Referatas ELEKTROMAGNETIZMAS
ELEKTROMAGNETIZMASMAGNETINIS LAUKAS Visur, kur yra elektros srovė, t.y. kur juda elektros krūviai, yramagnetinis laukas. Įmagnetina geležis ir permagnetina komposus žaibas.Erstedas įrodė, kad laidininku tekanti srovė veikia magnetinę rodyklę, betne traukia ar stumia, o pasuka, kad ji būtų statmena krypčiai. Pakeitussrovės kryptį magnetinė rodyklė pasisuka į priešingą pusę. Erdvėje apielaidininką, kuriuo teka elektros srovė, yra sąveiką su magnetu perduodantiaplinka – magnetinis laukas. Magnetinį lauką kuria elektros srovė, kuriojeyra judantys elektros krūviai. Jeigu viename magnetiniame lauke yra dulaidininkai, kuriais teka elektros srovė, tai abiejų srovių magnetiniolaukų sąveikos laidai veikia vienas kitą – stumia arba traukia. Amperasnustatė, kad viena kryptimi tekančios srovės viena kitą traukia, otekančios priešingomis kryptimis viena kitą stumia. Nuolatinių magnetųkuriamaslaukas susjęs su elektros krūvio medžiagos viduje: magnetinis laukas – taiypatingosformos materija, perduodanti judančio elektros krūvių sąveiką. Magnetinislaukas plinta erdvėje [pic] Tiesiu laidininku tekanti srovė kuria simetrišką magnetinį lauką, kuriostiprumas nuotolyje r nuo laidininko yra H=I/2(r. Kai laidas sulenktasapskritimu magnetinio lauko stiprumas to apskritimo centre yra H=I/2r r –apskritimo spindulys. Magnetinės jėgų linijos nesudaro teisiklingųapskritimų. Bet linijos užsidarančios. Paleidus srovę rite, turinčia daug vielos vijų, vadinama solianoidu.Magnetinis laukas, kurį sukuria vijomis tekanti srovė, susidarė susiliejusmagnetiniams laukams, kuriuos sukūrė atskirose vijose tekančios srovės.Jeigu ritės ilgis žymiai didesnis už vijų skersmenį, tai ritės vidujesusidaro magnetinis laukas. Solianoido magnetinis laukas panašus įpastoviojo magneto. Ritės galas, iš kurio išeina jėgų linijos, yraŠ magneto polius, o kitas – pietinis.
MAGNETINŲ laukų grafinis vaizdavimas Magnetino lauko linijomis vadiname tokias linijas, kurių liestinėskiekviename taške sutampa au pasisukusios magnetinės rodyklės ašimi.
Magnetinio lauko kryptimi susitarta laikyti kryptį, kurią rodo magnetinėsrodyklės šiaurinis polius. Magnetinio lauko intensyvumą rodo linijų tankis.Magnetinis laukas, kurio kryptis ir intensyvumas visuose taškuose vienodi,vadinamas vienalyčiu. Magnetinių laukų linijoms būdinga:Magnetinio lauko linijos niekur nesikerta.Šios linijos visada yra uždaros kreivės, juosiančios laidininką, kuriuoteka elektros srovė. Laukas, kurio linijos yra uždaros, vadinamas sūkuriniulauku. Šis laukas skiriasi nuo elektrinio lauko, nes pastarojo linijos nėrauždaros, nes prasideda teigiamu ir baigiasi neigiamu krūviu.Dešinės rankos taisyklė: Jeigu dešine ranka apimsime laidininką taip, kadištiestas nykštys rodytų srovės kryptį, taipirštai rodys magnetinio lauko linijų kryptį.MAGNETINIO LAUKO STIPRUMAS Stiprėjant tekančiai laidininku srovei proporcingai didėja magnetiniolauko intensyvumas, t.y. didėja jėga F, kurią srovės magnetinis laukasveikia magnetinę rodyklę ar laidininką, kuriuo teka elektros srovė. Jėgapriklauso nuo laiko taško padėties. Pvz.: tiesiu laidininku tekančiossrovės magnetiniame lauke jėga F tolsta nuo to laido proporcingaimagnetinis laukas mažėja. Tos pačios linijos taškuose jėga F vienoda.Remiantis šia išvada įvedama magnetinio lauko stiprumo sąvoka. Srovėskuriamo magnetinio lauko stiprumas H ; H =I/ l. I – srovės stiprumas, l –magnetinės linijos ilgis. H – vektorinis dydis [H]=A/m. Vektoriaus Hkryptimi sutampa su magnetinio lauko linijos kryptimi. Vektorius H yranukreiptas
išilgai lauko linijos liestinės į tą pusę, kurią rodo magnetinės rodyklės Špolius. Tekant elektros srovei rite, sudarytai iš n vijų, magnetinio laukostiprumas jos viduje H=In/l . l – ritės ilgis.MEDŽIAGŲ MAGNETINĖS SAVYBĖS:Ore magnetinio lauko jėga 1.00000038 karto didesnė negu vakuume. Kai kuriosmedžiagos labai pakeičia magnetinio lauko intensyvumą. Magnetiniame lauke
jos pačios daugiau ar mažiau įsimagnetina t.y. sukuria savo magnetinįlauką. Labiausiai įsimagnetinančios medžiagos vadinamos feromagnetikais :Fe, Ni, Co, Cr ir kt. Medžiagos gabėjimą įsimagnetinti nusako magnetinėskvarba ( . Magnetinė skvarba – tai skaičius, rodantis kiek kartų jėga,kuria magnetinis laukas veikia magnetinę rodyklę arba laidininką, kuriuoteka srovė, toje medžiagoje yra didesnė negu vakuume. Ne feromagnetinėsmedžiagos praktiškai neturi įtakos magnetiniam laukui, todėl techniniuoseskaičiavimuose magnetinėskvarba laikoma 1. Feromagnetinės medžiagos daug kartų padidina srovėsmagnetinio lauko jėgą, todėl naudojama gaminant elektromagnetus, elektrosvariklius, generatorius, transformatorius. Magnetinės medžiagų savybėssusijusios su atomų bei molekulių viduje cirkuliuojančiom elektrossrovėmis. Apie branduolį skriejantys elektronai sudaro uždaras elektrossroves, kurios kuria savus magnetinius laukus (magnetinius irmolekulinius). Paramagnetikų (>1, diamagnetikų (<1, feromagnetikų (>>1 Elektromagnetinė jėga proporcinga magnetinio lauko stiprumui H iraplinkos magnetinei skvarbai (, laidininku tekančios srovės stipriui I,ilgiui l laidininko, esančio magnetiniam lauke: F=((0HIl(0 – magnetinė konstanta. (0=[pic]MAGNETINĖ INDUKCIJAB=((0H Stiprumas H apibūdina magnetinio lauko intensyvumą vakuume,taip indukcija B apibūdina jo intensyvumą medžiagoje. [B]=T(tesla)1T=1N/1*A²Magnetinė indukcija – vektorinis dydis, jo kryptis sutampa su magnetiniolauko stiprumo kryptim. Kiekviename lauko taške magnetinės indukcijosvektoriaus kryptis sutampa su einančios per tą tašką magnetinio laukolinijos liestine. Magnetinio lauko linijos vadinamos dar magnetinėsindukcijos linijom.AMPERO DĖSNISF=BIlsin(kai laidininkas statmenas vektoriui B, tada elektromagnetinė jėgadidžiausia. Kintant kampui ( jėga proporcingai kinta ir tampa lygi nuliui,kai laidininkas lygegretus lauko linijoms. Ampero jėga pagrįstas elektrosvariklių, matavimo prietaisų veikimas. Elektromagnetinės jėgos kryptį nustatome pagal kairės rankostaisyklę: kairę ranką reikia ištiesti taip, kad magnetinės linijos eitų į
delną, o ištiesti pirštai rodytų srovės kryptį. tada atlenktasnykštys rodys laidininką veikiančios jėgos kryptį. Kiekvienas laukas yra kito laido srovės kuriamame magnetiniame lauke.[pic]Elektros srovė teka ilgais lanksčiais laidininkais, kurių ilgis l, srovėsstipris I1 ir I2, o atstumas tarp jų rB1=((0I1/2(r B2=((0I2/2(rPritaikom ampero dėsnį:F1=B2I1 lsin( F2=B1I2lsin( (=90°Lygiagrečiais laidininkais tekant vienodos krypties srovėms jie vienas kitątraukia.F1=((0I1 I2/2(r F2=((0I1 I2/2(rSąveikos jėgos tarp laidininkų yra vienodo modulio ir priklauso nuoaplinkos, srovės stiprio, vielos ilgio ir atstumo tarp jų.Tuo remiantis nusakytas ampero apibrėžimas: amperas – Jeigu dviem laidaistekės 1A stiprio elektros srovė, atstumas tarplaidininko 1m, tai laidininko ilgio vienetą veiks vakuume [pic]jėga.I1=I2=I (=1, r=1m, l=1m, F=[pic]Sustatę į formulę gausim I=1AMAGNETINIS SRAUTASMagnetinės indukcijos B ir jai statmeno paviršiaus ploto S sandaugavadinama magnetiniu srautu ( (=BSUždarą kontūrą kerta magnetinis laukas, kurio indukcija B. Statmuo išvestasį kontūrą, vadinamas normale nMagnetinis srautas, kertantis šį kontūrą, lygus: (=BScos( n( B S
Magnetinė srautas parodo, kiek magnetinių linijų statmenai kerta visąplotą.Išvados:Kai magnetinis laukas kontūrą kerta statmenai, tai (=BSKai magnetinis laukas kontūrą kerta išilgai (=0SI vienetas [(]= Wb (veberis)1T*1m²=1WbVeberis – tai tokio dydžio magnetinis srautas, kuris kerta statmenai 1m²ploto kontūrą esant 1T magnetiniai indukcijai.DARBAS MAGNETINIAM LAUKELaidininką, kuriuo teka srovė, magnetinis laukas veikia jėga F=BIl.Laidininkas pasislinko jėgos kryptimi atstumu b, buvo atliktas darbas A=Fblb=S – plotui BS=( tai A=IBS arba A=(I Darbas, atliekamas judant magnetiniame lauke laidininkui, kuriuo tekaelektros srovė, yra lygus tos srovės stiprumo ir magnetinio srauto, kurį
kerta laidininkas, sandaugai. Darbą grafiškai vaizuoja stačiakampio plotas:I A (MAGNETINIO SUKIMOSI MOMENTASRėmelio šoniniais laidininkais srovė teka priešinga kryptimi, todėl juosveikia lygiagrečios priešingų krypčių jėgos F1 ir F2sudarančios jėgų dvejetą. F1=F2=BIl l – rėmelio ilgis. Jėgų dvejetassudarys magnetinį sukimo momentą M ir suks rėmelį, kol jo plokštumapasidarys statmena lauko linijoms. M=Fb Dviejų rėmelį veikiančių jėgųsukimosi momentas M=F1b1+F2b2Mmax bus tada, kai rėmelio plokštuma lygiagreti magnetinio lauko linijoms Mmax =2IBlb 2lb=S BS=( Mmax =(IKai rėmelio plokštuma su jėgos veikimo kryptimi sudaro kampą (, jėgos petyssutrumpėja proporcingai sin(, sumažėja sukimosi momentas. Mmax =(Isin( Besisukantis rėmelis iš inercijos praeis pro pusiausvyros padėtį,tai magnetinių jėgų dvejetas ims jį sukti atgal link tos padėties. Kadrėmelis nuolatos suktųsi į vieną pusę, reikia tais momentais pakeistisrovės kryptį. Rėmelių sukimasis taikomaselektros varikliuose, garsiakalbiuose, matavimo prietaisuose.LORENCO JĖGAAmpero jėga, kuria magnetinis veikia laidininką, kai juo teka srovė, veikiane patį laidininką, o juo judančias elektringas daleles. Dalelės, judėdamosir susidurdamos su medžiagos atomais, patraukia su savimi laidininką.FL=FA/N FA=BIlsin( I=q/t q=NeElektronams judant t=l/vFL=Bevsin( ( – kampas tarp magnetinės indukcijos vektoriaus irelektrono greičio vektoriaus. Lorenco formulė taikoma bet kokiaimagnetiniam lauke judančiai daleliai. Išvados:Nejudančio elektros krūvio magnetinis laukas neveikia FL=0Jeigu dalelė juda išilgai lauko linijų ((=0°), tai FL=0Didžiausia jėga laukas veikia dalelę tada, kai pastaroji juda statmenailauko linijoms ((=90°)
Kairės rankos taisyklė: kairę ranką reikia ištiesti taip, kad magnetinės
linijos eitų įdelną, o pirštai rodytų dalelės greičio kryptį. Tada atlenktas nykštysrodys teigiamą dalelę veikiančios jėgos kryptį. Neigiamo krūvio dalelęveiks priešingos krypties Lorenco jėga Elektringa dalelė įlėkėį magnetinį lauką statmenai jo linijoms. Lorencojėga statmena dalelės greičiui. Jėga nekeičia greičio didumo, o keičia tikgreičio kryptį – suteikia dalelei įcentrinį pagreitį, verčia ją judėtiapskritimu. aįc=FL/m=qvB/m=v²/RR – ciklotroninis spindulys, nes tokio spindulio lanku dalelės judaspecialiuose greitintuvuose ciklotronuose. Kuo didesnis dalelės krūvis arba magnetinio lauko indukcija, tuo kreivumospindulys mažesnis, magnetinis laukas iškreipia dalelės trajektoriją. Dalelei įlekiant į magnetinį lauką, greičio kryptis sudarys su linijųkryptimi kampą (, tai ji ne tik pradės suktis, bet kartu judės išilgaimagnetinių linijų – judėsspirale. Išilgai magnetinių linijų judėjimo greitis vsl=cos(LORENCO JĖGOS PRITAIKYMASJudančios magnetiniame lauke dalelės nukrypimas nuo tiesaus keliiopriklauso nuo jos masės. Tuo nustatomas elektringų dalelių masės.Prietaisas – masių spektrografu. Spektrografu atskiriami ir ištiriamiizotopai, buvo nustatyta elektrono, protono masės. Lorenco jėgos veikimupagrįsta ciklotrono konstrukcija. Šis prietaisas skirtas elektringomsdalelėms įgreitinti iki didelių energijų, reikalingų branduolinėmsreakcijoms sukelti. Dalelės skrieja ciklotrono magnetiniame lauke spiralinetrajektorija, didėjant greičiui, didėja trajektorijos spinduliu.Sudėtingesnių konstrukcijų greitintuvais sinchrociklotronais,sichrofazotronais prasiskverbiama į materiją. Lorenco jėga valdo daleliųjudėjimą elektroniniuose vamzdžiuose, elektroniniuose mikroskopuose ir kt.ŽEMĖS MAGNETINIS LAUKASPer Žemės magnetinius polius išvesti apskritimai vadinami magnetiniaisdienovidiniais (magnetiniais meridianais). Magnetinė deklinacija – tai kampas tarp geografinio ir magnetiniodienovidinių bet kuriam Žemės paviršiaus taške. Magnetinė inklinacija – tai magnetinės rodyklės nuokrypio nuo
horizontalios plokštumos kampas. Žemės magnetinio lauko elementai: Žemės magnetinio lauko stiprumas,magnetinė deklinacija ir inklinacija. Jų vertės atsispindi magnetinuose žemėlapiuose. Jie vartojami jūrų ir oronavigacijoje, geologijoj. Magnetinės anomalijos sritis – žemės paviršiuje aptinkama vietų,kur magnetinė rodyklė visą laiką būna nukrypusi nuo tai vietai normalioskrypties. Priežastis: negiliai slūgsantys milžiniški geležies rūdos klodai. Magnetinė audra – netaisyklingi trumpalaikiai Žemės magnetiniolauko sutrikimai. magnetinės audros susijusiossu Saulės aktyvumo padidėjimu. Jos suintensyvina poliarines pašvaistes,pablogina trumpabangį radijo ryšį, sukelia ciklonus troposferoje. Žemės magnetinis laukas nėra simetriškas. Jį deformuoja Saulėsskleidžiamas greitų elektringų dalelių (protonų, elektronų) srautas, kurisvadinamas Saulės vėju. Magnetosfera – Žemės rutulį supanti erdvė, kurioje pasireiškiageomagnetinis laukas. Elektringas daleles, skriejančias iš kosmoso link Žemės pagauna Žemėsmagnetinis laukas, ir jos ima skrieti spirale apie magnetines linijas. dėlto jos susikaupia tam tikrose srityse – radiacijos juostose. Žemę supa dvijuostos: vidinė – 2400km aukštyje, išorinė – 12000km.Žemės magnetinis laukas padeda orentuotis gyviems organizmams erdvėje,suvokti laiką, rasti kelią migruojantiems paukščiams, žuvims. Kai kuriųaugalų šaknys išsidėsto išilgai magnetinių linijų.TURINYS1 Magnetinis laukas (stiprumo mažai)3 Magn. laukų grafinis vaizdavimas. Kas būdinga magn. linijoms?4 Dešinės taisyklė. Magn. lauko stiprumas5 Medžiagų magnetinės savybės.6 Elektromagnetinė jėga. Magn. indukcija.7 Ampero dėsnis. Kairės taisyklė.9 Magn. srautas.10 Darbas magn. lauke.11 Sukimosi momentas.12 Lorenco jėga.13 Kairės rankos taisyklė.14 Lorenco jėgos pritaikymas.15 Žemės magnetinis laukas