-
summ
er school 2013
grad Magnesia u Maloj Aziji - nalazite magnetita legenda:
pastira Magnusa s Krita - okovana obua i pastirski tap
privueni magnetskom rudom (magnetitom Fe3O4) Kina, 13. vijek
p.n.e. koritenje magnetne igle Tales iz Mileta, 6. st. p.n.e. Grka;
Indija, Kina kompas: Kina (1. i 2. st. p.n.e.); Evropa 12.
vijek
Istorijski pregled nauke o magnetima
Kineski kompas
-
summ
er school 2013
Petrus Peregrinus (franc. Pierre de Maricourt) 1269. g. Epistola
deMagnete - prva eksperimentalna istraivanja o magnetizmu
Vilijam Gilbert 1600. godine napisao revolaucinarnu studiju
DeMagnete - postavio je osnove dananjih saznanja o
magnetizmu;opisuje sva dotadanja saznanja o magnetizmu, nabraja sve
izvedeneeksperimente
Gilbert je izradio je kuglu od magnetita: Zemlja ogromni magnet
smagnetnim polovima i postavio osnove geomagnetizma
Istorijski pregled naziv magnet
-
summ
er school 2013 Hans Kristian Oersted 1820 postavio je kompas
blizu ice koju je spojio
na bateriju. Kad je struja potekla icom, igla se pomakla.
Oersted je prvipokazao da elektrina struja proizvodi magnetno
polje
Andre Maria Amper (1820) otkrio je postojanje elektromagnetne
silemeu provodnika kroz koje protie struja i injenicu da se gusto
motanazavojnica ponaa kao cilindrini magnetni tap
Istorijski pregled naziv magnet
-
summ
er school 2013
Magneti su predmeti koji imaju osobine privlaenja eljeznih
predmeta Vrste magneta:
1. Prirodni magneti eljezne rude (nikal, kobalt, i njihove
legure)2. Vjetaki magneti:
- Permanentni (stalni) magneti posebne eljezne rude
(tvrdiferomagnetni materijali)- Elektromagneti - zavojnica s
jezgrom od mekog magnetnog
eljeznog materijala
Vrste magneta
-
summ
er school 2013
Svaki magnet ima svoje magnetne polove, sjeverni (N) i juni (S)
Istoimeni polovi se odbijaju, a raznoimeni privlae. to je vee
rastojanje izmeu polova, dejstvo sile je manje Ako se magnet u
obliku ipke podjeli nastaju dva nova manja magneta.
Daljom dibom dobijaju se samo jo manji magneti sa po dva pola.
Magneti sa samo jednim polom ne mogu se fiziki ostvariti
Osobine stalnih magneta
-
summ
er school 2013
Magnetno polje je prostor u kome se osjea djelovanje magnetne
sile Postojanje magnetnog polja prezentuje se linijama magnetnog
polja ili
linijama magnetnog fluksa Magnetske silnice su u sebe zatvorene
linije bez poetka i zavretka Gustina silnica odreuje jainu polja, a
tangente na silnicu odreuje
smjera polja Izvor magnetnog polja moe biti stalni magnet ili
provodnik sa strujom
Pojam magnetnog polja
-
summ
er school 2013 Homogeno magnetno polje je polje ije su silnice
paralelne i
jednako udaljene jedna od druge, Kod nehomogenog magnetnog polja
silnice su neravnomjerno i
neparalelno rasporeene oko magnetnog izvora
Homogrno i nehomogeno magnetno polje
-
summ
er school 2013 Magnetni fluks [1 Wb - Veber] predstavlja ukupni
broj magnetnih
silnica koje izlaze iz magnetskog pola stalnog magneta Broj
silnica magnetnog gluksa koje prolaze kroz posmatranu
povrinu S predstavlja magnetnu indukciju B [1T - Tesla]
(gustinumagnetnog fluksa)
Osnovne veliine u magnetnom polju
[ ]1 11WbB T Tesla
S s
= = =
[ ]1B S Wb Veber = =
-
summ
er school 2013 Magnetno polje uspostavljeno u nekom materijalu
(sredini)
razlikuje se u poreenju sa istim u vakuumu Materijali koji
znaajno utiu na magnetno polje nazivaju se
magnetici U magneticima je magnetna indukcija B razliita od
magnetne
indukcije u vakuumu B0 Sami magnetici prelaze u stanje
namagnetisanja i daju dopunsku
magnetnu indukciju B Magnetna indukcija B u nekom magnetiku
jednaka je vektorskom
zbiru magnetne indukcije u vakuumu B0 i dopunske
magnetneindukcije B
Magnetna indukcija B u materijalima
'
0B B B= +
-
summ
er school 2013
Rezultujua magnetna indukcija B' samih magnetnih dipola
materijalasrazmjerna je spoljanjoj magnetnoj indukciji B0 u vakuumu
:
m magnetna susceptibilnost (osjetljivost) materijala
Relativna magnetna permeabilnost r pokazuje koliko se
putamagnetna indukcija B u nekom materijalu promjeni u odnosu
namagnetnu idnukciju B0 u vakuumu
Magnetna indukcija B u materijalima
'
0mB B=
( )0 0 01m mB B B B = + = + 0rB B=
-
summ
er school 2013 Prema vrijednosti relativne magnetne
permeabilnosti r materijali se
mogu podijeliti u tri osnovne vrste:1. Dijamagnetici su
materijali iji atomi i molekuli nemaju stalne
magnetne momente. Pod dejstvom vanjskog polja u njima se
indukuju(stvaraju) magnetni dipoli suprotno orijentisani od B0
magnetnaindukcija je u njima neznatno oslabljena
U ove materijale ubrajamo: bakar (r = 0,999991), srebro, cink,
zlato Nakon uklanjanja vanjskog polja dijamagnetici se vraaju u
prethodno
stanje stanje bez usmjerenih magnetnih momenata (tanije,
magnetnimomenti su potpuno haotino usmjereni)
Dijamagnetici se ne mogu namagnetisati
Magnetna indukcija B u materijalima
1r
-
summ
er school 20132. Paramagnetici su materijali iji atomi posjeduju
permanentni
magnetni moment (nespareni elektroni), a koji se u
prisustvuspoljanjeg polja djelimino orijentiu u smijeru vanjske
magnetneindukcije B0 polje je u njima neznatno pojaano
U ove materijale ubrajamo: aluminijum (r = 1,00002), volfram,
platina,krom
Nakon uklanjanja vanjskog polja paramagnetici se vraaju u
prethodnostanje stanje bez usmjerenih magnetnih momenata (tanije,
magnetnimomenti su potpuno haotino usmjereni)
Paramagnetici se ne mogu namagnetisati
Magnetna indukcija B u materijalima
1r
>
-
summ
er school 2013
3. Feromagnetici su materijali iz grupe jakih magnetika koji
posjedujupermanentne magnetne momente koji su, usljed meusobne
interakcijeparalelno usmjereni unutar malih oblasti, tzv. domena u
materijalu.Usljed djelovanja spoljanjeg polja feromagnetik se
trajnonamagnetie (postaje permanentni magnet)
U ove materijale ubrajamo: eljezo, nikal, kobalt i njihove
legure (100 >
Meko
eljezo
Plastika
(bez efekta)
-
summ
er school 2013
Godine 1821. Ersted je otkrio da magnetna igla (kompas) skree sa
pravca sever-jug, ako se u njenoj blizini nalazi provodnik kroz
koji protie elektrina struja
Elektrina struja u okolnom prostoru stvara magnetno polje
Eksperimenti ukazuju da ovo magnetno polje, stvoreno strujom ima
sve
osobine magnetnog polja koje potie od permanentnog magneta
Elektromagnetizam
Erstedov eksperiment
-
summ
er school 2013 Struja I koja tee kroz usamljeni provodnika u
njegovoj okolini
stvara magnetno polje ije su linije koncentrine krunice Smijer
polja odreuje se pravilom desne ruke: Obuhvatimo
provodnik tako da izprueni palac pokazuje smijer struje,
tadasavijeni prsti pokazuju smijer silnica magnetnog polja
Magnetno polje ravnog provodnika sa strujom
-
summ
er school 2013
Rezultantno magnetno polje zavojnice odreuje se pravilom
desneruke: Obuhvatimo zavojnicu tako da savijeni prsti desne ruke
pokazujusmijer struje kroz navoje, tada isprueni palac desne ruke
pokazujesmijer magnetnog polja
Ako se zavojnica namota na nekom feromagnetnom materijalu
veinasilnica magnetnog fluksa prolazi kroz feromagnetni materijal,
a samomali dio kroz okolni vazduh
Magnetno polje zavojnice sa strujom
-
summ
er school 2013
Primjer:Magnetni fluks i magnetna indukcija
-
summ
er school 2013Primjer:
Magnetni fluks i magnetna indukcija
-
summ
er school 2013
U praktinim primjenama magneta magnetne strukture se koriste
zaprovoenje i oblikovanje silnica magnetnog polja
Takve strukture se zovu magnetna kola Magnetna kola nalazimo u
motorima, generatorima, tvrdim diskovima
raunara, magnetnim memorijskim trakama, ...
Magnetno kolo
Zvuni
talasi
Mikrofon
Pojaava
Magnetna
traka
Smijer kretanja trake
Magnetna
traka
Glava za snimanje
Snimanje zvuka na magnetnu traku
-
summ
er school 2013
Magnetno kolo praktine primjene
Reprodukcija zvuka samagnetne trake
Zvunik
-
summ
er school 2013
Magnetna kola u optem sluaju mogu biti sastavljena od
razliitihmaterijala: liveno eljezo, laminirani elik, zrani
procjep,...
Ako jedan te isti magnetni fluks protie kroz sve dijelove kola,
tadase takvo kolo naziva serijsko magnetno kolo
Ako magnetno kolo posjeduje grane koje omoguavaju
grananjemagnetnog fluksa onda se takvo kolo naziva paraleleno
magnetnokolo
erijska i paralelna magnetna kola
1 2 3 = +
-
summ
er school 2013 Struja I koja protie kroz namotaj sa N zavoja su
magnetnom kolu
stvara magnetni fluks Proizvod struje I i broja navojaka N
predstavlja magnetomotornu silu F
Magnetno kolo sa jednosmjernom pobudom
( )F N I Amper zavoja=
F N I=
-
summ
er school 2013
Analogno elektrinoj otpornosti i magnetno kolo posjeduje
otpornostkojom se protivi proticanju magnetnog fluksa . Ta
otpornost se nazivamagnetna reluktansa Rm:
Otpor magnetnog kola - reluktansa
( )/m lR Amper zavoja WbS=
-
summ
er school 2013
Veza izmeu magnetnog fluksa , magnetomotorne sile (mms) F
ireluktanse R poznata je kao Omov zakon u magnetnom kolu:
Omov zakon u magnetnom kolu
[ ]m
F WbR
= [ ].mF R A zav= [ ]. /m FR A zav Wb=
F N I=
m
lRS
=
-
summ
er school 2013
Omov zakon u magnetnom kolu
Primjer:
-
summ
er school 2013
Odnos izmeu primjenjene magnetomotorne sile (mms) F i
srednjeduine magnetnog kola l predstavlja jainu magnetnog kola
H
Jaina magnetnog polja H
.F N I A zavHl l m
= =
Velika srednja duina magnetnog kola Mala srednja duina magnetnog
kola
-
summ
er school 2013 Jednaina moe se napisati u obliku:
Po analogiji sa elektrinim kolom, ako magmetomotorna sila (mms)
NIpredstavlja izvor, onda proizvod Hl predstavlja pad
magnetomotornesile (magnetni napon)
Magnetno kolo se po analogiji sa elektrinim moe
predstavitielvivalentnom emom
Jaina magnetnog polja H pad mms
N IHl
= N I H l =
-
summ
er school 2013
Amperov zakon je odreen eksperimentalno i
predstavljageneraliazaciju veze izmeu magmetomotornih sila (mms) NI
imagnetnih napona Hl
Amperov zakon u magnetnom kolu
Amperov zakon glasi: U zatvorenom magnetnom kolu
sumamagnetomotornih sila NI jednaka je sumi magnetnih napona Hl
N I H l = 0N I H l =
elj elj vaz vaz el elN I H l H l H l = + +
l ellelj
lvaz
NI
HeljHvaz Hel
-
summ
er school 2013Primjer:
Amperov zakon u magnetnom kolu
-
summ
er school 2013Primjer:
Amperov zakon u magnetnom kolu
-
summ
er school 2013
Primjer:Amperov zakon u magnetnom kolu
-
summ
er school 2013Primjer:
Amperov zakon u magnetnom kolu
-
summ
er school 2013Primjer:
Amperov zakon u magnetnom kolu
-
summ
er school 2013
Primjer:Amperov zakon u magnetnom kolu
-
summ
er school 2013Primjer:
Amperov zakon u magnetnom kolu
-
summ
er school 2013Primjer:
Amperov zakon u magnetnom kolu
-
summ
er school 2013 Na osnovu Omovog zakona u magnetnom kolu vai:
Zamjenom Omov zakon postaje: Zamjenom magnetne reluktanse u
posljedni izraz dobija se:
Sreivanjem posljednjeg izraza dobija se veza izmeu B i H:
Kod feromagnetnih materijala magnetna permeabilnost
nijekonstantna i teko se analitiki izraunava
Veza izmeu B i H obino se daje grafikim putem preko
krivemagnetizacije
Veza izmeu B i H
mR N I =
N I H l = mR H l =
l H lS
=
H B HS
= =
-
summ
er school 2013
Veza izmeu B i H
Liveno eljezo
Liveni elik
Laminirani elik
(Az/m)
-
summ
er school 2013
Veza izmeu B i H
Primjer:
-
summ
er school 2013
Elektromagneti se koriste u relejima, solenoidima kunim
zvoncima,magnetima za dizanje tereta, itd...
Mehanika sila kod elektromahnetnih releja koja pokree kotvu
izatvara kontakte releja data je izrazom:
Elektromehanika sila elektromagneta
Opruga
JaramKotva Izolacija
Kontakti
Namotaj
Potroa
Ebat+
[ ]2
02g gB SF N Njutn
=
Bg Jaina magnetneindukcije u zranomzazoru releja
Sg popreni presjekzranog zazora
-
summ
er school 2013
Elektromehanika sila elektromagneta
Primjer:
-
summ
er school 2013
Elektromehanika sila elektromagneta
Primjer:
