απορία; ΟΤΑΝ ΕΧΕΙΣ ΑΠΟΡΙΑ
4

ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ

Το κεφάλαιο εξετάζει τις πηγές του μαγνητικού πεδίου (νόμος Biot-Savart, νόμος Ampère, νόμος του Gauss στον μαγνητισμό) και τις δυνάμεις που ασκεί: τη δύναμη Lorentz σε κινούμενα φορτία, την κίνησή τους στο πεδίο, εφαρμογές όπως ο επιλογέας ταχυτήτων και ο φασματογράφος μάζας, τη δύναμη Laplace και τη δύναμη ανάμεσα σε παράλληλους αγωγούς.

Γ΄ Λυκείου · Φυσική, τεύχος Β΄ · Ενοτητα 4 · 15 λεπτά

Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.

Άνοιγμα βιβλίου ↗

Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο, έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.

Σχεδιάγραμμα

Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο.

Τι έγινε

  1. Ο Oersted έδειξε ότι το ρεύμα επηρεάζει τη μαγνητική βελόνα· ο Ampère υποστήριξε ότι το ρεύμα είναι η πηγή του μαγνητισμού.
  2. Νόμος Biot-Savart: ένα μικρό τμήμα Δl αγωγού δίνει ΔB = (μ₀/4π)·I·Δl·ημθ/r²· το B μετριέται σε tesla και η φορά του προκύπτει από τον κανόνα του δεξιού χεριού.
  3. Εφαρμογές: για ευθύγραμμο αγωγό απείρου μήκους B = (μ₀/4π)·2I/α, με δυναμικές γραμμές ομόκεντρους κύκλους· στο κέντρο κυκλικού αγωγού B = (μ₀/4π)·2πI/r.
  4. Νόμος Ampère: το άθροισμα των B·Δl·συνθ σε κλειστή διαδρομή ισούται με μ₀·Iεγκ (μόνο για σταθερά ρεύματα)· για σωληνοειδές B = μ₀·I·n.
  5. Μαγνητική ροή Φm = B·A·συνθ, σε weber· για κλειστή επιφάνεια Φm = 0 (νόμος του Gauss στον μαγνητισμό).
  6. Δύναμη Lorentz F = B·|q|·υ·ημφ, κάθετη στην ταχύτητα: αλλάζει την κατεύθυνση, όχι το μέτρο της ταχύτητας. Παράλληλα στο πεδίο ευθύγραμμη κίνηση, κάθετα κυκλική, πλάγια έλικα· σε ανομοιογενές πεδίο μαγνητική φιάλη (ζώνες Van Allen, σέλας).
  7. Εφαρμογές: επιλογέας ταχυτήτων (υ = E/B), πείραμα του Thomson για το e/m (1897) και φασματογράφος μάζας (Aston, 1919) που χωρίζει ισότοπα.
  8. Δύναμη Laplace σε ρευματοφόρο αγωγό F = B·I·l·ημφ, μέγιστη όταν ο αγωγός είναι κάθετος στο πεδίο· παράλληλοι αγωγοί με ομόρροπα ρεύματα έλκονται, με αντίρροπα απωθούνται.

Πρόσωπα

Hans Christian Oersted
Δανός, βρήκε ότι το ρεύμα επηρεάζει την πυξίδα
Ampère
Γάλλος φυσικός, νόμος του Ampère
Biot και Savart
βρήκαν τον νόμο για το πεδίο ρευματοφόρου αγωγού
Lorentz
η δύναμη σε κινούμενο φορτίο φέρει το όνομά του
J. J. Thomson
απέδειξε το 1897 την ύπαρξη του ηλεκτρονίου
Millikan
υπολόγισε το στοιχειώδες φορτίο
Francis Aston
κατασκεύασε τον πρώτο φασματογράφο μάζας
Laplace
η δύναμη σε ρευματοφόρο αγωγό φέρει το όνομά του

Όροι

ΔB = (μ₀/4π)·I·Δl·ημθ/r²
νόμος Biot-Savart
B = (μ₀/4π)·2I/α
πεδίο ευθύγραμμου αγωγού απείρου μήκους
B = (μ₀/4π)·2πI/r
πεδίο στο κέντρο κυκλικού αγωγού
B = μ₀·I·n
πεδίο στο εσωτερικό σωληνοειδούς
ΣB·Δl·συνθ = μ₀·Iεγκ
νόμος του Ampère
Φm = B·A·συνθ
μαγνητική ροή από επίπεδη επιφάνεια
Φm = 0
νόμος του Gauss στον μαγνητισμό
tesla (T)
μονάδα μαγνητικού πεδίου
weber (Wb)
μονάδα μαγνητικής ροής
F = B·|q|·υ·ημφ
δύναμη Lorentz
R = m·υ/(B·|q|)
ακτίνα κυκλικής τροχιάς φορτίου
T = 2π·m/(B·|q|)
περίοδος περιστροφής φορτίου
βήμα της έλικας
απόσταση κατά μήκος του πεδίου ανά περίοδο
μαγνητική φιάλη
ανομοιογενές πεδίο που παγιδεύει φορτία
υ = E/B
ταχύτητα που περνά τον επιλογέα
φασματογράφος μάζας
χωρίζει ιόντα κατά μάζα προς φορτίο
F = B·I·l·ημφ
δύναμη Laplace
F/l = μ₀·I₁I₂/(2π·α)
δύναμη ανά μέτρο σε παράλληλους αγωγούς
κανόνας των τριών δακτύλων
δίνει τη φορά της μαγνητικής δύναμης
ζώνες Van Allen
δακτύλιοι φορτίων γύρω από τη Γη

ΠΑΙΞΕ ΤΟΤηλεπαιχνίδι · Η Σκάλα · Η Τελεία · Χρονογραμμή · Κρεμάλα · όλα με την ύλη αυτού του μαθήματος.

Εξάσκηση

Συχνές απορίες

Γιατί ένα φορτίο που μπαίνει κάθετα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο κάνει κύκλο;

Η δύναμη Lorentz F = B·|q|·υ μένει σταθερή κατά μέτρο και σχηματίζει πάντα ορθή γωνία με την ταχύτητα, άρα λειτουργεί ως κεντρομόλος. Έτσι το σωματίδιο κάνει ομαλή κυκλική κίνηση με ακτίνα R = m·υ/(B·|q|) και περίοδο T = 2π·m/(B·|q|), που δεν εξαρτάται από την ταχύτητα.

Τι λέει ο νόμος του Gauss στον μαγνητισμό;

Ότι η μαγνητική ροή από κάθε κλειστή επιφάνεια είναι μηδέν, Φm = 0. Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχουν μαγνητικά μονόπολα: οι δυναμικές γραμμές είναι κλειστές και οι μόνες πηγές του πεδίου είναι τα ρεύματα.

Πότε έλκονται και πότε απωθούνται δύο παράλληλοι ρευματοφόροι αγωγοί;

Έλκονται όταν τα ρεύματα είναι ομόρροπα και απωθούνται όταν είναι αντίρροπα. Η δύναμη ανά μονάδα μήκους είναι F/l = μ₀·I₁I₂/(2π·α), και από αυτήν ορίζεται το ampere.

Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.

Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.