Magnetism

Magnetism

Magnetism en sammanfattning

Fältlinjer

Compasses reveal the direction of the local magnetic field. As seen here, the magnetic field points towards a magnet's south pole and away from its north pole.

Magnetfältet från en cylindrisk stavmagnet med fältriktningar och polbeteckningar. CC By SA, Sv WP

The direction of magnetic field lines represented by the alignment of iron filings sprinkled on paper placed above a bar magnet.

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

Den konventionella strömriktningen är den för en positiv laddning. Riktningen är från en högre (+) potential till en lägre (-), vilken är det elektriska fältets riktning

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

Högerhandsregeln. CC By SA, Sv WP

Tänk F B I för långfinger, pekfinger och tumme. Långfigret pekar uppåt. :-)

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 definiera 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 \cdotp 10^{-7} I^2 l /a }[/math]

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

Spolar

Solenoid

En spole

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

[math]\displaystyle{ B = \mu_0 N I/ l }[/math]

[math]\displaystyle{ \mu_0 }[/math] är permeabiliteten för vakuum och har värdet

[math]\displaystyle{ \mu_0 = 4\pi 10^{-7} \ {\rm Vs/Am} }[/math] (N / A²), (T m /A)

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 [math]\displaystyle{ uT }[/math] (mikro Tesla). Det är högst vid polerna och lägst vid ekvatorn.

Magnetfälten orsakasa av elektronernas rörelser i en ledare eller en permanentmagnet.

Tekniska tillämpningar

Elektromagnetismen är mycket viktig i tekniska tillämningar, exempelvis elektriska generatorer och motorer.

Länkar och sammanfattning

Load video

YouTube

YouTube might collect personal data. Privacy Policy

ContinueDismiss

Fysik 2 - Magnetfält på två minuter. Ej CC

Wikipedia skriver om Magnet

Wikipedia skriver om Magnetfält

Wikipedia skriver om Högerhandsregeln

Wikipedia skriver om Jordens_magnetfält

Induktion

Induktion behandlas i kapitel 6 i Heureka 2.