Fyzika - prednáška 13.

1. Fyzika - prednáška 13. RNDr. Z. Gibová, PhD. http://people.tuke.sk/zuzana.gibova/

2. Ciele 8. MAGNETICKÉ POLE 8.3 Sila pôsobiaca na vodič s prúdom v MP 8.4 Pohyb nabitej častice v magnetickom poli 8.5 Elektromagnetické pole

3. Problémy Ako vysvetliť vznik polárnej žiary? Na akom princípe funguje mikrovlna rúra?

4. Zopakujte si • Magnetická sila, ktorá pôsobí na nabitú časticu, ktorá vletí do magnetického poľa rýchlosťou v je daná vzťahom ....................... a pre jej veľkosť platí .............. . • Stacionárne magnetické pole existuje v okolí permanentných magnetov a okolo ............. s prúdom. • Príčinou otáčavého pohybu je ..................... sila, pre ktorú platí .............. .

5. 8.3 Sila pôsobiaca na vodič s prúdom v MP Ampérov zákon sily - vyjadruje silu, ktorou pôsobí mag. pole na dĺžkový element vodiča, ktorým tečie konštantný prúd. Flemingovo pravidlo ľavej ruky (smer sily) – položíme ľavú ruku na vodič tak, aby indukčné čiary vstupovali do dlane a prsty ukazovali smer prúdu vo vodiči, potom vzpriamený palec ukáže smer mag. sily.

6. KONTROLKA:Na obrázku je znázornený vodič v magnetickom poli. Vyberte správnu odpoveď: Ak vodičom bude tiecť prúd vodič sa vychýli doprava, vodič sa vychýli doľava, vodič sa nevychýli. I B Aplet

7. 8.4 Pohyb nabitej častice v magnetickom poli Sila pôsobiaca na časticu: Homogénne magnetické pole: magnetické pole, ktorého magnetické indukčné čiary sú vzájomné rovnobežné priamky a magnetická indukcia je rovnaká v každom bode poľa (napr. v strede cievky – solenoidu). Nehomogénne magnetické pole: magnetická indukcia je rôzna v každom bode poľa, magnetické indukčné čiary nie sú vzájomné rovnobežné priamky (napr. v okolí vodiča s prúdom).

8. I. homogénne pole pohyb častice po skrutkovnici. - určuje stúpanie skrutkovnicep - určuje polomer skrutkovnicer

9. II. nehomogénne pole pohyb častice po skrutkovnici, ktorá nemá rovnaký polomer – magnetická pasca.

10. Ako vysvetliť vznik polárnej žiary? Medzi severným a južným magnetickým pólom Zeme, nad hranicou atmosféry, vytvorené pásmo (VanAllenove radiačné pásy), v ktorom sú zachytávané voľné elektróny a protóny v mag. pasci aj niekoľko sekúnd. Ak dôjde k mohutnej erupcii na Slnku, dôjde k uvoľneniu voľných častíc s veľkými energiami, ktoré doletia do VanAllenových pásov. Voľné elektróny vytvoria na koncoch mag. pasce elektrické pole, ktoré ruší odraz voľných častíc v mag. pasci a ženie voľné častice do atmosféry, kde sa zrážajú s atómami a molekulami kyslíka a dusíka = vyvolávajú ich žiarenie – polárna žiara. Zelené svetlo emitujú atómy kyslíka, ružové molekuly dusíka. Niekedy svetlo mdlé vnímame ho ako biele. http://www.sme.sk/c/6336237/zazite-pat-minut-intenzivnej-polarnej-ziary-z-norska.html

11. III. homogénne pole pohyb častice po kružnici. Video

12. Na akom princípe funguje mikrovlna rúra? Princíp pohybu nabitej častice v homogénnom mag. poli sa uplatňuje aj pri magnetróne, ktorý je súčasťou mikrovlnky. Magnetrón pozostáva z cievky a diódy, ktoré sú umiestnené tak, že ich osi sú rovnobežné a teda elektrické pole vytvorené diódou je kolmé na magnetické pole cievky.  Elektróny, ktoré sa uvoľňujú zo žeravenej katódy prechádzajú na anódu, pričom sú vychyľované vplyvom magnetického poľa cievky a pohybujú sa po kružnici. Elektróny svojim krúživým pohybom generujú mikrovlny, ktoré sú vysielané do rúry, kde zohrievajú potravu rozkmitaním molekúl vody. Pôvodne bola magnetrónová technológia vyvinutá pre vojenské radarové systémy. V roku 1946 inžinier radarových systémov PercySpencersi pri testovaní nového magnetrónu všimol, že kandizovaná tyčinka, ktorú mal vo vrecku sa roztopila. Potom to vyskúšal s pukancami, vajíčkom a inými potravinami, ktoré položil pred zariadenie. Všetko sa uvarilo a vajíčko dokonca vybuchlo. Odvtedy sa začala táto technológia využívať aj na varenia a ohrievanie potravy.  Prvá mikrovlnka sa objavila na trhu v roku 1947. Volala sa ,,radar range“, vážila 400 kg, merala 2 metre a stála 5000 dolárov.

13. 8.5 Elektromagnetické pole V okolí vodiča, ktorým tečie prúd (elektrické pole) existuje magnetické pole – Oesterdov pokus Platí to aj naopak? 1. pokus 2. pokus Aplet

14. Závery z pokusov: • vznik prúdu je viazaný na relatívny pohyb, • rýchlejší pohyb spôsobí väčší prúd, • pohyb magnetu (závitu s prúdom) ku závitu bez prúdu vyvolá prúd tečúci jedným smerom a od závitu tečúci opačným smerom. • Magnetické pole vyvolá vznik elektrického poľa. • Indukovaný prúd - prúd, ktorý vznikne v pokusoch vplyvom magnetického poľa. • Indukované napätie – napätie, ktoré spôsobuje vznik indukovaného prúdu. • Elektromagnetická indukcia nazývame proces vzniku indukovaného prúdu. • Aplet

15. M. Faraday - v pokusoch so závitom vzniká indukovaný prúd, ak plochou závitu prechádza premenné magnetické pole. Zdroj elektromagnetického poľa: Vodič v pokoji, ktorým preteká premenný prúd – v okolí vznikne magnetické pole. Vodič v pokoji, ktorý sa nachádza v premennom magnetickom poli. Vodič, ktorý sa pohybuje v homogénnom magnetickom poli. Vznikne indukovanie napätie, ktoré pôsobí na voľné elektróny silou, začnú sa pohybovať. Vzniká indukovaný prúd. Ak približujem magnet ku závitu, zväčšuje sa počet magnetických indukčných čiar prechádzajúcich jeho plochou, magnetické pole sa mení. Elektromagnetické pole – vznikneak sa mení magnetické pole s časom (ktoré má za dôsledok vznik elektrického poľa) alebo, ak sa mení elektrické pole s časom (ktoré má za dôsledok vznik magnetického poľa).

16. Čo sme sa naučili Formulovaťmagnetickú silu pôsobiacu na vodič s prúdom (matematický zápis, slovné znenie, obrázok) a vyjadriť jej smer pomocou Flemingovo pravidla ľavej ruky. Popísať a vysvetliť dôsledky pohybu nabitej častice v magnetickom poli. Definovať elektromagnetické pole a uviesť jeho zdroje.