti jga.A. Amperas nustat, kad elementarioji jga, kuria indukcijos B magnetinis laukas

veikia srovs element Idl, yra lygi:

- i jga vadinama Ampero jga.

Ji didiausia, kai vektoriai dl ir B statmeni. Ilgio l laidininkui:

Skaliarikai:

Ampero jgos kryptis nustatoma vektorins sandaugosarba kairiosios rankos taisyklmis.

Kuri formuluojama taip:

linijos statmenai veria deln, keturi itiesti pirtai rodosrovs krypt, o delno ploktumoje 90 kampu atlenktasnyktys rodo Ampero jgos krypt.

BlIdFd

=

=l

BlIdF

sinIdlBF=


16/19

Magnetinio lauko ir elektros srovs sveika A mpero dsnis

Kiekvienas laidininkas, kuriuo teka elektros srov, kuria aplink save skurinmagnetin lauk.

Jeigu tokie laidininkai yra netoli vienas kito ir yra lygiagrets vienas kitam, jie veikiavienas kit jga. i jga, priklausomai nuo srovs krypi viena kitos atvilgiu, galibti stmos arba traukos.

ios lygtys ireikia Ampero dsn: dviej plon be galo ilg lygiagrei laid, kuriaisteka srovs, magnetins sveikos jga proporcinga srovi stipri sandaugai, laidoilgiui ir atvirkiai proporcinga atstumui tarp j.

dlIIlBIF

221

01212 ==

12

21

021212

Fd

lIIlBIF ===


17/19

Krvinink judjimas elektromagnetiniame lauke. Lorenco jga.

Kiekvien nejudani, turini krv q dalel, esani elektriniame lauke, veikia jga:

Magnetinis laukas dalel, turini krv, veikia ypatingai.

Charakteringosios magnetinio lauko poveikio dalelei, turiniai krv, savybs:

1. Magnetinio lauko veikimo jga priklauso nuo:

1.1 Magnetinio lauko indukcijos,1.2 Dalels krvio,1.3 Dalels judjimo greiio,

1.4 Kampo tarp dalels judjimo krypties ir B vektoriaus krypties.

2. Magnetinio lauko jga veikia statmenai dalels judjimo krypiai ir B vektoriui.

3. Magnetinis laukas veikdamas dalel jga keiia tik jos krypt, bet nekeiia josenergijos.

EqFe

=


18/19

Krvinink judjimas elektromagnetiniame lauke. Lorenco jga.

Magnetinio lauko jgos poveik pirmasis ityr H. Lorencas. ios jgos dydis, kurisyra vadinamas magnetine Lorenco jgos komponente yra lygus:

arba skaliarikai:

Bendrai Lorenco jga vadinama elektromagnetinio poveikio jga:

BvqFm

= sinqvBqvBFm ==

BvqEqFFFmeL

+=+=


19/19

Holo reikinys

Holo reikinys reikinys, pagrstas Lorenco jgos veikimu.

Holo reikinys skersinio potencial skirtumo atsiradimas plokiame laidininke,veikiant statmenai magnetiniam laukui.

1.3.5 magnetinis laukas vakuume (fizika.ktu.2009)

Documents