MÁGNESES ALAPJELENSÉGEK

Az előadások a következő témára: "MÁGNESES ALAPJELENSÉGEK"— Előadás másolata:

1 MÁGNESES ALAPJELENSÉGEK

2 Tartalom Alapjelenségek Mágneses indukció, indukcióvonalak
Mágneses mező, Fluxus Kölcsönhatások (Gravitációs, Elektrosztatikus, Magnetosztatikus) Mágneses megosztás Mágnesesség értelmezése, doménszerkezet Föld mágneses tere

3 Megfigyelések Magnetit (mágnesvasérc) vonzza a vasport, vasrudat?
Magnesia (i.e Thales) ásvány a hematitból, magnetitből keletkezik

4 Az ismertebb ferromágneses fémek a vas, a kobalt és a nikkel.
Mágnesesség Vannak olyan anyagok, melyeket mágnes közelébe helyezve, majd a mágnest elvéve, átveszik annak tulajdonságát és hosszú időn át meg is tartják. Ezeket az anyagokat ferromágneses anyagoknak, az így előállított mágnest mesterséges mágnesnek nevezzük. Az ismertebb ferromágneses fémek a vas, a kobalt és a nikkel.

5 Mágnesesség Ugyanakkor az alumínium vagy a réz egyáltalában nem vesz részt a mágneses kölcsönhatásban.

6 Mágnes A mágnes olyan fémből készült rúd (van amelyik patkó alakú), aminek az egyik fele pirosra, a másik kékre van festve.

7 Megfigyelések Mágneses kölcsönhatás
A mágnesek egymásra és a vastárgyakra erőhatást fejtenek ki. vonzó és taszító erő

8 Megfigyelések északi pólus: a mágnes északi irányba mutató pólusa
déli pólus: a mágnes déli irányba mutató pólusa földrajzi észak = fizikai déli mágneses pólus

9 Megfigyelések Az elektromos töltések és a mágneses dipólusok
Elektromos „monopólus” létezik, viszont a mágneses pólusok nem választhatók szét.

10 A mágneses mező vasreszelékkel szemléltethető.
Megfigyelések A mágneses mező vasreszelékkel szemléltethető. rúdmágnesek

11 Megfigyelések patkómágnes

12 Megfigyelések Mágnest középpontja körül elfordítható tengelyre rögzítek + vasat, rezet közelítek hozzá - A mágnes vonzza a vasat (kobalt, Ni), de a rezet stb. nem. - Azt a helyet, ill. azt a két pontszerűnek képzelt erőcentrumot, amelyek a mágneses erők forrásainak tekinthetők, mágneses pólusoknak nevezzük. (kb. a teljes hossz 5/6-ánál) Másik mágnest közelítek hozzá - Minden mágnesnek két pólusa van, északi és déli. - Az ellentétes pólusok vonzzák, az azonosak taszítják egymást.

13 Mező vagy erőtér A térnek azt a tartományát, amelynek minden pontjában egy jól meghatározható erő lép fel mezőnek vagy erőtérnek nevezzük. Példa.: Gravitációs, Elektromos, Mágneses erőtér (mező)

14 A mágneses mező

15 A homogén/inhomogén mágneses mező
Homogén mező: A térerősség (mágneses indukció) mindenhol azonos nagyságú és irányú.

16 Az erőtér az anyag egyik formája
Mai felfogásunk szerint az elektromágneses tér önálló, a mechanikai jelenségekre vissza nem vezethető, objektív fizikai realitás, az anyag egyik különleges formája.

17 Mágneses indukcióvektor
A mágneses mező irányát és erősségét a mágneses indukcióvektor (B) adja meg. Mértékegysége: Tesla, jele: T A mágneses mezőt szemléltető képzeletbeli vonalak a mágneses indukcióvonalak. É (+) pólusból > D (-) pólusba Megállapodás: egységnyi felületen pont B darab indukcióvonal menjen át

18 Nikolai Tesla (1856-1943) Szerb származású New Yorkban halt meg
Fizikus, feltaláló, villamosmérnök 146 szabadalom Nobel-díjat nem vette át Colorado nagyfeszültségű labor Edison nem fizette ki - Váltóáramú motor feltalálója Rádió feltalálója (ötletét Marconi ellopta) Távirányítású játékhajó Teleportáció, Halálsugarak, Üzemanyag nélküli autó, vezeték nélküli áramellátás…

19 Fluxus Egy adott felületen átmenő (merőlegesen) erővonalak száma.
 (fi): mágneses fluxus Mértékegysége: Weber Jele: Wb B: mágneses indukció nagysága A: felület nagysága B A

20 Megfigyelések Eltört fél mágnest közelítek hozzá
- Az eltört mágnesnek is két pólusa van. - Magában álló mágneses pólusok nincsenek (Mágneses monopólusok nincsenek)

21 Kölcsönhatások

22 Megfigyelések Lágyvasat közelítek hozzá tengelyre rögzítve
mágneses megosztás: A vasból készült tárgyak mágnes közelében időlegesen vagy tartósan is mágnessé válnak (permanens mágnes). ~ elektromos megosztás Mágnesezés rúdmágnesen húzva, Mágneses térben minden anyag mágneses tulajdonságokat vesz fel. Azokat az anyagokat, melyek a vashoz hasonlóan jól mágnesezhetők ferromágneses anyagoknak nevezzük. μr~ lágyvas: a mágnességét könnyen elveszíti ellentétes irányú térben pl.: öntöttvas, permalloy ötvözet (78% Ni, 22%Fe) keményvas: a mágnességét nehezen veszíti el pl.: Acél (1%C), Pt-Co ötvözet Azokat az anyagokat, melyek csak nagyon kis mértékben, de ugyanolyan viselkedést mutatnak mint a vas, paramágneses anyagoknak nevezzük. μr~10-6 pl.: Al, platina ferromágneses Curie-pont Az a hőmérséklet, ami fölött a ferromágnesség megszűnik, és az addig ferromágneses anyagok is paramágnesként viselkednek. Curie-pont: Fe: 769 C

23 Mágneses megosztás A vasból készült tárgyak a mágnes közelében időlegesen, vagy akár tartósan is mágnessé válnak .

24 A Föld mágneses tere Pólusok, indukcióvonalak, inklináció, deklináció, tájékozódás Vasérckeresés Idővel változik, megfordulnak a pólusok Napnak, Holdnak is van mágneses tere

25 Mágnesezés mágnesezés: erős mágneses térben a domének befordulnak, az anyag mágnesessé válik: - lágyvas: visszaáll a kuszaság - keményvas: megmarad a szerkezet (permanens mágnes)

26 Válaszolj a kérdésekre!
Eltört mágnes két darabjának összesen hány pólusa lesz? Mit ad meg a mágneses indukcióvektor? Melyik pólusból indulnak a mágneses indukcióvonalak? Milyen kölcsönhatásokat ismersz?

27 Az ÁRAM MÁGNESES HATÁSA

28 Az áramjárta vezető mágneses tere
Árammal átjárt vezetők által létrehozott mágneses mező egyenes vezető körvezető Homogén mező sűrű menetes tekercsnél (szolenoid vezető) tekercs

29 Áramjárta egyenes vezető mágnese tere Jobbkéz-szabály I.

30 Áramjárta egyenes vezető mágnese tere Példa
Mekkora a mágneses indukció nagysága egy 15A áramot szállító vezetőtől 25cm távolságra? A μ0 a légüres tér (és nagyjából a levegő) mágneses permeabilitása: Μr a relatív permeabilitás, amely megmutatja, hogy az indukció hányszor lesz nagyobb, ha a teret vákuum helyett valamilyen anyag tölti ki.

31 Elektromágnes Áramjárta tekercs mágneses tere. Vasmag nélkül Vasmaggal
r átlagos értékei ferromágneses anyagokra: Vas 2000 Kobalt 170 Nikkel 270

32 Mágneses térerősség H l B N: menetszám I: áramerősség
l: tekercs hossza

33 Példa Egy hengeres vasmagos (r=2000) tekercs hossza 23 cm, közepes átmérője 2.5cm, menetszáma 210. A tekercsben 1.8 A erősségű áram folyik. Milyen nagy az indukció és a mágneses fluxus?

34 Az elektromágneses alkalmazások
Teheremelő mágnes Elektromos csengő Automata biztosíték Relék

35 Olvadó biztosíték (ismétlés)
Joule-hő Homogén, nyugvó szilárd vagy folyadék vezetőben az áram munkája teljesen hővé alakul át.

36 Automata kismegszakító / Relék

37 Lorentz-erő Jobbkéz-szabály III.

38 Lorentz-erő Jobbkéz-szabály III.
Egy mágneses mező megfelelően elhelyezett áramjárta vezetőre erőt fejt ki. A legnagyobb Lorentz erő akkor észlelhető, ha az egyenes vezető merőleges a mezőre. Erő irányának meghatározása: jobbkéz-szabály I

39 Lorentz-erő Áramjárta vezető mágneses térben A) patkómágnes és inga
B) felcsavarodik a szálra

40 Összefoglalás Mágneses alapjelenségek
Áramjárta vezető keltette mágneses tér Mágneses térben áramjárta vezetőre ható erő

41 Kérdések Milyen erőhatások hatnak mágneses mezőben?
Mit nevezünk mágneses indukciónak? Hogyan lehet meghatározni a mágneses indukció nagyságát és az irányát? Hol használunk elektromágnest? Sorolj fel fizikusokat, akik a mágnesesség jelenségével foglalkoztak!