Gostota magnetnega polja fb
 

Gostota magnetnega polja




Friderika Lavrič, avtor/ica gradiva, nudi inštrukcije fizike v naslednjih krajih: Ljubljana.

Skype Učitelj/ica omogoča inštrukcije tudi prek Skypa.


Iz koračnega motorja starega tiskalnika vzemimo okrogel trajni magnet. Magnet ima več magnetnih polov, ki v svoji okolici ustvarijo magnetno polje - prostor z magnetnimi silnicami. Potek magnetnih silnic (obliko polja) lahko opazujemo s pomočjo železnih opilkov, ki jih natrosimo v okolico magneta. Opilki se v magnetnem polju uredijo v smeri magnetnih silnic, saj jih vzdolž silnic privlači magnetna sila.


Okrogel trajni magnet. Z N je označen severni, s S pa južni pol magneta.



Opilki se najbolj zgostijo ob polih magneta. Na gornji sliki lahko tako opazimo, da ima magnet štiri pare magnetnih polov. Magnetni poli namreč vedno nastopajo v parih, zato jim pravimo tudi magnetni dipoli. Ker so opilki ob polih najbolj zgoščeni, sklepamo, da je tam magnetno polje najmočnejše. Pravimo, da je gostota magnetnega polja tam največja. Gostota magnetnega polja je torej fizikalna količina. Označimo jo s črko B in jo lahko izmerimo.


V okolici trajnega magnetna jo izmerimo s pomočjo:


Na skici lahko večjo ali manjšo gostoto magnetnega polja ponazorimo z večjim ali manjšim razmakom med silnicami. Ob polih magneta, kjer je gostota magnetnega polja večja, narišemo silnice blizu skupaj. V okolici magneta pa jih narišemo v večji medsebojni oddaljenosti.


Magnetno polje lahko, poleg trajnega magneta, ustvarimo tudi s pomočjo električnega toka. Povzroča ga ravna žica ali več vzporednih žic, skozi katere teče električni tok. V tem primeru magnetno polje nastane okoli žice. Če žico navijemo na valj, dobimo tuljavo (glej spodaj). Magnetno polje tuljave pa je podobno magnetnemu polju paličastega magneta.


Gostota magnetnega polja, ki ga ustvarimo s pomočjo toka, je neposredno povezana z velikostjo toka, ki teče skozi žico. V tem gradivu se bomo naučili izračunati gostoto magnetnega polja, ki ga povzroči:

  • ravni vodnik, skozi katerega teče električni tok ali

  • tokovne zanke - navitje ali tuljava.


Gostota magnetnega polja v okolici vodnika in tuljave



S pomočjo jakosti magnetnega polja H lahko izračunamo gostoto magnetnega polja B. Jakost in gostoto magnetnega polja v brezzračnem prostoru povezuje konstanta, ki ji pravimo indukcijska konstanta. Za brezzračni prostor velja:




kjer je indukcijska konstanta:




Zapišimo sedaj gostoto magnetnega polja na razdalji r od tokovnega vodnika:




in znotraj ozke zračne tuljave z n ovoji in dolžino d:




Primer

Primer je brezplačno dostopen prijavljenim uporabnikom.
 
 
Prijavi se za brezplačen dostop do primera »


Izračun indukcijske konstante



Čeprav smo vrednost indukcijske konstante zgoraj že navedli, pa jo lahko tudi izračunamo. Pri tem si pomagamo z definicijo toka 1 A:

  • Če teče po vsakem od dveh neskončno dolgih, vzporednih vodnikov, razmaknjenih za 1 m, tok 1 A v isto smer,

  • potem je sila med vodnikoma enaka .


Primer

Primer je brezplačno dostopen prijavljenim uporabnikom.
 
 
Prijavi se za brezplačen dostop do primera »


Gostota magnetnega polja v okolici dolgega, ravnega vodnika je:




Znotraj dolge in ozke tuljave je gostota magnetnega polja:




Indukcijska konstanta je:





glavni avtor in urednik gradiva: Satcitananda podjetje za proizvodnjo, trgovino in izobraževanje d.o.o., Ljubljana