Magnesy i elektromagnesy – wzory, prawa i zasady fizyki

Accent Dictionary - słownik poprawnej wymowy w języku angielskim.


Najważniejsze wzory oraz teoria z działu magnesy i elektromagnesy:


Pole magnetyczne

Przestrzeń, w której na umieszczoną igłę magnetyczną (magnes) działają siły magnetyczne nazywamy polem magnetycznym. Wokół Ziemi istnieje pole magnetyczne. Ten koniec igły magnetyczne, którym igła zwraca się na północ nazywamy biegunem magnetycznym północnym, a drugi koniec biegunem magnetycznym południowym.

Bieguny magnetyczne

Dwa bieguny magnetyczne jednoimienne (N i N lub S i S) odpychają się wzajemnie, a dwa bieguny różnoimienne  (N i S) przyciągają się wzajemnie. Na biegunie geograficznym północnym istnieje biegun magnetyczny południowy, a na biegunie geograficznym południowym biegun magnetyczny północny.

Linie pola magnetycznego

Pole magnetyczne na rysunku przedstawiamy przy pomocy linii pola magnetycznego. Igła magnetyczna ustawia się zawsze stycznie do linii pola magnetycznego, a biegun północny igły magnetycznej określa zwrot linii. Linie na zewnątrz magnesu mają zwrot od bieguna magnetycznego północnego do bieguna magnetycznego południowego. Linie pola magnetycznego  wokół prostoliniowego przewodnika z prądem mają kształt okręgów leżących w płaszczyźnie prostopadłej do przewodnika, a środki tych okręgów pokrywają się z przewodnikiem.

Reguła prawej dłoni

Zwrot tych linii określa reguła prawej dłoni:  Jeżeli prawą dłoń obejmiemy przewodnik prostoliniowy w ten sposób, że odchylony kciuk będzie wskazywał kierunek prądu w przewodniku, to ugięte pozostałe  palce wskażą zwrot linii pola magnetycznego

Pole magnetyczne przewodnika kołowego:

Jeżeli prąd w przewodniku kołowym płynie zgodnie z ruchem wskazówek zegara to po naszej stronie znajduje się biegun południowy, a po przeciwnej północny.

pole magnetyczne przewodnika kolowego

Aby określić bieguny magnetyczne zwojnicy możemy skorzystać z powyższej reguły lub przy pomocy prawej dłoni:   Prawą dłonią obejmujemy zwojnicę tak, aby palce wskazywały kierunek prądu w poszczególnych zwojach, a  odchylony kciuk wskaże wtedy biegun północny zwojnicy.

Reguła lewej dłoni

Na przewodnik z prądem umieszczony w polu magnetycznym działa siła elektrodynamiczna. Kierunek i zwrot siły elektrodynamicznej określa reguła lewej dłoni:

Lewą dłoń należy umieścić tak, aby linie sił pola wchodziły prostopadle od wnętrza dłoni, wyprostowane palce wskazywały kierunek prądu, a odchylony kciuk wskaże wtedy kierunek i zwrot siły elektrodynamicznej.

Pole magnetyczne działa na przewodnik największą siłą wtedy, gdy jest on ustawiony prostopadle do linii pola magnetycznego. Gdy przewodnik jest ustawiony równolegle do linii pola, wtedy siła elektrodynamiczna jest równa zero.

Kierunek siły elektrodynamicznej jest zawsze prostopadły do linii pola magnetycznego i do kierunku przepływu prądu.

Zjawisko indukcji magnetycznej

Zjawisko indukcji magnetycznej polega na wytworzeniu prądu indukcyjnego  w obwodzie, w którym zmienia się pole magnetyczne.

Reguła Lenza („ reguła przekory” ):

Kierunek prądu indukcyjnego jest taki, że pole magnetyczne przez niego wytworzone przeszkadza przyczynie, która go wywołuje.

Reguła Lenza wynika z  zasady zachowania energii. Zgodnie z tą regułą, gdy zbliżamy magnes do zwojnicy biegunem północnym, to po stronie magnesu zwojnica wytworzy  również biegun północny, aby odpychać zbliżający się magnes. Pokonując siłę odpychania magnesu i zwojnicy wykonamy pracę, która zamieni się na energię elektryczną. Zasada zachowania energii zostanie spełniona.

Prąd przemienny to taki prąd, którego natężenie prądu i kierunek przepływu prądu ulegają zmianie.

Transformator

Transformator działa w oparciu o zjawisko indukcji elektromagnetycznej.

Związek między liczbą zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego, a napięciami i natężeniami prądów w uzwojeniach:

\(\frac{n_w}{n_p} = \frac{U_w}{U_p} \)

\(\frac{n_w}{n_p} = \frac{I_p}{I_w} \)

n w, n p – liczba zwojów uzwojenia wtórnego i pierwotnego
U w , U – napięcia na uzwojeniu wtórnym i pierwotnym
I  w , I p – natężenia prądów w uzwojeniu wtórnym i pierwotnym.

Moc uzwojenia wtórnego nie może być większa od mocy uzwojenia pierwotnego, ponieważ transformator jedynie przetwarza energię elektryczną.

UDOSTĘPNIJ LINK:
Facebooktwittergoogle_plusmail