Pole magnetyczne. Indukcja magnetyczna
Pole magnetyczne
Pole magnetyczne, to przestrzeń, w której działają siły magnetyczne na umieszczone w niej magnesy, przewodniki z prądem i poruszające się ładunki; pole takie wytwarza na przykład kula ziemska, magnes stały, elektromagnes, ruda żelaza- magnetyt, przewodnik z prądem, poruszający się ładunek.Sztabka magnesu zawieszona na nitce ustawia się zawsze jednym końcem w stronę geograficznego bieguna północnego- ten koniec magnesu nosi nazwę bieguna północnego (symbol N). Drugi koniec magnesu wskazuje geograficzny biegun południowy- ten koniec magnesu nosi nazwę bieguna południowego (symbol S).
Linie pola magnetycznego
Linie pola magnetycznego wyznaczają krzywe, do których styczne w każdym punkcie pokrywają się z kierunkiem wektora indukcji magnetycznej. Liniom przypisuje się zwrot od bieguna północnego do bieguna południowego- wychodzą z bieguna północnego N magnesu i wchodzą do bieguna południowego S
Siła Lorentza
Siła Lorentza jest to siła działająca na poruszający się ładunek w polu magnetycznym
Indukcja pola magnetycznego
Wartością indukcji magnetycznej B, nazywamy stosunek wartości siły działającej na cząstkę naładowaną ładunkiem q i poruszającą się prostopadle do kierunku linii pola, do iloczynu wartości bezwzględnej ładunku cząstki i jej szybkości
Jest to wielkość wektorowa, jej kierunek jest styczny do linii pola magnetycznego, a zwrot zgodny ze zwrotem linii pola
Jak określić tor ruchu cząstki oraz kierunek i zwrot siły Lorentza
Zwrot siły Lorentza działającej na poruszająca się cząstkę naładowaną dodatnio można określić stosując regułę śruby prawoskrętnej (reguła korkociągu):Jeżeli śrubę prawoskrętną (lub korkociąg) będziemy obracać tak, by po najkrótszej drodze nakładać wektor v na wektor B, to ruch postępowy śruby (korkociągu) wyznaczy zwrot wektora siły F.
Dla cząstki naładowanej ujemnie zwrot siły będzie przeciwny niż wynika to z reguły śruby.
Siła elektrodynamiczna
Siła elektrodynamiczna, jest to siła działająca na przewodnik z prądem umieszczony w polu magnetycznym
Jak określić zwrot siły elektrodynamicznej?
Reguła lewej dłoni, Reguła Fleminga - jeżeli lewą dłoń ustawi się tak, aby linie pola magnetycznego zwrócone były prostopadle ku wewnętrznej powierzchni dłoni (wnikają w wewnętrzną stronę dłoni), a wszystkie palce - z wyjątkiem kciuka - wskazywały kierunek płynącego prądu dodatniego (poruszającej się cząsteczki), to odchylony kciuk wskaże kierunek i zwrot siły elektrodynamicznej działającej na dodatni ładunek elektryczny umieszczony w tym polu (dla ładunku ujemnego zwrot siły będzie przeciwny).
Strumień indukcji magnetycznej
Wartość strumienia indukcji magnetycznej jest równa iloczynowi wartości indukcji magnetycznej B i pola powierzchni S, prostopadłej do linii pola magnetycznego
Natężenie pola magnetycznego
Natężenie pola magnetycznego, jest to wielkość wektorowa mająca kierunek i zwrot taki sam jak wektor indukcji magnetycznej. Natężenie pola magnetycznego nie zależy od właściwości magnetycznych środowiska.
Pole magnetyczne prądu stałego
Jeżeli przez przewodnik przepływa prąd elektryczny, to wokół przewodnika powstaje pole magnetyczne. Zwrot wektora indukcji magnetycznej B powstającej wokół przewodnika, przez który przepływa prąd elektryczny możemy ustalić stosując regułę prawej dłoni:Jeżeli zegniemy cztery palce prawej dłoni, a odchylony kciuk ustawimy w kierunku przepływu prądu, to palce wskażą zwrot linii pola magnetycznego
a) przewodnik prostoliniowy
b) solenoid
Wzajemne oddziaływanie przewodników z prądem
Jeżeli zwrot przepływu prądów płynących w przewodnikach równoległych jest zgodny to przewodniki się przyciągają w przeciwnym wypadku się odpychają siłą o wartości opisaną poniższą zależnością:
Definicja Ampera
Jeżeli natężenia prądów w nieskończenie długich, umieszczonych w próżni, równoległych przewodnikach są jednakowe, a odległość między tymi przewodnikami wynosi 1m i jeśli na odcinek o długości 1m każdego z przewodników drugi przewodnik działa siłą o wartości 2*10^-7N, to w każdym z tych przewodników płynie prąd o natężeniu 1A.Cyklotron
Cyklotron służy do przyspieszania cząstek naładowanych. Składa się z elektromagnesu wytwarzającego pole magnetyczne i komory próżniowej, w której umieszczono dwie półkoliste elektrody zwane duantami. Między elektrodami wytwarzane jest za pomocą generatora wysokiej częstotliwości zmienne pole elektryczne. W centrum cyklotronu znajduje się źródło cząstek (cząsteczek) naładowanych elektrycznie lub cząsteczki te są wprowadzane z zewnątrz. Gdy promień cząstki jest odpowiednio duży, może ona opuścić akcelerator. Role siły dośrodkowej pełni siła Lorentza
Wzory na promień, okres, częstotliwość cząstki przyspieszanej w cyklotronie
