Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Magnetické pole vzniká v okolí pohybujících se nábojů.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Magnetické pole vzniká v okolí pohybujících se nábojů."— Transkript prezentace:

1 Magnetické pole vzniká v okolí pohybujících se nábojů

2 V atomech látky se pohybují elektrony, které budí magnetické pole. Pokud se pole elektronů v atomech navzájem neruší a pole atomů a molekul bude působit ve stejném směru, pak látka jako celek kolem sebe budí magnetické pole. permanentní magnet Takový objekt nazýváme permanentní magnet. A) B)Pohyb nábojů je elektrický proud V okolí vodiče protékaného elektrickým proudem vzniká magnetické pole

3 siločarami Magnetické pole znázorňujeme siločarami. Siločára určuje v daném bodě směr působení pole (směr natočení střelky kompasu) Znázornění siločar pomocí kovových pilin tyčového permanentního magnetu.

4 Příklady magnetických polí

5 Pravidlo pravé ruky pro přímý vodič a pro cívku

6 Magnetické pole je buzeno proudem. Velikost proudu je tedy měřítkem velikosti pole. Magnetomotorické napětí F m podél uzavřené (indukční) čáry je dáno algebraickým součtem proudů procházejících plochou ohraničenou touto čarou. [A; A]

7 magnetická napětí Magnetomotorické napětí lze rozdělit na dílčí magnetická napětí Příklad cívky : U m1 - napětí podél ind.čáry uvnitř cívky U m2 - napětí podél ind.čáry vně cívky Pozn.: vně cívky obvykle uvažujeme mag. napětí zanedbatelné, tedy U m2 = 0

8 Základní případy Pole přímého vodiče : F m = I Cívka : F m = N.I, N je počet závitů cívky, I je proud cívky

9 Magnetomotorické napětí je globální veličina, neříká nic o velikosti pole v určitém bodě. Intenzita pole H Intenzita pole H udává velikost magnetického napětí na jednotku délky. V oblasti, kde má pole konstantní velikost, určíme intenzitu podílem napětí mezi dvěma body a jejich vzdálenosti U m12 je magnetické napětí mezi body 1 a 2 a l 12 je vzdálenost bodů 1 a 2

10 Některé veličiny, např. síla na vodič protékaný proudem, závisí na jiné veličině pole, která je závislá na intenzitě a navíc na druhu prostředí. Tuto veličinu nazýváme m mm magnetická indukce B. Platí μ – permeabilita prostředí, jednotka : H/m (Henry na metr) Obvykle rozepisujeme permeabilitu jako

11 Magnetický tok, někdy nazývaný též indukční tok, udává, kolik indukčních čar protíná danou plochu. Jednotka : 1 Wb (Weber) [Wb; T, m 2 ] Magnetická indukce je vektorová veličina, lze ji určit v jednom bodě prostoru. „Množství“ indukce procházející plochou nazýváme magnetický tok.

12 Pro technickou praxi : para- a diamagnetické látky mají μ r ≈1 diamagnetické látky (μ r <1) – mírně zeslabují pole paramagnetické látky (μ r >1) – mírně zesilují pole feromagnetické látky (μ r >>1) – značně zesilují pole (hliník, kyslík, vápník, platina...) (měď, zlato, voda...) (železo, nikl, kobalt...)

13 V případě neferomagnetických látek při nárustu intenzity H stoupá indukce B lineárně podle fukkce B = μ o. H U feromagnetik dojde při zvyšování H k natáčení magnetických domén v látce a indukce strmě vzrůstá. nasycení materiálu Při dostatečně velké intenzitě dojde natočení všech domén a charakteristika již dále roste jako charakteristika vakua. Došlo k tzv. nasycení materiálu. Tato křivka se nazývá křivka prvotní magnetizace

14 BrBr BrBr remanentní indukce – remanence (indukce při nulové intenzitě pole) remanentní indukce – remanence (indukce při nulové intenzitě pole) HkHk HkHk koercitivní intenzita (intenzita, která zruší remanenci koercitivní intenzita (intenzita, která zruší remanenci

15 U feromagnetických materiálů se projevují tyto jevy : sycení hystereze remanence Shrnutí :

16 Φ Φ UmUm UmUm Energie pole v prostoru vymezeném Sl na obrázku plochou S a vzdáleností l je dána vztahem l l S S Platí : Po dosazení a úpravě : Vztah popisuje měrnou energii pole (energii v 1 m 3 )

17 Při oběhu smyčky je třeba na převracení mag.domén vykonat určitou práci, která se projeví zahřátím materiálu. Z předchozích vztahů pro energii pole lze dokázat, že velikost této práce v 1 m 3 je v měřítku dána plochou hysterézní smyčky. Při periodické změně pole se tedy ve feromagnetickém materiálu ztrácí určitý výkon, který nazýváme hysterézní ztráty [W]

18

19 Sl V oblasti o ploše S a délce l existuje homogenní magnetické pole. Platí Po dosazení do vztahu pro tok Hopkinsonův zákon magnetická vodivost. nazýváme magnetická vodivost.Výraz [Wb; H,A] Převrácená hodnota – magnetický odpor.

20 Magnetické obvodyGalvanické obvody tok Φproud I naoětí U m napětí U vodivost λvodivost G H.zákon Φ = λ.U m O.zákon I = G.U

21 V praxi potřebujeme vytvořit magnetické pole v určitém místě za účelem silového působení (motory, elektromagnety) indukování napětí do vodiče (generátory, alternátory, dynama) Pole vytvořené cívkou protékanou proudem nebo permanentním magnetem je třeba usměrnit do příslušného místa magnetickým obvodem. Φ = λ.U m, λ=μ.S/l Z Hopkinsonova vztahu Φ = λ.U m, λ=μ.S/l je patrné, že vodičem mag.toku je materiál s vysokou permeabilitou, izolantem toku je materiál s nízkou permeabilitou. vodičem mag. toku jsou feromagnetika všechny ostatní materiály jsou izolanty mag.toku

22

23 Řešení magnetického obvodu znamená především určení parametrů budicí cívky (proud cívky, počet závitů) ze známých rozměrů a uspořádání magnetického obvodu a požadované veličiny v určitém místě (indukce, tok). Využívá se vztah pro F m = U m1 + U m2 + U m Postupně se vypočítají jednotlivá napětí a tak se zjistí potřebné F m. V obvodech platí (analogicky s galvanickými obvody) I.Kirch.zákon pro mag.toky a rovnost napětí na paralelních větvích. Obtížněji se řeší opačný případ, kdy známe F m a určujeme veličiny v částech mag.obvodu. Problém spočívá v nelinearitě mag.charakteristiky feromagnetik. Na počátku se provede odhad rozdělení mag.napětí, obvod se přepočte a dle výsledku se upraví odhad. Postupy řešení budou názorně předvedeny na příkladech při hodinách.

24 Síla závisí na • velikosti pole • na velikosti proudu • na délce vodiče v mag.poli [N;T,A,m] Vztah platí tehdy, jestliže je poloha vodiče kolmá na vektor indukce ! Je-li vodič v obecné poloze, je třeba zjistit průmět vodiče do směru kolmého k vektoru indukce !

25 První vodič vytvoří v místě 2.vodiče pole o indukci Pro sílu platí Po formální úpravě[N; A,A,m,m] přitahují. Souhlasně protékané vodiče se přitahují.

26 Odsuneme-li kotvu působením síly F do vzdálenost δ, vykoná síla práci, která se přemění na energii pole ve vzduchové mezeře. Práce vykonaná silou : Energie pole ve vzduchové mezeře : S využitím Hopkinsonova zákona Po úpravách a porovnání se vztahem velikosti práce síly : ( F ≈4.B 2.S.10 5 ) [N; H/m,T,m 2 ]


Stáhnout ppt "Magnetické pole vzniká v okolí pohybujících se nábojů."

Podobné prezentace


Reklamy Google