FIZYKA

1. FIZYKA KLASA III GIMNAZJUM MAGNETYZM

2. MAGNETYZM • POLE MAGNETYCZNE • POLE MAGNETYCZNE PRĄDU ELEKTRYCZNEGO • ELEKTROMAGNES • PRZEWODNIKI PRĄDU MAGNETYCZNEGO • SILNIK PRĄDU STAŁEGO • INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA • TRANSFORMATORY • POLE ELEKTROMAGNETYCZNE • WPŁYW POLA MAGNETYCZNEGO I ELEKTROMAGNETYCZNEGO NA ORGANIZMY ŻYWE

3. Pole magnetyczne jest to przestrzeń, w której na umieszczone w niej magnesy lub poruszające się ładunki elektryczne działają siły magnetyczne. Pole magnetyczne istnieje wokół każdego magnesu (także ziemi). Magnesy mają dwa bieguny: północny (N) i południowy (S). Bieguny różnoimienne przyciągają się a jedno imienne odpychają. Pole magnetyczne można przedstawić schematycznie za pomocą linii pola. Od bieguna północnego do bieguna południowego- to umownie przyjęty zwrot linii pola magnetycznego. Dalej

4. Południowy biegun geograficzny BIEGUNY MAGNETYCZNE ZIEMI, punkty na powierzchni Ziemi, których wektor całkowitego natężenia pola magnet. jest prostopadły do płaszczyzny poziomej; na biegunie pn. inklinacja magnet. (® magnetyzm ziemski) jest równa +90°, bana biegunie Pd. –90°; położenia b.m.Z. nie pokrywają się z położeniami biegunów geogr. Ziemi i w ciągu epok gole. znacznie się zmieniają; b.m.Z. północny znajduje się Arktyce (na pocz. lat 80. był położony na 77°19'N i 101°49'W, cieśn.. Maclean Stramit, na pn. od Wyspy Bathursta Archipelagu Arktycznym), b.m.Z. południowy — Antarktyce (65°10'S i 138°40'E, na Morzu d'Urville'a wybrzeży Antarktydy na O. Indyjskim); nazwy przyjęto zgodnie nazwami geogr.; punktu widzenia fizyki na półkuli pn. znajduje się południowy biegun magnet., bana półkuli Pd. — biegun północny Północny biegun geograficzny Północny biegun magnetyczny Południowy biegun geograficzny DALEJ

5. Ziemia i także magnesy, wytwarzają wokół siebie pole magnetyczne. Wokół przewodnika, przez który płynie prąd elektryczny, istnieje pole magnetyczne. Ułożenie biegunów pola magnetycznego przewodnika przez który płynie prąd, zależy od kierunku przepływu prądu. Linia pola magnetycznego wokół przewodnika ma kształt okręgów. W ustaleniu linii pola magnetycznego powstałego wokół przewodnika, przez który płynie prąd, pomocna jest reguła prawej dłoni, jeżeli prawą dłonią obejmiesz przewodnik, przez który płynie prąd, tak, że kciuk wskaże kierunek płynącego prądu elektrycznego w przewodniku, to pozostałe palce wskażą kształt i zwrot linii pola magnetycznego. Powrót do menu

6. Pierwszy elektromagnes zbudował angielski naukowiec William Sturgeon w 1825r. Kidy to po wsunięciu do soloneidu pręta z miękkiego żelaza stwierdził, że indukcja pola magnetycznego gwałtownie wzrosła. Zwojnica, przez którą płynie prąd elektryczny, wykazuje właściwości magnetyczne. Jej działanie można wzmocnić przez umieszczenie wewnątrz rdzenia wykonanego ze stali miękkiej. W ten sposób uzyskuje się elektromagnes. Zwiększenie liczby zwojów zwojnicy lub zwiększenia natężenia prądu również wzmacnia działanie elektromagnetyczne. Powrót do menu

7. PRZEWODNIK, fiz. ciało dobrze przewodzące prąd elektr. w warunkach normalnych. Zależnie od mechanizmu przewodzenia rozróżnia się: przewodniki pierwszego rodzaju (np. metale i grafit) nośnikami ładunku elektr. są elektrony mogące się przemieszczać swobodnie między jonami sieci krystal., prąd elektr. w zasadzie nie wywołuje w nich żadnych zmian chem. ani nie zmienia ich masy; przewodniki drugiego rodzaju (np. zjonizowane gazy i elektrolity, sole w stanie ciekłym, roztwory soli, kwasów, zasad) nośnikami ładunku elektr. są w nich jony dodatnie i ujemne; szczególnym rodzajem przewodnika jest gorąca plazma odznaczająca się b. dobrym przewodnictwem elektrycznym. Wielkością charakteryzującą makroskopowe właściwości przewodników jest przewodność elektr. właściwa (konduktywność) Powrót do menu

8. Silnik elektryczny prądu stałego ma na osi wirnika pierścień złożony z izolowanych działek (tzw. komutator) łączonych z zaciskami uzwojeń twornika; po komutatorze ślizgają się doprowadzające prąd nieruchomo osadzone szczotki elektr. (z drobnoziarnistych tworzyw z węgla uszlachetnionego) dociskane do powierzchni komutatora przez sprężynki. Działanie pola magnet., wytworzonego przez elektromagnesy stojana, na prąd elektr. w obwodzie: para szczotek, działki komutatora i uzwojenie twornika, powoduje ruch obrotowy wirnika; kierunek obrotów zależy od kierunku prądu w uzwojeniu twornika. Zależnie od sposobu połączenia uzwojenia twornika z uzwojeniem elektromagnesu wzbudzającego pole magnet., silniki elektryczne prądu stałego dzieli się na szeregowe, równoległe i szeregowo-równoległe. W silnikach elektrycznych szeregowych prędkość obrotowa zmniejsza się wraz ze wzrostem obciążenia; mają skłonność do „rozbiegania się” po odłączeniu obciążenia; są stosowane w trakcji elektr. i dźwignicach. W silnikach elektrycznych równol. prędkość obrotowa jest niezależna od obciążenia; są stosowane np. do napędzania obrabiarek. Silniki elektryczne szeregowo-równoległe są stosowane do napędzania maszyn o stałej prędkości obrotowej i dużych momentach obrotowych. DALEJ

9. Prąd indukcyjny ma zawsze taki kierunek, że wytworzone przez niego pole magnetyczne przeciwdziała przyczynie, która go wytworzyła. Indukcja elektromagnetyczna jest to zjawisko wzbudzania prądu indukcyjnego w obwodzie wskutek zmian pola magnetycznego. Prąd indukcyjny uzyskany z prądnicy prądu przemiennego jest prądem przemiennym, okresowym, to znaczy, że jego kierunek i natężenie zmieniają się cyklicznie. Czas potrzeby do jednej pełnej zmiany jest równe okresowi. DALEJ Indukcja elektromagnetyczna- zjawisko wzbudzania prądu elektrycznego w obwodzie wskutek zmian pola magnetycznego Prąd przemienny- prąd elektryczny o kierunku zmieniającym się ze stałą częstotliwością, którego wykresem I = f (t) jest sinusoida Prąd indukcyjny- prąd elektryczny płynący w zamkniętym obwodzie umieszczonym w zamiennym polu magnetycznym. Prądnica- urządzenie, które energię mechaniczną zamienia na energię elektryczną

10. Powrót do menu

11. Wokół zmiennego pola powstaje zawsze zmienne pole magnetyczne, a wokół ziemnego pola magnetycznego wytwarza się zmienne pole elektromagnetyczne. Przenikające się zmienne pole elektryczne i magnetyczne noszą nazwę pola elektromagnetycznego. Rozchodzące się w przestrzeni zmiany pól magnetycznego i elektrycznego tworzą fale elektromagnetyczne Powrót do menu

12. Silniki elektryczne i mierniki działają w wyniku oddziaływania siły elektromagnetycznej. Powrót do menu

13. Napięcie w uzwojeniu wtórnym jest tyle razy mniejsze (większe) od napięcia w uzwojeniu pierwotnym, ile razy liczba zwojów w uzwojeniu wtórnym jest mniejsze (większe) od liczby zwojów w uzwojeniu pierwotnym. Natężenie prądu elektrycznego w uzwojeniu wtórnym jest tyle razy mniejsze (większe)od natężenia prądu elektrycznego w uzwojeniu pierwotnym, ile razy liczba zwojów uzwojenia wtórnego jest mniejsze (większe)od liczby zwojów uzwojenia pierwotnego. Powrót do menu

14. DALEJ Magnetosfera Ziemi, część przestrzeni, w której występuje ziemskie pole magnetyczne. Magnetosfera Ziemi zawiera całą atmosferę; ziemską, obejmuje pasy Van Allena, a jej kształt i zewn. powierzchnia są określone przez oddziaływanie pola ziemskiego z ośrodkiem międzyplanetarnym. W części zwróconej ku Słońcu brzeg magnetosfery Ziemi, wyznaczony przez równoważenie się ciśnienia pochodzącego od pędu napływających cząstek wiatru słonecznego i ciśnienia ziemskiego pola magnetycznego, leży ok. 64 tys. km od centrum Ziemi; w kierunku przeciwnym magnetosfera Ziemi ciągnie się na miliony km. Linie sił pola magnetycznego, wychodzące z okolic położonych bardzo blisko biegunów magnetycznych Ziemi, są zwiewane przez wiatr słoneczny i kierowane od Słońca. Ponieważ Ziemia się obraca, linie te skręcają się w 2 zwoje o przeciwnej biegunowości, po obu stronach płaszczyzny ziemskiego równika magnetycznego

15. TRANSFORMATOR [łac.], urządzenie do przenoszenia energii prądu zmiennego lub sygnałów elektr. z jednego obwodu elektr. do drugiego (np. w celu otrzymania niższego napięcia, galwanicznego odizolowania źródła od odbiornika), działające na zasadzie zjawiska ® indukcji elektromagnetycznej. Transformator jest utworzony przez 2 (lub więcej) cewki sprzężone magnetycznie (tzn. będące pod wpływem tego samego strumienia magnet.). Rozróżnia się transformatory: powietrzne (bezrdzeniowe, stosowane gł. w radiotechnice) oraz rdzeniowe (o magnetowodzie ferrytowym lub stalowym). Cewkę połączoną ze źródłem (energii, sygnału) nazywa się zwykle uzwojeniem pierwotnym (o z1 zwojach), a cewkę połączoną z odbiornikiem — uzwojeniem wtórnym (o z2 zwojach); w elektroenergetyce spotyka się też nazwy: uzwojenie górne (o większej liczbie zwojów) i uzwojenie dolne. Stosunek liczby zwojów uzwojenia wtórnego (z2) do liczby zwojów uzwojenia pierwotnego (z1) nazywa się przekładnią zwojową transformatora: p = z2/z1; w transformatorze idealnym (bez strat w uzwojeniu i rdzeniu) słuszne są zależności p = U2/U1 = I1/ I2 oraz U1I1 = U2I2 (U1 i U2 — odpowiednio: napięcie na uzwojeniu pierwotnym i wtórnym, I1 i I2 — prąd płynący w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym); wskazują one, że tramsformator przetwarza napięcie i prąd elektr. przy zachowaniu mocy. Transformator o konstrukcji uproszczonej, mający tylko 1 cewkę z odczepami (lub ze stykiem ruchomym), nazywa się autotransformatorem. Pierwowzorem transformatora był induktor Ruhmkorffa (1851); pierwszy transformator 1-fazowy (z otwartym magnetowodem) skonstruował 1876 P.N. Jabłoczkow; transformatory współczesne pochodzą od transformatora zbudowanego 1884 przez braci J. i E. Hopkinsonów (z magnetowodem zamkniętym); transformator 3-fazowy zbudował 1890 M. Doliwo-Dobrowolski DALEJ

16. DALEJ Pasy radiacyjne Van Allena. Rysunek ilustruje, w jaki sposób pole magnetyczne dipola ziemskiego staje się pułapką dla elektronów i jonów dodatnich. W takim polu magnetycznym cząstki wirują wokół linii magnetycznych, oscylują wzdłuż tych linii pomiędzy punktami odbicia na małych wysokościach, oraz dryfują po zamkniętych trajektoriach wokół Ziemi. Tak powstają pasy radiacyjne

17. Powrót do menu Bieguny magnetyczne Ziemi Dipol magnetyczny umieszczony w środku Ziemi, nachylony względem osi obrotu o kąt 11,5°. Na rysunku zaznaczone są bieguny geograficzne, magnetyczne i geomagnetyczne oraz równik geograficzny, magnetyczny i geomagnetyczny

18. Pola: magnetyczne (stałe) i elektromagnetyczne (zmienne) oddziałują na organizmy żywe. Wszystko, co żyje na ziemi podlega oddziaływaniu pola magnetycznego. Dla niektórych gatunków zwierząt: owadów, ptaków czy ryb pole magnetyczne Ziemi stwarza możliwość bezbłędnej orientacji w przestrzeni (np. coroczne wędrówki ptaków do tych samych miejsc). W organizmach ich występują „biokompasy” sprzężone najprawdopodobniej z „zegarem biologicznym”. Ciekawym zjawiskiem są burze magnetyczne ,czyli gwałtowne zmiany ziemskiego pola magnetycznego wywołane aktywnością słoneczną zmieniając się co jedenaście lat. W czasie wzmożonej aktywności Słońca zdarzają się najczęściej trzęsienia Ziemi, katastrofalne susze, wzrasta zapadalność na choroby bakteryjne i wirusowe. Dzięki promieniowaniu elektromagnetycznemu Słońca docierającemu do Ziemi w postaci fal elektromagnetycznych o różnych długościach, mogło rozwinąć się na niej życie. Długotrwałe przebywanie w okolicach sztucznych źródeł pola elektromagnetycznego, jakimi są: stacje nadawcze radia i telewizji , aparaty medyczne, reklamy świetlne, stacje przekaźnikowe – transformatorowe, mogą spowodować liczne zaburzenia w funkcjonowaniu organizmu. DALEJ

19. BURZA MAGNETYCZNA Powrót do menu