Magnetism

Magnetism en sammanfattning

Fältlinjer

Fältlinjer från nord till syd kring en permanentmagnet.

Fältet är starkare ju tätare mellan fältlinjerna.

Om det är samma avstånd mellan fältlinjerna och de är parallella kallas fältet homogent. Fältet kan även beskrivas med vektorer.

En kompassnåls nordände (röd) pekar mot syd på en annan magnet. Det gör att nord pekar åt samma håll som fältlinjerna.

Flödestäthet och magnetfältet kring en elektrisk ledare

Del av magnetfältet runt en ledare. CC By SA, Sv WP

Högerhandregeln för magnetfält kring en strömförande ledare

Magnetsik flödestäthet (fältstyrka) betecknas [math]\displaystyle{ B }[/math] och har enheten [math]\displaystyle{ T }[/math] (Tesla).

Tumregeln (kallas även skruvregeln eller högerhandsregeln) visar de magnetiska fältlinjernas riktning runt en elektrisk ledare.

Kraften på en ledare i ett magnetfält

Sätt en strömförande ledare i ett befintligt magnetsikt fält och den kommer att påverkas av en kraft. Förutsättningen är att ledare är vinkelrät mot det magnetiska fältet. Om en inte är vinklerät får man räkna med den vinkelrät komposanten.

Formel:

[math]\displaystyle{ F=I l B }[/math]

där [math]\displaystyle{ F }[/math] är kraften, [math]\displaystyle{ I }[/math] är strömmen i ledaaren, [math]\displaystyle{ l }[/math] är ledarens längd (projicerad vinkelrätt mot fältet) och [math]\displaystyle{ B }[/math] är magnetfältets styrka. [math]\displaystyle{ F }[/math] är vinkelrät mot både ledare och magnetfält.

Genom att lösa ut [math]\displaystyle{ B }[/math] i formeln ovan kan man definera flödestätheten[math]\displaystyle{ B = F / I l }[/math]. Enheten för flödestätheten är N/Am vilket är en Tesla.

Riktningen på kraften fås med hjälp av handregeln. (högerhanden).

Kraften mellan två raka och parallella ledare

Kraften mellan två raka och parallella ledqare är

[math]\displaystyle{ F = 2 10-7 I2 l /a }[/math]

där [math]\displaystyle{ a }[/math] är avståndet mellan ledarna.

Spolar

B-fält i diamagnetiska, paramagnetiska och ferromagnetiska material. CC By SA, Sv WP

Om en ledare lindas till en spole så förstärks fältet för varje varv.

magnetfältet i en lång rak spole är

B = u0 N I/ l

u0 är permeabiliteten för vakuum och har värdet 4 pi 10-7 N / A2 (T m /A)

[math]\displaystyle{ \mu_0 = 4\pi 10^{-7} \ {\rm Vs/Am} }[/math]

En spole kan förbättras med en järnkärna. Järn är ett ferromagnetsikt material som förstärker magnetfältet genom att atomernas magnetfält orienteras i det yttre fältets riktning. .