Magnetismus - fyzik�ln� z�klady |
| Obsah >>> |
Magnetick� vlastnosti l�tek
Podle magnetick�ch vlastnost� d�l�me l�tky na ty, kter� ovliv�uj� magnetick� pole jen nepatrn� (diamagnetick� a paramagnetick�) a ty, kter� ho ovliv�uj� v�razn� (ferimagnetick� a feromagnetick�).
- diamagnetick� - jen nepatrn� zeslabuj� magnetick� pole
- paramagnetick� - jen nepatrn� zesiluj� magnetick� pole
- ferimagnetick� (ferity) - keramick� materi�ly vytvo�en� ze slou�enin oxid� �eleza a n�kter�ch jin�ch kov�, zna�n� zesiluj� magnetick� pole
- feromagnetick� - �elezo, nikl, kobalt, gadolinium a n�kter� slitiny, zesiluj� magnetick� pole velmi v�razn�
Feromagnetick� l�tky se po vlo�en� do vn�j��ho magnetick�ho pole zmagnetuj�. Zmagnetov�n� m��e b�t bu� do�asn�, nebo trval�:
- P�ibl��me-li magnet k p�edm�tu z m�kk� oceli (nap�. k h�eb�ku nebo kl��i), p�edm�t se zmagnetuje a p�itahuje dal�� drobn� �elezn� p�edm�ty. Jakmile magnet od kl��e vzd�l�me, kl�� se op�t odmagnetuje, stal se jen do�asn�m magnetem. Tyto se naz�vaj� magneticky m�kk� a zhotovuj� se z nich nap��klad j�dra elektromagnet�.
- P�ibl��me-li magnet k p�edm�tu z tvrd� oceli (nap��klad k velk� jehle), z�stane zmagnetovan� i po odd�len� magnetu. Z t�chto magneticky tvrd�ch l�tek se vyr�b�j� trval� (permanentn�) magnety.
V okol� magnet� existuje magnetick� pole, kter� m��eme zn�zornit pomoc� my�len�ch k�ivek - induk�n�ch �ar. Jejich pr�b�h m��eme sledovat na obrazc�ch vytvo�en�ch �elezn�mi pilinami. V okol� ty�ov�ho magnetu maj� induk�n� ��ry pr�b�h zobrazen� na lev�m obr�zku, mezi p�ly podkovov�ho magnetu je magnetick� pole stejnorod� a induk�n� ��ry jsou navz�jem rovnob�n� (obr. vpravo).
Induk�n� ��ry v okol� p��m�ho vodi�e s proudem maj� tvar soust�edn�ch kru�nic. Lev� obr�zek ukazuje pr�b�h induk�n�ch �ar kolem p��m�ho vodi�e s proudem, jejich orientaci ur�uje Amp�rovo pravidlo prav� ruky:
Polo��me-li pravou ruku na vodi� tak, aby vty�en� palec ukazoval sm�r proudu, ukazuj� zahnut� prsty orientaci induk�n�ch �ar (prav� obr�zek).
Magnetick� pole p�sob� na vodi� s proudem silou F, jej� velikost ur��me ze vztahu
Z tohoto vzorce vypl�v�, �e nejv�t�� s�la p�sob� na vodi� kolm� k induk�n�m �ar�m (sin 90�= 1). M�-li vodi� stejn� sm�r jako induk�n� ��ry, magnetick� pole na n�j nep�sob� ( sin 0�= 0).
- B - magnetick� indukce, kter� charakterizuje, jak je p�sob�c� magnetick� pole "siln�". Jej� jednotkou je tesla (T)
- I - velikosti proudu proch�zej�c�ho vodi�em
- l - d�lka t� ��sti vodi�e, kter� se ocit� v magnetick�m poli
- �hel, kter� sv�r� vodi� se sm�rem induk�n�ch �ar
Sm�r s�ly, kterou magnetick� pole p�sob� na vodi� s proudem, ur��me Flemingov�m pravidlem lev� ruky:
Polo��me-li levou ruku na vodi� tak, aby induk�n� ��ry vstupovaly do dlan� a nata�en� prsty ukazovaly sm�r proudu, ukazuje odch�len� palec sm�r p�sob�c� s�ly.
Na obr�zku maj� induk�n� ��ry sm�r dol� (od severn�ho k ji�n�mu p�lu) a proud vodi�em sm��uje za n�kresnu. Vych�len� palec ukazuje, �e vodi� se v magnetick�m poli vych�l� doleva.
P�soben� magnetick�ho pole na vodi� s proudem je z�kladem funkce elektromotor�. Z uveden�ho pravidla je z�ejm�, �e sm�r ot��en� stejnosm�rn�ho motorku (nap��klad v d�tsk� hra�ce) z�vis� na sm�ru proudu.
Na vodi� s proudem p�sob� ka�d� magnetick� pole, a� je vytvo�eno trval�m magnetem, nebo c�vkou elektromagnetu. Dva rovnob�n� vodi�e, kter�mi proch�z� proud, na sebe tak� navz�jem p�sob� prost�ednictv�m sv�ch magnetick�ch pol�. Velikost p�sob�c� s�ly ud�v� vztah
- k - konstanta charakterizuj�c� prost�ed� mezi ob�ma vodi�i. Pro v�kuum m� tato konstanta hodnotu k = 2.10-7 NA-2
- I1, I2 - velikosti proud� (A)
- l - d�lka vodi�� (m)
- d - vzd�lenost obou vodi�� (m)
Proch�z�-li ob�ma vodi�i proudy stejn�mi sm�ry, vodi�e se navz�jem p�itahuj�. Vodi�e, kter�mi proch�zej� proudy v opa�n�ch sm�rech, se vz�jemn� odpuzuj�. Vyzkou�ejte si animaci!
Vz�jemn� silov� p�soben� dvou rovnob�n�ch vodi�� poslou�ilo i pro definici amp�ru, jedn� ze z�kladn�ch jednotek soustavy SI.
- DVA VODI�E -
animace (uka� my��)
Pohybuj�c� se elektrick� n�boj p�edstavuje elektrick� proud (proud je definov�n jako usm�rn�n� pohyb n�boje). Na vodi� s proudem p�sob� magnetick� pole ur�itou silou a proto magnetick� pole p�sob� i na pohybuj�c� se n�boje (nap��klad elektrony). Vnikne-li n�boj do magnetick�ho pole kolmo k induk�n�m �ar�m, za�ne se pohybovat po kruhov� dr�ze, jej� polom�r z�vis� na rychlosti, velikosti n�boje a velikosti magnetick� indukce. Tohoto jevu se vyu��v� v �ad� elektronick�ch za��zen�. V obrazovce televizoru nebo monitoru po��ta�e jsou elektrony vychylov�ny tak, aby na st�n�tku vykreslily obraz. V elektronov�m mikroskopu proud elektron� usm�r�ovan� magnetick�mi "�o�kami" zobrazuje i ty nejmen�� objekty s obrovsk�m zv�t�en�m. Siln� magnetick� pole zak�ivuje dr�hy nabit�ch ��stic v cyklotronu, jednom z nejpou��van�j��ch urychlova�� ��stic. Polom�r zak�iven� dr�hy ��stice z�vis� ma jej� rychlosti a n�boji, ale tak� na magnetick� indukci B a sm�ru pohybu ��stice.
