Stacionární magnetické pole

 – pole ve kterém působí magnetické síly

Stacionární MP

• vlastnosti pole se s časem nemění, vzniká kolem permanentních magnetů v klidu nebo kolem cívky, vodiče, či dvou rovnoběžných vodičů s konstantním stejnosměrným proudem
• magnetické pole je pole vírové – magnetické indukční čáry jsou zavřeny(prochází i magnetem samotným), elektrické pole je pole zřídlové – siločáry vstupují a vystupují ze zdroje, ve zdroji samotném ale nejsou

Magnetické indukční čáry

• myšlená, prostorově orientována, uzavřená křivka jejíž tečna v daném bodě má směr osy velmi malé magnetky
• orientaci určuje směr od jižního k severnímu pólu magnetky(od severního k jižnímu poli magnetu)
• model silového účinku magnetického pole

MIČ přímého vodiče s proudem

• mají tvar soustředných kružnic v rovině kolmé na vodič, střed kružnic je bod, kde vodič prochází rovinou
• orientace se určuje pomocí Ampérova pravidla pravé ruky:
• uchopíme-li vodič do pravé ruky a máme-li natažený palec ve směru proudu, pak zahnuté prsty ukazují orientaci mag. Indukčních čár

MIČ cívky

• také pro ni platí Ampérovo pravidlo pravé ruky, cívku uchopíme pravou rukou, tak aby zahnuté prsty ukazovaly směr proud v závitech cívky, natažený palec ukazuje směr magnetických indukčních čar
• magnetické pole cívky je podobno magnetickému poli magnetu -> na cívce můžeme taky hovořit o pólech

Magnetické póly

• N – sever – konec magnetu ze kterého vycházejí magnetické indukční čáry
• S – jih – konec magnetu do kterého vcházejí magnetické indukční čáry
• S a N se přitahují, N a N, S a S se odpuzují

Magnetická síla

• vysvětluje se pomocí pokusu, kdy vložíme přímý vodič se stejnosměrným proudem do homogenního magnetického pole
• vodič, kterým protéká stejnosměrný konstantní proud dáme do homogenního, které vznikne mezi 2 opačnými póly magnetů, směr magnetické indukce bude z N do S
• I – proud, který prochází vodičem, l – aktivní délka vodiče, α – úhel, který svírá vodič a vektor B(pokud jsou na sebe kolmé -> alfa = 90 stupňů -> sin90 = 1, pokud jsou rovnoběžné -> sin0 = 0 -> F = 0 – využití v dynamech)
• B zde slouží jako konstanta úměrnosti, v homogenním mag. poli je neměnná
• k určení směru se používá Flemingovo pravidlo levé ruky:
• položíme-li otevřenou levou ruku k přímému vodiči, tak aby prsty ukazovali směr proud a indukční čáry vstupovali do dlaně, ukazuje natažený palec směr síly, kterou působí magnetické pole na vodič s proudem
• z Flemingova pravidla plyne, že vektory B,I a F jsou navzájem kolmé ->

Magnetická indukce

• vektorová veličina, která charakterizuje vlastnost stacionárního magnetického pole
• tečna magnetické indukční čáry v daném bodě je vektor magnetické indukce
• [B] = N.A^-1.m^-1 = T – definuje se až u nestacionárního mag. Pole
• – magnetická indukce přímého vodiče
• I je proud procházející vodičem, d – vzdálenost bodu od vodiče(poloměr magnetické indukční čáry)- permeabilita vakua(4π.10^-7 N.A^-2) . relativní permeabilita prostředí(MFCHT)
• – permeabilita prostředí – kolikrát prostředí zeslabí/zesílí(na rozdíl od permitivity, která nemůže být menší než 1) magnetické pole

Vzájemné působení 2 přímých vodičů

• kolem každého přímého vodiče vzniká magnetické pole, které působí na druhý vodič magnetickou silou
• směr magnetické síly se určí pomocí Flemingova pravidla levé ruky -> pokud jsou směr proudu vodičů opačné -> odpuzují se, pokud jsou stejné -> přitahují

Ampérův zákon

• určuje velikost magnetické síly, kterou působí jeden vodič na druhý
• máme 2 přímé vodiče s proudem, které na sebe působí magnetickými poli, o proudu I₁ a I₁
• d – vzdálenost vodičů, l – aktivní délka vodičů(délka vodičů kolem které je magnetické pole)
• analogie Newtonova gravitačního a Coulobomova zákona v magnetickém poli

Magnetické pole cívky

• solenoid – dlouhá cívka, průměr závitu je mnohem menší než délka cívky
• toroid – solenoid stočený do kružnice
• směr magnetické indukce umíme určit pomocí Ampérova pravidla, velikost je
• uvedený vztah je pro magnetickou indukci v dutině cívky, N je počet závitu, l je délka cívky a podíl N a l je hustota závitů
• v dutině cívky je homogenní mag. Pole

Částice s nábojem v magnetickém poli

• velikost magnetické síly v přímém vodiči si můžeme představit jako výslednici sil působící na jednotlivé náboje
• pokud máme N elementárních nábojů e ve vodiči o délce l pohybujících se rychlostí v ->
• – býva běžně označována jako Lorentzova síla(ve skutečnosti je Lorenzova síla výsledná síla působící na částici v el.mag. poli – součet elektrických a magnetických sil)
• z Flemingova pravidla víme, že B, I a F jsou na sebe kolmé, vektor rychlosti pohybu částice je stejný jako vektor proudu, proto i F a v na sebe musí být kolmé -> náboj se bude v magnetickém poli pohybovat po kružnici(síla působící kolmo na vektor rychlosti zakřivuje trajektorii) -> na částici bude kromě magnetické síly působit stejně velká dostředivá síla opačného směru
• působení Lorenzových sil se v praxi využívá v urychlovačích částic, kde se pomocí magnetického pole urychlí částice na velmi vysoké rychlosti za účelem následné srážky a rozbití částice
• další využití je při hmotnostní spektrometrii – analitická metoda, při které se určuje hmotnosti různých částic v látce, ionty o různých hmotnostech opisují různé poloměry -> dochází k rozložení látky na spektra podle hmotnosti částic

Magnetické vlastnosti látek

• velikost magnetické indukce různých látek je závislá na permeabilitě a ta je dána vlastnostmi atomu, ze kterých je látka složená

Diamagnetické atomy

• elektrony jsou v atomech uspořádány tak, že se jejich magnetické pole vyruší

Paramagnetické atomy

• magnetické pole uvnitř atomu se vyruší jen částečně(mají N a S pól)

Diamagnetické látky

• skládají se z diamagnetických atomů, – mírně zeslabují magnetické pole
• Cu,Hg,Ag, NaCl()

Paramagnetické látky

• složeny z paramagnetických atomů, – mírně zesilují magnetické pole
• Na,K,Al

Feromagnetické látky

• jsou to látky, které mají
• krystalické látky složené z paramagnetických atomů, které jsou v malých oblastech uspořádány souhlasně -> vytváří lokální magnetická pole = doména, která se za normálních podmínek vzájemně vyruší, při vložení do magnetického pole, ale magnetická pole všech domén orientují stejně a látka získává magnetické vlastnosti
• využívají se v elektromagnetech

Curieova teplota

• feromagnetické látky mohou být pouze látky krystalické
• při dosáhnutí této teploty dochází k rozpadu struktury feromagnetické látky, jednotlivé domény se rozpadají na atomy a látka se stává paramagnetickou

Ferimagnetické látky

• látky, které mají také
• oxidy kovů
• mají větší odpor než feromagnetické látky, takže se mohou využít, tam kde se feromagnetické látky použít nemohou(slaboproudá technika)

Intenzita magnetické pole

• vektorová fyzikální veličina, vektor je stejný jako vektor magnetické indukce

Magnetická hysterze

• jev, při kterém zvětšováním proud ve feromagnetických látkách měníme magnetické vlastnosti látek
• na základně průběhu hysterze se látky dělí na:

1. látky magneticky měkké – látky, ze kterých se stávají magnety pouze dočasně
2. látky magneticky tvrdé – látky, ze kterých se stávají permanentní magnety

Elektromagnetické relé

• cívka s jádrem z magneticky měkké látky, která při průchodu proudu vytvoří magnetické pole a přitáhne kotvu, která svým pohybem sepne elektrický obvod
• malinkatý proud spíná obvod, kterým prochází proud velký