18. Magnetické pole Číslo a název projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0619 OP: Vzdělávání pro konkurenceschopnost Zvyšování vzdělanosti pomocí e-prostoru Název a adresa školy Soukromá střední škola a jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Č. Budějovice, s.r.o., Jeronýmova 28/22, České Budějovice Kód materiálu Klíčová aktivita III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název materiálu 18. Magnetické pole Autor Mgr. Miroslav Dušek Tematická oblast Fyzika – Elektřina a magnetismus Anotace Vzdělávací materiál je určen pro Obchodní akademii a Ekonomické lyceum Materiál obsahuje výklad k problematice magnetického pole. Ročník 2.ročník Obchodní akademie, Ekonomické lyceum Datum tvorby září -říjen 2013 Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora

Magnetické pole

Magnetické pole Země zeměkoule – obrovský magnet – vytváří magnetické pole Magnetické indukční čáry – popis silových účinků na magnetické materiály Střelka kompasu – magnetka se SEVERNÍM a JIŽNÍM pólem Tyto póly jsou nedělitelné ! Opačné póly magnetu se přitahují – souhlasné póly se odpuzují

Magnetické pole Země [1]

Magnetické pole elektrického přímého vodiče Prochází-li vodičem elektrický proud, vytváří kolem vodiče magnetické pole. Ampérovo pravidlo pravé ruky: Uchopíme-li vodič do pravé ruky tak, aby palec mířil ve směru proudu, budou zahnuté prsty ukazovat směr indukčních čar. [2]

Magnetické pole cívky (solenoid) Cívka(solenoid) – magnetické pole působí na vodič pod proudem silou: F = B.I.l F…síla, B..indukce, I..proud, l…délka vodiče Flemingovo pravidlo levé ruky ( určení směru magnetické síly) : Položíme-li levou ruku k přímému vodiči tak, aby magnetické indukční čáry vstupovaly do dlaně a natažené prsty ukazovaly směr proudu, pak kolmo vychýlený palec ukazuje směr magnetické síly.

Velikost přitažlivé síly d…vzdálenost vodičů l….délka vodičů I1,I2…velikost proudů k…vlastnost prostředí k=2.10-7 N.A-2 μ0…..permeabilita vakua μ0=1,257.10-6 H.m-1 μr….relativní permeabilita Vztah mezi permitivitou a permeabilitou c…rychlost světla ve vakuu

Flemingovo pravidlo levé ruky Magnetické pole cívky [3] Flemingovo pravidlo levé ruky [4]

Druhy magnetických materiálů Diamagnetické látky – oslabují vnější magnetické pole μr<1 Paramagnetické látky – lehce zesilují magnetické pole μr>1 Feromagnetické látky – výrazně zesilují magnetické pole ( Fe,Ni) μr>>1 Využití : elektromagnety, magnetické relé (spínače, jističe,transformátory…)

Magnet a elektromagnet Přírodní magnetické látky(magnetovec) – permanentní (trvalý) magnet Cívka s FE jádrem (feromagnetické) – dočasný magnet – elektromagnet Využití: manipulace s železnými předměty (železný šrot), automatické propojování el.obvodů – magnetické relé Magneticky měkké látky – po vypnutí proudu magnet mizí Magneticky tvrdé látky – magnetické vlastnosti má materiál i po vypnutí proudu

Elektromagnetická indukce M.Faraday – pohybujeme-li kolem vodiče (cívky) magnetickým polem, vzniká ve vodiči indukovaný proud. Magnetický indukční tok – fyzikální veličina určující hustotu siločar protínající plochu závitu cívky Φ=B.S.cosα Jednotka – Wb (Weber) Φ=N.B.S …výsledný indukční tok v cívce s N závity

Faradayův zákon elektromagnetické indukce Při časové změně indukčního toku plochou ohraničenou závitem cívky, se v závitu indukuje elektromotorické napětí. Změní-li se magnetický indukční tok za dobu Δt o Φ, bude střední indukované napětí rovno

Způsoby změny magnetického indukčního toku Pohybem magnetu blízko nehybné smyčky Pohybem smyčky v nehomogenním magnetickém poli Otáčením smyčky v homogenním magnetickém poli Změnou obsahu plochy smyčky umístěné v magnetickém poli Změnou proudu procházejícího v jiné blízké smyčce

Lenzův zákon Směr indukovaného proudu je vždy takový, aby jeho mg.pole působilo proti změně, která ho vyvolala, aby ji oslabovalo. Vířivé Foucoultovy proudy – v uzavřeném kompaktním vodiči Využití: magnetické brždění, otáčení elektroměru,indukční ohřev… [5] [6] Princip indukčního ohřevu

DOC.ING.IVAN ŠTOLL,CSC. - Fyzika (pro netechnické obory SOŠ a SOU) Použité zdroje: SVOBODA, Emanuel aj. Přehled středoškolské fyziky. 4. upravené vydání. Praha: Prometheus, 2006. 515 s. ISBN 80-7196-307-0. DOC.ING.IVAN ŠTOLL,CSC. - Fyzika (pro netechnické obory SOŠ a SOU) Prometheus 2007, 260 s. ISBN 978-80-7196-223-6 učebnice s doložkou MŠMT čj.1 527/07-23 ze dne 2.4.2007 AKADEMIK VLADIMÍR HAJKO, PROF.RNDR.JURAJ DANIEL-SZABO, CSC. - Základy fyziky VEDA 1983 (Bratislava) Použité obrázky: [1] Magnetické pole Země- [online]. 3.9.2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://ihy2007.astro.cz/_data/images/ihy2007/souvislosti/van_allen_belts/Van_Allen-Exp1.jpg [2] Ampérovo pravidlo pravé ruky [online]. 3.9.2013. [cit. 3. 9. 2013]. . Dostupný na http://www.emotor.cz/i/Image/obr14-thumb.gif [3] Magnetické pole cívky [online]. 3.9.2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://www.energyweb.cz/web/EE/images/s_384.jpg [4] Flemingovo pravidlo levé ruky[online]. 3.9.2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://www.cez.cz/edee/content/microsites/elektrina/f/f2-8.gif [5] Lenzův zákon [online]. 3.9.2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://fyzika.jreichl.com/data/E_nestacionarni_pole_soubory/image049.png [5] Vířivé Foucoultovy proudy – využití -indukční ohřev[online]. 3.9.2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://www.mff.cuni.cz/to.en/verejnost/zpravicky/02_indukce.jpg