Magnetizam

Grci su prije 2500 g znali da neke vrste željeza iskopane

u Magneziji (današnja Tesalija) imaju osobinu

privlačenja prema željezu i legurama, niklu, kobaltu i još

nekim materijalima

To svojstvo privlačenja izraženije je na krajevima

magneta.

Krajevi magneta nazivaju se polovima.

Raznoimeni magnetski polovi se privlače, a

istoimeni se odbijaju

Silnica je linija koja je zatvorena sama u sebe i pokazuje kako

u pojedinoj točki prostora djeluje magnetska sila.

Tangenta na silnicu pokazuje smjer magnetske sile.

Silnice izviru iz sjevernog magnetskog pola i ulaze u južni

magnetski pol.

Gustoća magnetskih silnica na pojedinom mjestu je

mjera veličine magnetske sile.

Blizu zemaljskih polova postoje magnetski polovi zemlje

Kut kojeg zatvaraju geografski meridijan i magnetska igla

koja se može slobodno vrtjeti u vodoravnoj ravnini naziva se

magnetskom deklinacijom, a u navigaciji varijacijom.

Kut kojeg zatvaraju vodoravna ravnina i magnetska igla koja se može slobodno vrtjeti u okomitoj ravnini naziva se magnetskom inklinacijom ( na magnetskom polu je 90º a na magnetskom ekvatoru je 90º ).

Varijacija je istočna ili pozitivna kada se sjeverni pol

magnetske igle otkloni istočno od geografskog meridijana

Magnetsko polje

Magnetskim poljem naziva se prostor u kojem se opažaju

magnetski učinci.

Dva su temeljna magnetska učinka: mehanička sila i

elektromagnetska indukcija

Magnetski tok Φ

Skup silnica (linija) magnetskog polja kroz neku plohu

naziva se magnetskim tokom Φ.

Magnetski tok je skalarna veličina. Jedinica magnetskog

toka je Wb .

Magnetska indukcija B

Gustoća magnetskog toka je vektorska veličina.

Jedinica gustoće magnetskog toka je Tesla= 𝑊𝑏

𝑚2

Važna fizikalna veličina koja karakterizira magnetsko

polje je gustoća magnetskog toka (mag. indukcija) B=Φ

𝑆

predstavlja omjer magnetskog toka Φ i površine presjeka

S kroz koji taj tok prolazi.

Veličina B je u svakoj točki

promatranog prostora jednaka po

veličini i smjeru

B se mijenja od točke do točke

Sila na vodič kojim protječe struja a nalazi se u

magnetskom polju

Pravilo lijeve ruke:

Ako se lijeva ruka postavi tako da silnice

magnetskog polja upadaju na dlan ispružene

lijeve šake i ako ispruženi prst pokazuju smjer

struje, onda palac pokazuje smjer djelovanja

sile.

𝑭 = 𝑩 ∙ 𝑰 ∙ 𝒍

Međusobno djelovanje ravnih vodiča

kojima protječu električne struje

𝐹1 = 𝜇0

𝐼1 ∙ 𝐼2

2 ∙ 𝜋 ∙ 𝑎𝑙1

𝐹2 = 𝜇0

𝐼1∙𝐼2

2 ∙ 𝜋 ∙ 𝑎𝑙2

Sila na naboj u gibanju

𝐹 = 𝑄 ∙ 𝑣 ∙ 𝐵

Magnetsko polje vodiča pod strujom

Magnetsko polje ravnog dugog vodiča po strujom

Ako se palac desne ruke postavi u smjer

protjecanja električne struje, savijeni

ostali prsti desne ruke pokazuju smjer

polja

Smjer vektora B u nekoj točki određen

je tangentom u toj točki na silnicu

magnetskog polja koja prolazi tom

točkom.

𝐵 = 𝜇0

𝐼

2 ∙ 𝜋 ∙ 𝑎

Magnetsko polje zavojnica pod strujom

Toroidalna zavojnica (svitak)

Magnetska indukcija polja unutar

zavojnice određena je izrazom:

Θ= 𝐼 ∙ 𝑁

magnetsko protjecanje ili magnetomotorna sila

𝐵 = 𝜇0

𝐼 ∙ 𝑁

𝑙

Magnetska uzbuda ili jakost magnetskog polja (H) i magnetska

indukcija (B) su povezane relacijama:

𝐻 =𝑁 ∙ 𝐼

𝑙

𝐵 = 𝜇 ∙ 𝐻 𝜇 𝑚𝑎𝑔𝑛𝑒𝑡𝑠𝑘𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑛𝑜𝑠𝑡

𝜇 = 𝜇0 ∙ 𝜇𝑟, 𝜇0 = 4 ∙ 𝜋 ∙ 10−7𝐻

𝑚

Magnetomotorna sila Θ stvara magnetsku uzbudu H koja generira tok Φ i

indukciju B=μH=Φ/s, čija veličina ovisi o permeabilnosti medija μ.

Elektromagnetska indukcija

Pojava da se u zatvorenom zavoju stvara ili inducira napon

ako se mijenja magnetski tok što ga obuhvaća zavoj.

Veličina tog napona ovisi o brzini kojom se mijenja

magnetski tok, što se može izraziti formulom:

𝜖 = −

𝑑Φ

𝑑𝑡

Faraday-ev zakon elektromagnetske indukcije

Predznak“-„ objašnjava Lenzovo pravilo- smjer induciranog napona je

uvijek takav da se od tog napona stvorena struja svojim magnetskim

učinkom protivi promjeni toka 𝑑Φ zbog kojeg je došlo do induciranja

napona

Ako se u promjenljivom magnetskom polju umjesto jednog,

nalazi N zavoja, i ako svi zavoji jednako obuhvaćaju

magnetski tok, inducirani napon cijele zavojnice je:

Induciranje napona pomicanjem zavojnice i magn. polja

iskorištava se u mnogim konstrukcijama.

To su generatori- uređaji za pretvorbu mehaničke u el.

energiju- sila za pokretanje rotora dobiva se od raznih

pogonskih strojeva

𝜖 = −𝑁𝑑Φ

𝑑𝑡