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
Magnetsik flödestäthet (fältstyrka) betecknas B och har enheten Tesla.
Tumregeln (kallas även skruvregeln) 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 F=I l B
där F är kraften, I är strömmen i ledaaren, l är ledarens längd (projicerad vinkelrätt mot fältet) och B är magnetfältets styrka. F är vinkelrät mot både ledare och magnetfält.
Genom att lösa ut B i formeln ovan kan man definera flödestätheten B = F / I l. 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
F = 2 10-7 I2 l /a
där a är avståndet mellan ledarna.
Spolar
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. .
Laddningar i magnetfält
En laddad partikel som rör sig i ett magnetfält påverkas med en kraft
F = Q v B
där Q är laddningen, v är hastigheten vinkelrätt mot fältet och B är flödestätheten i magnetfältet.
Jorden är en magnet
Jorden är en permanentmagnet. Flödestätheten vid jordens yta är mellan 30 - 60 uTesla. Det är högst vid polerna och lägst vid ekvatorn.
Magnetfälten orsakasa av elektronernas rörelser i en ledare eller en permanentmagnet.
Wikipedia skriver om Jordens_magnetfält
Tekniska tillämpningar
Elektromagnetismen är mycket viktig i tekniska tillämningar, exempelvis elektriska generatorer och motorer.
Länkar
Kap 5 s 72-75 + s 79
Magnetfält kring elektriska ledare
Kap 5 s 75-78
Kap 5 s 80-83
Kap 5 s 83-85
Kap 5 s 86-90
Kap 5 s 91-97
Kap 5 s 98-104
Induktion
Induktion behandlas i kapitel 6 i Heureka 2.
Växelströmstranformatorn