1. Pole magnetyczne
Pole magnetyczne to przestrzeń, w której siły działają na poruszające się ładunki elektryczne oraz na ciała mające moment magnetyczny, niezależnie od ich ruchu.
2. Ferromagnetyki
Ferromagnetyki to materiały, w których magnetyczne momenty wielu sąsiednich atomów przyjmują w przestrzeni tę samą orientację, co powoduje trwałe właściwości magnetyczne.
3. Elektromagnes
Elektromagnes to urządzenie zaprojektowane do efektywnego wykorzystywania pola magnetycznego wytwarzanego przez prąd elektryczny.
4. Reguła prawej dłoni dla przewodnika prostoliniowego
Reguła prawej dłoni dla przewodnika prostoliniowego służy do wyznaczania zwrotu linii pola magnetycznego wokół przewodnika.
- Kciuk wyprostowany wskazuje kierunek przepływu prądu.
- Palce owinięte wokół przewodnika pokazują kierunek linii pola magnetycznego.
5. Reguła prawej dłoni dla zwojnicy (cewki)
Reguła prawej dłoni dla zwojnicy pomaga określić kierunek pola magnetycznego wytwarzanego przez cewkę.
- Zaciśnięte cztery palce prawej dłoni wskazują kierunek przepływu prądu w cewce.
- Zgięty kciuk pokazuje kierunek linii pola magnetycznego wewnątrz zwojnicy.
- Odchylony kciuk wskazuje stronę, z której wychodzą linie pola, oznaczając biegun północny.
6. Reguła śruby prawoskrętnej (korkociągu)
Reguła śruby prawoskrętnej mówi, że gdy wkręcamy śrubę w kierunku, w którym obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, linie pola magnetycznego mają zwrot zgodny z kierunkiem obrotu śruby.
7. Siła magnetyczna (siła Lorentza)
Siła magnetyczna, zwana także siłą Lorentza, działa na poruszający się w polu magnetycznym ładunek elektryczny, powodując zmianę kierunku jego ruchu.
8. Wzór na siłę Lorentza
\[ F = qvB \sin \delta \]
gdzie:
- \( F \) – siła Lorentza
- \( q \) – ładunek elektryczny
- \( v \) – prędkość ładunku
- \( B \) – indukcja pola magnetycznego
- \( \delta \) – kąt między wektorem prędkości a liniami pola magnetycznego
Przykłady:
- \( \delta = 0^\circ \) ⇒ \( \sin \delta = 0 \) ⇒ \( F = 0 \)
- Ładunek poruszający się prostopadle do linii pola magnetycznego: \( \delta = 90^\circ \) ⇒ \( \sin \delta = 1 \) ⇒ \( F = qvB \)
9. Od czego zależy siła Lorentza
Siła Lorentza zależy od:
- Indukcji pola magnetycznego (\( B \))
- Prędkości ładunku (\( v \)) lub natężenia prądu (\( J \))
- Długości odcinka przewodu (\( l \))
- Kąta (\( \delta \)), który przewód tworzy z liniami pola magnetycznego
Wzory:
\[ F = BJl \]
gdzie \( J \) – natężenie prądu
\[ F = qvB \sin \delta \]
10. Ruch po okręgu pod wpływem siły Lorentza
Siła Lorentza działa jako siła dośrodkowa, powodując ruch po okręgu.
\[ F_d = \frac{mv^2}{r} \]
Równanie siły Lorentza:
\[ qvB = \frac{mv^2}{r} \]
Stąd promień ruchu:
\[ r = \frac{mv}{qB} \]
11. Cyklotron
Cyklotron to urządzenie wykorzystujące siłę Lorentza do przyspieszania naładowanych cząstek.
- Składa się z dwóch półokrągłych duantów (części) w silnym polu magnetycznym, którego linie są prostopadłe do podstawy.
- Cząstkom nadawana jest prędkość prostopadła do linii pola, co powoduje ich ruch po okręgu.
