Најважније из лекције
Основни појмови: Стални магнети поседују северни (\(\text{N}\)) и јужни (\(\text{S}\)) пол. Истоимени полови се одбијају, а разноимени привлаче. Немогуће је изоловати један магнетни пол.
Магнетно поље: Вртложно поље описано затвореним линијама силе (ван магнета од \(\text{N}\) ка \(\text{S}\), у магнету од \(\text{S}\) ка \(\text{N}\)). Јачина поља одређује се магнетном индукцијом (\(\vec{B}\)) у јединицама тесла (\(\text{T}\)) и магнетним флуксом (\(\Phi\)).
Материјали: Феромагнетици (гвожђе, никл, кобалт) се јако магнетишу и појачавају поље; изнад Киријеве температуре губе магнетна својства.
Магнетизам Земље: Земља делује као магнетни дипол. Северни пол магнетне игле показује географски север јер се на северу Земље заправо налази њен јужни магнетни пол.
Магнетно поље: Вртложно поље описано затвореним линијама силе (ван магнета од \(\text{N}\) ка \(\text{S}\), у магнету од \(\text{S}\) ка \(\text{N}\)). Јачина поља одређује се магнетном индукцијом (\(\vec{B}\)) у јединицама тесла (\(\text{T}\)) и магнетним флуксом (\(\Phi\)).
Материјали: Феромагнетици (гвожђе, никл, кобалт) се јако магнетишу и појачавају поље; изнад Киријеве температуре губе магнетна својства.
Магнетизам Земље: Земља делује као магнетни дипол. Северни пол магнетне игле показује географски север јер се на северу Земље заправо налази њен јужни магнетни пол.
Магнети су тела која имају својство да привлаче магнетне материјале (гвожђе, никл, кобалт и њихове легуре).
Према пореклу се деле на природне (руда магнетит) и вештачке (настали у јаким магнетним пољима, нпр. од челика).
Сваки магнет има два пола: северни пол (\(\text{N}\)) и јужни пол (\(\text{S}\)).
Магнетне полове је немогуће раздвојити! Пресецањем магнета увек настају два нова магнета, при чему сваки део задржава и северни и јужни пол.
Закон магнетног међуделовања: Истоимени магнетни полови се одбијају (\(\text{N}-\text{N}\), \(\text{S}-\text{S}\)), а разноимени магнетни полови се привлаче (\(\text{N}-\text{S}\)).
Ако шипкасти магнет пресечемо на два једнака дела, колико укупно северних полова ћемо имати након пресецања?
Пресецањем добијамо два нова, потпуна магнета. Сваки од њих има по један северни и један јужни пол, па ћемо након пресецања имати укупно два северна пола (и два јужна).
Магнетно поље је посебан облик материје преко ког се преноси магнетно деловање у простору око магнета.
Линије магнетног поља су замишљене затворене криве линије којима се графички приказује магнетно поље.
Усмереност линија:
- Ван магнета: линије су усмерене од северног (\(\text{N}\)) ка јужном (\(\text{S}\)) полу.
- Унутар магнета: линије су усмерене од јужног (\(\text{S}\)) ка северном (\(\text{N}\)) полу.
За разлику од линија електричног поља, линије магнетног поља су затворене (немају почетак ни крај). Због тога је магнетно поље вртложно поље.
Густина линија: На местима где су линије гушће поље је јаче (најјаче је у близини полова магнета).
Како се оријентише северни пол мале магнетне игле постављене у магнетно поље?
Северни пол магнетне игле оријентише се у смеру линије магнетног поља у тој тачки (показује смер од \(\text{N}\) ка \(\text{S}\) полу спољашњег магнета).
Магнетна индукција (\(\vec{B}\)) је векторска физичка величина којом се описује јачина и смер магнетног поља у било којој тачки простора.
Јединица за магнетну индукцију у Међународном систему јединица (SI) је тесла (\(\text{T}\)):
\[ [\vec{B}] = \text{T} \]
Правац и смер вектора \(\vec{B}\): Правац се поклапа са правцем тангенте на линију магнетног поља у тој тачки, а смер је исти као смер линије поља.
Магнетни флукс (\(\Phi\)) је скаларна физичка величина сразмерна укупном броју линија магнетног поља које пролазе кроз одређену површину.
Која физичка величина представља векторски, а која скаларни опис магнетног поља?
Векторски опис магнетног поља је магнетна индукција (\(\vec{B}\)), а скаларни опис је магнетни флукс (\(\Phi\)).
Сви материјали који мењају спољашње магнетно поље називају се магнетици и деле се у три групе:
| Врста материјала | Особине у магнетном пољу | Примери |
|---|---|---|
| Феромагнетици | Значајно појачавају спољашње поље (и до више стотина хиљада пута); лако се магнетишу. | Гвожђе, никл, кобалт, челик |
| Парамагнетици | Незнатно појачавају спољашње магнетно поље. | Алуминијум, платина, ваздух |
| Дијамагнетици | Незнатно слабе спољашње магнетно поље. | Бакар, злато, сребро, вода |
Ако се феромагнетни материјал загреје изнад карактеристичне температуре (тзв. Киријева температура), он неповратно губи своја трајна магнетна својства.
Сила између сталног магнета и ненамагнетисаног феромагнетног тела (нпр. ексера) увек је привлачна јер магнет у њему индукује супротан пол.
Земља се понаша као огроман шипкасти магнет који око себе ствара сопствено магнетно поље.
Однос географских и магнетних полова Земље:
- У близини Северног географског пола налази се Јужни магнетни пол Земље.
- У близини Јужног географског пола налази се Северни магнетни пол Земље.
Компас: Инструмент за оријентацију чија је магнетна игла лака и окретна. Пошто се супротни полови привлаче, северни пол (\(\text{N}\)) магнетне игле привучен је јужним магнетним полом Земље и показује ка географском северу.
Угао деклинације је угао између осе ротације Земље (географске осе) и осе магнетног поља Земље.
Поларна светлост (Аурора): Магнетно поље Земље скреће наелектрисане честице Сунчевог ветра ка половима. Њихов судар са атомима горњих слојева атмосфере изазива светлосну појаву познату као aurora borealis (на северу) и aurora australis (на југу).
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Који пол магнетне игле компаса показује географски север Земље и зашто?
Географски север показује северни пол (\(\text{N}\)) магнетне игле. Разлог је то што се у близини Северног географског пола налази Јужни магнетни пол Земље, а разноимени полови се међусобно привлаче (\(\text{N}\) пол игле привлачи \(\text{S}\) магнетни пол планете).
Задатак 2 (средњи): Како се разликује кретање линија магнетног поља кроз простор изван магнета у поређењу са унутрашњошћу самог магнета?
Линије магнетног поља су затворене криве:
1. Изван магнета: усмерене су од северног пола (\(\text{N}\)) ка јужном полу (\(\text{S}\)).
2. Унутар магнета: затварају круг и иду од јужног пола (\(\text{S}\)) ка северном полу (\(\text{N}\)).
1. Изван магнета: усмерене су од северног пола (\(\text{N}\)) ка јужном полу (\(\text{S}\)).
2. Унутар магнета: затварају круг и иду од јужног пола (\(\text{S}\)) ка северном полу (\(\text{N}\)).
Задатак 3 (средњи): Зашто се комад стакла не привлачи са магнетом, док се комад гвожђа привлачи?
Гвожђе је феромагнетик – када се нађе у магнетном пољу магнета, оно се јако намагнетише стварајући супротан магнетни пол на страни према магнету, што доводи до јаког привлачења. Стакло није магнетни материјал (не испољава феромагнетна својства) и не може се значајно намагнетисати.
Задатак 4 (тежак): Челична шипка је трајно намагнетисана. Након што је загрејана пламеном до усијања и охлађена, више не привлачи гвоздене спајалице. Објаснити физички узрок ове појаве.
Челик је феромагнетни материјал. При загревању на температуру вишу од Киријеве температуре, топлотно кретање атома нарушава уређену магнетну структуру материјала. Због тога материјал губи своја стална магнетна својства (долази до размагнетисавања) и више не може деловати као стални магнет.
