Elektricitet i magnetizam. 2. Magnetizam

Transcript

1 2. Magnetizam

2 Od Oersteda do Einsteina Zimi 1819/1820 Oersted je održao predavanja iz kolegija Elektricitet, galvanizam i magnetizam U to vrijeme izgledalo je kao da elektricitet i magnetizam nemaju ništa zajedničko Slijedi cijeli niz važnih otkrida čija je kruna bila Faradeyevo otkride elektromagnetske indukcije. Poznati Einsteinov rad iz godine nije imao naslov Teorija relativnosti ved O elektrodinamici tijela u gibanju 2

3 Magnetsko polje Zimi 1819/1820 Oersted je održao predavanja iz kolegija Elektricitet, galvanizam i magnetizam Kompas prikazuje smjer magnetskih silnica Pomodu željezne piljevine prikazana je struktura magnetskog polja: A) Magneta B)Kraja dva magneta različitih i istih (C) polova. 3

4 Magnetsko polje Ponovimo iz srednje škole Za opis magnetskog polja upotrebljava se vektorska veličina koja se zove magnetska indukcija B. Smjer magnetske indukcije podudara se s smjerom magnetskog polja, tj. sa smjerom magnetske silnice. Magnetsko polje u svakoj točci potpuno je opisano pomoću magnetske indukcije u toj točci. Svakoj je točci magnetskog polja pridružen pripadni vektor magnetske indukcije. Jedinica za magnetsku indukciju je tesla [T]. Veličinu koja predstavlja protjecanje magnetskog polja kroz neku površinu zovemo magnetski tok. Jedinica magnetskog toka je veber [Wb] Mogu li se magnetski polovi razdvojiti? 4

5 Lorentzova sila Magnetska sila (F) koja djeluje na nabijenu česticu naboja (q) koja se giba brzinom (V) u magnetskom polju (B): F qv B Magnetska sila na vodič duljine (L) kojim teče struja jakosti I (usmjereno gibanje naboja) F IL B 5

6 Lorentzova sila Što ako žica nije ravna? F I( ds) B Ukupna magnetska sila koja djeluje na žicu jednaka je sili koja bi djelovala da je riječ o ravnoj žici između točaka a i b. U drugom slučaju krivulja je zatvorena pa je ukupna sila nula. 6

7 Lorentzova sila Primjena: Maseni spetrometar Velocity selector, odabire se elekrtično i magnetsko polje da za pojedini naboj budu u ravnoteži J.J. Thompson godine odredio e/m e elektrona Nabijena čestica brzinom V ulazi u homogeno magnetsko polje B 0 i biva otklonjena. Na temelju radijusa otklona može se odredi omjer mase (m) i naboja čestice (q). m rb 0 q V 7

8 Lorentzova sila Ciklotron 8

9 Biot-Savartov zakon Magnetsko polje je posljedica električne struje. 0 Idl r db 2 4 r 0I dl r B 2 4 r Amperov zakon (zadovoljava i Biot-Savartov zakon) Magnetsko polje B u točki prostora posljedica je svih struja, ali krivuljni integral polja po zatvorenoj petlji posljedica je samo onih struja koji prolaze kroz zatvorenu petlju. 9

10 Biot-Savartov zakon Magnetsko polje zavojnice. 10

11 Elektromagnetska indukcija Faradayev zakon elektromagnetske indukcije Inducirana struja javlja se jedino pri promjeni toka magnetskog polja (Φ) Elektromotorna sila (ε) u zatvorenoj konturi jednaka je negativnoj derivaciji obuhvadenog magnetskog toka u vremenu d dt Michael Faraday ( ) Što se događa ako pomičemo gornju zavojnicu? Mijenja li se što promjenom brzine kojom mičemo zavojnicu? 11

12 Elektromagnetska indukcija Smisao inducirane ems takav je da se njen doprinos magnetskom polju suprostavlja promjeni magnetskog fluksa kojom nastaje inducirana struja. 12

13 Elektromagnetska indukcija 13

14 Elektromagnetski valovi Svojstva EM valova: Spektar elektromagnetskih valova 1. Šire vakuumom 2. Titrajuća električna i magnetska polja u linearno polariziranom EM valu su u fazi 3. EM valovi su transvezalni. Smjer širenja okomit je na električno i magnetsko polje 4. Brzina EM valova ovisi o svojstvima medija kojim se širi S E Energija EM valova S (Poynting vektor) 1 0 B 14

15 Zakon zračenja crnog tijela Planckov zakon zračenja crnog tijela Wienov zakon valna duljina na kojoj je intezitet zračenja crnog tijela najvedi obrnuto je proporcionalna njegovoj temperaturi Stefan Boltzmann law - energija emitirana po jedinici površine crnog tijela proporcionalna je četvrtoj potenciji apsolutne temperature. 15

16 Zakon zračenja crnog tijela Vidljiva svjetlost 16

17 Zakon zračenja crnog tijela 17

18 Efekt staklenika Temperatura Sunca i Zemlje je različita 18

19 Polarna svjetlost Van Allenovi pojasevi HRVATSKA? 19

20 Sunčeve pjege Pokazuju Sunčevu aktivnost 20