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.
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
Ο Oersted έδειξε ότι το ρεύμα επηρεάζει τη μαγνητική βελόνα· ο Ampère υποστήριξε ότι το ρεύμα είναι η πηγή του μαγνητισμού.
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.
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.
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.
Μαγνητική ροή Φm = B·A·συνθ, σε weber· για κλειστή επιφάνεια Φm = 0 (νόμος του Gauss στον μαγνητισμό).
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).
Εφαρμογές: επιλογέας ταχυτήτων (υ = E/B), πείραμα του Thomson για το e/m (1897) και φασματογράφος μάζας (Aston, 1919) που χωρίζει ισότοπα.
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.
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.