Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Campul magnetic

239 views

Published on

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Campul magnetic

  1. 1. Titlul :“Câmp magnetic” Nume :Mici Mihaela Georgiana Clasa :a X a Stiințe Data :18.05.2015 Profesor :Apostol Ghiță
  2. 2. Câmpul magnetic este o formă de existență a materiei care se manifestă prin acțiunea asupra acului magnetic sau aspura conductoarelor parcuse de curent electric. Poate fi măsurat cu magnetometrul.Mărimea care măsoară interacțiunea dintre câmp magnetic și un material se numește susceptibilitate magnetică.Câmpul magnetic și câmpul electric sunt cele două componente ale câmpului electromagnetic. Prin variația lor, cele două câmpuri se influențează reciproc și astfel undele electrice și magnetice se pot propaga liber în spațiu sub formă de unde electromagnetice. Câmpul magnetic generat de magneţi permanenţi a fost cunoscut din antichitate. Se ştie că folosind substanţe care conţin fier, cobalt şi nichel putem construi magneţi permanenţi care atrag fierul. Există dovezi care atestă faptul că busola, ca prim instrument magnetic, a fost cunoscută cu aproximatv 2500 ani înaintea erei noastre de către chinezi, dar cauzele rotirii acului magnetic au fost elucidate abia în anul 1600 de către medicul şi fizicianul englez W. Gilbert. Câmpul magnetic
  3. 3. Aproape 4000 de ani s-a folosit busola în scopuri practice, în special pentru orientarea pe mări şi oceane, crezând că acul busolei se orientează spre un punct de pe firmament, adică spre steaua polară. În anul 1600 W. Gilbert a arătat că Pământul este el însuşi un magnet permanent şi că acul busolei se orientează în lungul liniilor de câmp magnetic terestru. Gilbert a fost primul care a introdus noţiunea de pol magnetic, a descoperit fenomenul de atracţie şi de repulsie a polilor magnetici şi fenomenul de magnetizare prin inducţie. Printr-o convenţie internaţională s-a stabilit ca vârful acului magnetic ce se îndreaptă spre polul nord geografic al Pământului să fie denumit polul nord iar celălalt, polul sud. Pe baza studiilor lui W. Gilbert se ajunsese la următoarele concluzii: I. orice magnet permanent are doi poli N-S liniile câmpului magnetic ies din polul N, intră în polul S şi se închid în interiorul magnetului II. sensul liniilor de câmp magnetic este indicat de polul nord al acului magnetic, tangent la linia de câmp III. polul nord şi polul sud ai unui magnet permanent nu pot fi separaţi prin nici-un fel de divizare a magnetului IV. fenomenele magnetice nu ar fi avut nici-o legătură cu alte fenomene cunoscute ( gravitaţionale, electrice, etc.) William Gilbert
  4. 4. Prima legatură între magnetism și electricitate a fost făcută prin intermediul experimentelor fizicianului danez Hans Christian Orsted,care în1819 a descoperit că un ac magnetic poate fi deviat cu ajutorul unui conductor sub tensiune electrică. La o săptâmană de la aflarea acestei descoperiri. Andre Marie Ampereva demonstră că doi conductori purtători de curent electric se vor comporta ca cei doi poli ai unui magnet. În1831 fizicianul și chimistul englez Michael Faraday adescoperit că un curent electric poate fi indus într-un fir și fără conectarea acestuia la o baterie,fie prin mișcarea unui magnet,fie prin plasarea altui conductor cu un curent variabil în vecinătatea conductorului în care se dorește generat curentul. Legătura dintre electricitate și magnetism poate fi cel mai bine redată în termenia socială și câmpului magnetic sau forței ce va acționa într-un anume punct asupra unei sarcini electrice. Exemple:acemagnetice,piliturade fiersial teconductoare parcurse de curentul electric. Hans Christian Orsted Michael Faradey
  5. 5. Câmp magnetic terestru Forma si distribuția liniilor de câmp magnetic în spațiu depind de:-sursa care creează câmpul magnetic;-omogenitatea mediului în care se află sursa.
  6. 6. • Totalitatea liniilor de câmp magnetic formează SPECTRUL CÂMPULUI MAGNETIC Regula burghiului pentru un fir conductor:Sensul liniilor de câmp magnetic este sensul lin care trebuie rotit un burghiu, așezat de-a lungul conductorului,pentru a înainta în sensul curentului electric. Regula burghiului pentru o spiră: Sensul liniilor de câmp magnetic care străbat suprafața unei spire este sensul lin care înaintează un burghiu, așezat perpendicular pe planul spirei, dacă este rotitit în sensul curentului prin spiră.
  7. 7. Câmpul magnetic pentru un fir conductor parcurs de curent electric • Câmpul magnetic în jurul unui fir conductor parcurs de curent electric este format din cercuri concentrice cu centrul pe conductor,fiind amplasat într-un plan perpendicular pe conductor.
  8. 8. Câmp magnetic al unei spire parcurse de curent electric • Câmpul magnetic al unei spire (conductorcircular) parcurse de curent electric este format din două câmpuri magnetice generate de fiecare parte a spirei. Liniile de câmp magnetic se dispun precum zalele unui lanț.
  9. 9. Câmpul magnetic al unei bobine parcurse de curent electric • Câmpul magnetic este în interiorul bobinei parcurs de curent electric format din linii paralele și echidistante, ceea ce înseamnă că este un câmp magnetic uniform.
  10. 10. Descrierea cantitativă a Câmpului magnetic • Dacă în apropierea unui magnet permanent sau a unui conductor parcurs de curent electric se presară pilitură de fier, se constată că aceasta se distribuie pe anumite direcţii, aceleaşi ca şi acele magnetice. Pentru reprezentarea intuitivă a câmpului magnetic, la fel ca şi în cazul câmpului electric, se pot folosi linii de câmp. Spre deosebire de liniile câmpului electric, liniile câmpului magnetic sunt curbe închise. • Pentru descrierea cantitativă a câmpului magnetic se utilizează mărimea vectorială numită inducţie magnetică !B, care depinde şi de proprietatea mediului în care se propagă câmpul, prin mărimea µ numită permeabilitate magnetică. Permeabilitatea magnetică a vidului sau aerului are valoarea: • µ0=4p10-7 H/m • Pentru un mediu oarecare permeabilitatea magnetică este raportată de obicei la cea a vidului prin aşa-numita permeabilitate relativă: • Această mărime adimensională, arată de câte ori câmpul magnetic într-un mediu este mai puternic decât în vid (aer) dacă este produs de acelaşi sistem (magnet sau curent electric).
  11. 11. Câmpul magnetic produs de curentul electric • Câmpul magnetic produs de curentul electric • Imediat după descoperirea lui Oersted, fizicienii francezi Jean-Baptist Biot şi Felix Savart au efectuat în anul 1820 măsurări ale intensităţii câmpului magnetic generat de diferite configuraţii de conductori parcurşi de curenţi electrici, stabilind că intensitatea câmpului magnetic este proporţională cu intensitatea curentului electric prin conductor şi scade cu depărtarea faţă de acel conductor. • A. Curentul liniar • La trecerea unui curent electric printr-un conductor liniar, se generează în jurul acestuia un câmp magnetic de-a lungul întregului conductor, care are liniile de câmp circulare, concentrice cu conductorul. Inducţia magnetică produsă în vecinătatea conductorului, parcurs de curentul electric I, are expresia: Vectorul inducţie magnetică este orientat tangent la linia de câmp iar sensul se obţine cu regula burghiului, şurubului, sau a mâinii drepte. Reprezentarea vectorilor perpendiculari pe planul de studiu se face prin convenţiile următoare: • vectorii care ies din planul de reprezentare cu • vectorii care intră în planul de reprezentare cu
  12. 12. • B. Curentul circular (spira) • Un conductor circular, parcurs de un curent electric, va genera un câmp magnetic atât în interiorul spirei cât şi în afara ei. De obicei se ia în consideraţie numai intensitatea câmpului magnetic din centrul spirei, calculându-se cu formula: o unde R este raza spirei parcursă de curentul electric de intensitate I. o Direcţia câmpului este perpendiculară pe spiră iar sensul liniilor de câmp magnetic este stabilit cu ajutorul regulii burghiului sau a mâinii drepte.
  13. 13. • C. Multiplicatorul • Un sistem de spire paralele, parcurse de un curent electric, astfel încât diametrul spirelor să fie mai mare decât grosimea grupului de spire, se numeşte multiplicator,)încât câmpul magnetic este o multiplicare a câmpului creat de o singură spiră: D. Solenoidul (bobina) Un sistem de spire paralele parcurse de curent electric, încât lungimea grupului este mai mare decât diametrul acestora, formează un solenoid denumit şi bobină sau self. Câmpul magnetic creat este asemănător cu cel creat de un magnet permanent sub formă de bară. Liniile de câmp au circuit închis, încât în interior ele sunt paralele, inducţia câmpului magnetic creat în interior este dată de relaţia: Unde reprezintă lungimea bobinei iar N numărul de spire. Sensul liniilor de câmp magnetic din interiorul bobinei este obţinut cu ajutorul regulii burghiului sau a mâinii drepte.
  14. 14. • Pentru a exprima cantitativ proprietățile câmpului magnetic va trebui să definim o mărime fizică vectorială. • Noua mărime fizică, notată cu simbolul, se numește inducție magnetică. Fiecarui punct din câmpul magnetic îi corespunde o mărime vectorială numită inductie magnetică. Câmpul magnetic este un câmp vectorial care este descris cu ajutorul liniilor de câmp. Vectorul inducție magnetică este tangenta la linia de câmp în fiecare punct și are sensul liniei de câmp. Inductia magnetică poate fi definită de relația: B = F/I·l, în care se face I = 1A, l = 1m și atunci B = F, adică: inductția unui câmp magnetic uniform este o mărime vectorială numeric egală cu forța cu care câmpul magnetic acționează asupra unui conductor lung de 1m, prin care trece un curent de un amper, când este așezat perpendicular pe liniile câmpului magnetic. Unitatea de măsură a inducției magnetice in sistem international se numește tesla cu simbolul T. [B]SI = [F]SI/[I]SI·[l]· = N/A·m = T(tesla) • Câmpul magnetic uniform are inducția de 1 T daca exercită o forța de 1N pe fiecare metru din lungimea conductorului așezat perpendicular pe liniile de câmp prin care trece un curent de un amper. Pentru caracterizarea câmpului magnetic este necesar ca pe lângă inducția magnetică care este o marime care depinde si de proprietățile mediului, se introduce intensitatea câmpului magnetic notata cu H. Relatia intre cele două mărimi este B = μ·H = μo·μr·H • μ - permeabilitatea magnetica absoluta, ce caracterizeaza proprietatile magnetice ale unui mediu; μo = 4π·10-7 permeabilitatea magnetica a vidului.
  15. 15. • Intensitatea câmpului magnetic depinde numai de forma si dimensiunile circuitului, precum si de curentul din circuit fiind independent de substanta. De exeplu:a)Câmpul magnetic produs de un curent rectiliniu este caracterizat de linii de camp sub forma de cercuri concentrice in jurul conductorului. Pentru calculul câmpului magnetic din jurul unui conductor electric prin care circula curentul I, se foloseste circulatia câmpului magnetic definită ca o integrală curbilinie pe o curbă închisă. • Pentru a obține valoarea intensității câmpului magnetic la distanța r de un conductor se consider drept curba inchisă pentru calculul circulatiei câmpului magnetic. Pe aceasta curba câmpul magnetic este constant(H iese de sub operatorul de integrare), iar produsul scalar devine: • În concluzie:Din aceasta relatie se pate afla unitatea de masura pentru permeabilitatea magnetică a unui mediu: [μ]SI = [B]SI·[r]SI/[I]SI = N/A2 = H(Henry)/m • [r]SI/[I]SI = N/A2 = H(Henry)/m b)Intensitatea câmpului magnetic din centrul unei spire parcursă de un curent de intensitate I, are expresia:H = I/2r, iar inductia magnetica are modulul:B = μo·μr·I/2r,unde r este raza spirei. c)Intensitatea câmpului magnetic din interiorul unui solenoid parcurs de un curent de intensitate I se calculează folosind circulația câmpului magnetic:
  16. 16. • În figura a și b sensul curentului electric este indicat de săgeata de pe conductorul rectiliniu respectiv de pe spira, iar in figura c desenul este in secțiune, spirele sunt reprezentate prin cerculete, cerculetele cu plus arată că sensul curentului electric este de la ochiul observatorului spre desen, iar cerculetele cu un punct in centrul lor arată că sensul curentului este de la desen spre ochiul observatorului. a)Sensul liniilor câmpului magnetic al curentului electric liniar se determină cu regula burghiului: sensul liniilor câmpului magnetic al curentului electric liniar este sensul in care trebuie rotit burghiul așezat paralel cu conductorul, pentru a înainta în sensul curentului din conductor; b)Sensul liniilor de camp magnetic al curentului din spira este identic cu sensul de inaitare al burghiului asezat perpendicular pe planul spirei cand acesta este rotit in sensul curentului din spira; c)Sensul liniilor campului magnetic creat de curentul electric dintr-un solenoid (solenoidul este o bobina a carei lungime este mult mai mare decat diametrul unei spire) este identic cu sensul de inaintare al burghiului asezat perpendicular pe planul spirelor solenoidului cand burghiul este rotit in sensul curentului din spire.
  17. 17. • Observație!! • Dacă se schimbă sensul curentului care generează câmpul se schimbă si sensul linilor de câmp. Totalitatea liniilor de câmp formează spectrul magnetic care poate fi vizualizat cu ajutorul piliturii de fier.
  18. 18. • Biblografie: • http://camp-magnetic.blogspot.ro/ • http://www.scribd.com/doc/ • http://msabau.xhost.ro/ • http://www.scribd.com

×