Најважније из лекције
Магнети: Сваки магнет има два недељива пола (\(\text{N}\) и \(\text{S}\)); истоимени се одбијају, а разноимени привлаче. Линије поља ван магнета иду од \(\text{N}\) ка \(\text{S}\).
Величине: Магнетна индукција \(\vec{B}\) (векторска величина, јединица тесла \([\text{T}]\)); магнетни флукс \(\Phi\) (јединица вебер \([\text{Wb}]\)).
Земљино поље: Северни географски пол је приближно Јужни магнетни пол Земље, што омогућава навигацију помоћу компаса.
Електромагнетизам: Свако наелектрисање у кретању ствара магнетно поље (Ерстед). Соленоид са гвозденим језгром чини електромагнет.
Амперова сила: На струјни проводник у пољу делује сила \(F = I \cdot l \cdot B\) (за проводник нормалан на \(\vec{B}\)). Смер силе се одређује правилом три прста. Паралелне струје истог смера се привлаче, а супротног одбијају.
Величине: Магнетна индукција \(\vec{B}\) (векторска величина, јединица тесла \([\text{T}]\)); магнетни флукс \(\Phi\) (јединица вебер \([\text{Wb}]\)).
Земљино поље: Северни географски пол је приближно Јужни магнетни пол Земље, што омогућава навигацију помоћу компаса.
Електромагнетизам: Свако наелектрисање у кретању ствара магнетно поље (Ерстед). Соленоид са гвозденим језгром чини електромагнет.
Амперова сила: На струјни проводник у пољу делује сила \(F = I \cdot l \cdot B\) (за проводник нормалан на \(\vec{B}\)). Смер силе се одређује правилом три прста. Паралелне струје истог смера се привлаче, а супротног одбијају.
Стални магнети су тела која показују трајна магнетна својства и око себе стварају магнетно поље којим привлаче магнетне материјале (гвожђе, никл, кобалт и њихове легуре). Деле се на природне (руда магнетит) и вештачке.
Магнетни полови: Сваки магнет има два пола – северни (\(\text{N}\)) и јужни (\(\text{S}\)). Истоимени полови се међусобно одбијају (\(\text{N}-\text{N}\), \(\text{S}-\text{S}\)), а разноимени се привлаче (\(\text{N}-\text{S}\)).
Магнетни полови су недељиви! Пресецањем магнета не могу се раздвојити северни и јужни пол, већ се увек добијају нови магнети са оба пола.
Линије магнетног поља: Затворене криве линије (магнетно поље је вртложно). Ван магнета усмерене су од северног (\(\text{N}\)) ка јужном (\(\text{S}\)) полу, а унутар магнета од јужног (\(\text{S}\)) ка северном (\(\text{N}\)) полу. Густина линија одређује јачину поља – поље је најјаче око полова где су линије најгушће.
Шта се дешава са половима ако се један шипкасти магнет пресече на три једнака дела?
Добијају се три мања независна магнета, при чему сваки део задржава и северни (\(\text{N}\)) и јужни (\(\text{S}\)) пол.
Магнетна индукција (\(\vec{B}\)) је векторска физичка величина која описује јачину, правац и смер магнетног поља у свакој тачки простора. Правац вектора \(\vec{B}\) поклапа се са правцем тангенте на линију магнетног поља, а смер одговара смеру саме линије поља.
Мерна јединица за магнетну индукцију је тесла (\(\text{T}\)).
Магнетни флукс (\(\Phi\)) је скаларна физичка величина сразмерна укупном броју линија магнетног поља које пролазе кроз дату површину.
Мерна јединица за магнетни флукс је вебер (\(\text{Wb}\)).
Како се назива векторска величина којом се описује магнетно поље и која је њена јединица у Међународном систему (SI)?
То је магнетна индукција (\(\vec{B}\)), а њена јединица је тесла (\(\text{T}\)).
Земља се понаша као велики магнет. У близини Северног географског пола налази се Јужни магнетни пол Земље, а у близини Јужног географског пола налази се Северни магнетни пол Земље.
Компас: Инструмент за оријентацију на Земљи. Магнетна игла се поставља у правац линија магнетног поља Земље, тако да њен северни пол (\(\text{N}\)) показује према Северном географском полу Земље (привлачи га Јужни магнетни пол Земље).
Географска и магнетна оса Земље не поклапају се у потпуности; угао између њих назива се угао деклинације. Магнетно поље Земље штити биосферу од наелектрисаних честица Сунчевог ветра, чијом интеракцијом са горњим слојевима атмосфере настаје поларна светлост (аурора).
Зашто се северни пол магнетне игле компаса окреће ка северу Земље?
Северни пол магнетне игле привлачи разноимени пол Земљиног магнета, а то је Јужни магнетни пол Земље који се налази у близини Северног географског пола.
Електрична струја (наелектрисане честице у кретању) ствара магнетно поље око проводника (Ерстедов оглед).
Праволинијски проводник: Линије магнетног поља имају облик концентричних кружница са центром у проводнику.
Правило десне руке за праволинијски проводник: Ако десном шаком обухватимо проводник тако да палац показује смер струје (\(I\)), савијени прсти показују смер линија магнетног поља (\(\vec{B}\)).
Правило десне руке за праволинијски проводник: Ако десном шаком обухватимо проводник тако да палац показује смер струје (\(I\)), савијени прсти показују смер линија магнетног поља (\(\vec{B}\)).
Соленоид (завојница): Проводник савијен у велики број спиралних намотаја. Унутар соленоида поље је хомогено (линије су паралелне и једнако густе). Када савијени прсти десне руке прате смер струје у намотајима, испружени палац показује смер поља унутар соленоида (северни пол).
Електромагнет: Соленоид са језгром од меког гвожђа. Испољава магнетна својства само док кроз намотаје тече струја (привремени магнет са могућношћу контроле јачине поља). Примењује се у електричним звонима, телекомуникацијама, дизалицама и електромоторима.
Како се мења магнетно поље соленоида ако се у њега убаци гвоздено језгро и појача јачина струје?
Магнетно поље се значајно појачава убацивањем гвозденог језгра и повећањем јачине струје.
Када се проводник кроз који тече електрична струја нађе у спољашњем магнетном пољу, на њега делује магнетна (Амперова) сила.
\[ F = I \cdot l \cdot B \]
\(F\) – магнетна сила (\(\text{N}\)); \(I\) – јачина струје кроз проводник (\(\text{A}\)); \(l\) – дужина дела проводника у пољу (\(\text{m}\)); \(B\) – магнетна индукција (\(\text{T}\)). Формула важи када је проводник нормалан на правац линија магнетног поља.
Правило три прста десне руке: Поставимо три прста десне шаке међусобно нормално – кажипрст у смеру струје (\(I\)), средњи прст у смеру магнетне индукције (\(\vec{B}\)), тада палац показује смер магнетне силе (\(\vec{F}\)).
Узајамно деловање два струјна проводника:
- Струје истог смера \(\implies\) проводници се привлаче.
- Струје супротног смера \(\implies\) проводници се одбијају.
На овом принципу раде електромотори – струјни рам у магнетном пољу се обрће под дејством магнетних сила, чиме се електрична енергија претвара у механички рад.
Задаци за вежбање
Лаки задатак: Кроз проводник дужине \(0{,}5\text{ m}\) тече струја јачине \(3\text{ A}\). Проводник је постављен нормално на линије хомогеног магнетног поља индукције \(0{,}4\text{ T}\). Израчунај интензитет магнетне силе која делује на проводник.
Подаци: \(l = 0{,}5\text{ m}\), \(I = 3\text{ A}\), \(B = 0{,}4\text{ T}\).
Применом Амперовог закона: \[ F = I \cdot l \cdot B \] \[ F = 3\text{ A} \cdot 0{,}5\text{ m} \cdot 0{,}4\text{ T} = 0{,}6\text{ N} \] Одговор: Интензитет магнетне силе је \(0{,}6\text{ N}\).
Применом Амперовог закона: \[ F = I \cdot l \cdot B \] \[ F = 3\text{ A} \cdot 0{,}5\text{ m} \cdot 0{,}4\text{ T} = 0{,}6\text{ N} \] Одговор: Интензитет магнетне силе је \(0{,}6\text{ N}\).
Средњи задатак: Проводник дужине \(40\text{ cm}\) налази се у хомогеном магнетном пољу нормално на линије поља. Када кроз проводник протиче струја одређене јачине, на њега делује сила од \(0{,}8\text{ N}\). Колика је јачина струје у проводнику ако је магнетна индукција поља \(0{,}5\text{ T}\)?
Подаци: \(l = 40\text{ cm} = 0{,}4\text{ m}\), \(F = 0{,}8\text{ N}\), \(B = 0{,}5\text{ T}\).
Из формуле за магнетну силу изражавамо јачину струје \(I\): \[ F = I \cdot l \cdot B \implies I = \frac{F}{l \cdot B} \] \[ I = \frac{0{,}8\text{ N}}{0{,}4\text{ m} \cdot 0{,}5\text{ T}} = \frac{0{,}8}{0{,}2} = 4\text{ A} \] Одговор: Јачина електричне струје у проводнику је \(4\text{ A}\).
Из формуле за магнетну силу изражавамо јачину струје \(I\): \[ F = I \cdot l \cdot B \implies I = \frac{F}{l \cdot B} \] \[ I = \frac{0{,}8\text{ N}}{0{,}4\text{ m} \cdot 0{,}5\text{ T}} = \frac{0{,}8}{0{,}2} = 4\text{ A} \] Одговор: Јачина електричне струје у проводнику је \(4\text{ A}\).
Тежи задатак: Два паралелна проводника налазе се на малом растојању. Кроз први тече струја од \(2\text{ A}\) одоздо нагоре, а кроз други струја од \(5\text{ A}\) одозго надоле.
а) Како међусобно делују ови проводници?
б) Шта ће се десити са смером магнетне силе ако у другом проводнику променимо смер струје?
а) Како међусобно делују ови проводници?
б) Шта ће се десити са смером магнетне силе ако у другом проводнику променимо смер струје?
а) Пошто струје у проводницима теку у супротним смеровима, проводници се одбијају магнетним силама једнаког интензитета.
б) Променом смера струје у другом проводнику обе струје ће тећи у истом смеру (одоздо нагоре), па ће проводници почети да се привлаче.
б) Променом смера струје у другом проводнику обе струје ће тећи у истом смеру (одоздо нагоре), па ће проводници почети да се привлаче.
