MAGNETICKÉ POLE 2

15. prosince 2012 VY_32_INOVACE_170212_Magneticke_pole_2_DUM

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová.Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace.

Materiál byl vytvořen v rámci projektu OP VK 1.5 – EU peníze středním školám,registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.

1.Magnetické pole Země

2.Magnetizace

látky

3. Magnetické pole cívky

4. Elektromagnet

y

Už v 17. století W. Gillbert zjistil, že Země je obrovský magnet, který kolem sebe vytváří magnetické pole.

Co už víte o magnetickém poli Země?

Magnetické pole Země

Odpověď

• magnetické póly Země lze určit pomocí magnetky• severní pól magnetky směřuje přibližně k severnímu

zeměpisnému pólu, tedy ukazuje na jižní magnetický pól Země.

• u jižního pólu magnetky to platí opačně

Magnetické pole Země

dále

Animace magnetického pole Země

Obr.1

Oba magnetické póly se pohybují, za posledních 120 let urazil jižní magnetický pól asi 1000 km a severní magnetický pól dráhu 300 km. Podle měření se pohybují póly rychlostí až 15 km za rok. Při zvýšené sluneční aktivitě je pohyb pólů větší a značně chaotický.

Magnetické pole Země

dále

Dochází také k přepólování Země (jižní a severní pól si vymění polohu). K poslednímu přepólování došlo před 780 000 lety. Proces samotný trvá asi tisíc let.

Změny ovšem přicházejí nepravidelně a někdy i několikrát za milión let. Změny pólů lze pozorovat na starých horninách.

Obr. 2

Člověk se orientuje na zemském povrchu pomocí kompasu. Živočichové, například včely, mají v tělních buňkách částice Fe3O4, a proto dokážou vnímat magnetické pole a orientovat se podle něj.

Magnetické pole Země

dále

Obr. 3

Magnetické pole Země tvoří ochranný štít země. Toto pole vzniká v horké a tekuté vrstvě vnějšího jádra Země.

Je vodivé. Při pohybech se v něm indukuje elektrický proud, který zpětně způsobuje vznik silnějšího magnetického pole.

Magnetické pole chrání Zemi před rychlými částicemi přicházejícími od Slunce. Sluneční vítr se pohybuje rychlostí 500 km/s a deformuje magnetické pole Země.

Magnetické pole Země

dále

Na straně u Slunce má magnetické pole Země tvar rázové vlny a na druhé straně, odvrácené, dlouhý ohon. Nabité částice obtékají rázovou vlnu a vnikají do atmosféry.

Magnetické pole Země

dále

Obr. 4

Vznikají magnetické bouře se světelným efektem, které označujeme jako polární záře. Ty jsou viditelné v polárních oblastech (jižní a severní záře). Ve středních zeměpisných šířkách je lze vidět pouze výjimečně.

Magnetické pole Země

Obr. 5

další kapitolazpět na obsah

Pro posuzovaní magnetické charakteristiky prostředí je zavedena veličina permeabilita μ. Permeabilitu látky zavedl James Clerk Maxwell. Pro permeabilitu platí závislost:

μr – relativní permeabilitaμ0 – permeabilita vakua

Podle hodnoty permeability prostředí dělíme látky na diamagnetické, paramagnetické a feromagnetické.

Magnetizace látky

dále

0r

Diamagnetické látky

• jsou složené z diamagnetických atomů• jejich permeabilita je menší než jedna

(μr < 1)• tyto látky zeslabují magnetické pole• jsou to inertní plyny, většina

organických sloučenin, kovy (Cu, Ag, As, Hg, Bi), voda

Diamagnetismus téměř nezávisí na stavu látky a na teplotě.

Magnetizace látky

dále

Obr. 6

Paramagnetické látky• jejich permeabilita je větší než jedna (μ > 1)• například hliník (μr = 1,00023), mangan, chrom, platina• zesilují magnetické pole

Magnetismus paramagnetických látek je nepřímo úměrný teplotě, tedy s klesající teplotou se intenzita magnetického pole zvyšuje.

Magnetizace látky

další kapitolazpět na obsah

Video paramagnetické látky

Obr. 7

Feromagnetické látky• jejich permeabilita 102 – 105

• silně zesilují magnetické pole• za běžných teplot jsou feromagnetické kovy (Fe, Co. Ni. Cd) a jejich

slitiny• další feromagnetické látky jsou Heuslerovy slitiny (Mn a další prvek

např. As, Al,…• jsou to také ferity

Feromagnetismus je vlastností krystalové mřížky. Samotné atomy feromagnetických látek jsou paramagnetické.

Magnetizace látky

dále

Pokud zahřejeme feromagne-tickou látku na tzv. Curieovu teplotu, ztrácí svoje feromagne-tické vlastnosti. Pro magnetit je tato teplota přibližně 580°C (porušuje se krystalická mřížka).

Magnetizace látky

Obr. 8

další kapitolazpět na obsah

Vysvětlete, co je cívka a z čeho se cívky vyrábí.

Magnetické pole cívky

dále

Odpověď

Cívka je drát navinutý na nosné kostře. Nejčastějším materiálem pro výrobu cívek je měď. Podle rozměrů lze rozlišit obyčejnou cívku – selenoid a cívku stočenou do kruhu – toroid.

Obr. 9

Cívka je elektrotechnická součást používaná v elektrických obvodech. Pokud cívkou prochází proud, cívka se stává magnetem a má své magnetické pole. Poloha pólu cívky závisí na směru procházejícího proudu. Polohu pólu lze určit pomocí Ampérova pravidla pravé ruky pro cívku.

„Položíme-li pravou ruku na cívku tak, aby pokrčené prsty ukazovaly dohodnutý směr proudu v závitech cívky, pak ukazuje palec polohu severního pólu cívky.“

Pokud změníme směr proudu v cívce, objeví se severní pól na opačném konci cívky.

Magnetické pole cívky

Animace Ampérova pravidla

další kapitolazpět na obsah

Cívka s jádrem má silnější magnetické pole. Cívka s jádrem může působit jako elektromagnet, pokud cívkou prochází proud.

Elektromagnety mají v technické praxi rozsáhlé použití. Jsou součástí magnetofonů, videopřehrávačů, pevných disků, zvonků, elektromotorů a reproduktorů.

Elektromagnety

dále

Animace elektromagnetu

Použití elektromagnetu1. Uchycování předmětů

• velký elektromagnet může přemisťovat kovové předměty bez uchycení

2. Elektromagnetické relé• umožňuje velmi slabými elektrickými proudy spínat elektrické

obvody

Princip: V blízkosti elektromagnetu tvořeného cívkou a jádrem je pohyblivá kotva. Jakmile cívkou prochází proud kotva relé se přitáhne k cívce a sepne příslušný obvod.

Elektromagnety

dále

• používá se u elektromotorů, u signalizačního návěstí (železniční přejezdy)

3. Elektromagnetický přerušovač proudu

• základ elektrického zvonku nebo bzučáku

Elektromagnety

dále

Obr. 10

4. Telefon• vynalezl Alexander G. Bell• jeho telefon se skládá s cívky s trva- lým magnetem• telefon zdokonalil Thomas A. Edison

5. Meřící přístroje

• přesné přístroje začaly vznikat až po roce 1881• nový systém přístrojů k měření stejnosměrných proudů navrhl

Marcel Depréz

Elektromagnety

dále

Obr. 11

6. Elektromagnetický jistič• nahrazuje v bytech tavné

pojistky

7. Magnetický záznam• pomocí elektromagnetu se za-

znamenávají informace na pe-vných discích, videokazetách a magnetofonových páskách

Elektromagnety

koneczpět na obsah

Obr. 12

POUŽITÁ LITERATURA

ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-7196-223-6

CITACE ZDROJŮ

Obr. 1 ZUREKS. Soubor:Earth's magnetic field, schematic.svg: Wikimedia Commons [online]. 12 January 2012 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f6/Earth%27s_magnetic_field%2C_schematic.svg

Obr. 2 U.S. GEOLOGICAL SURVEY. Soubor:Earth Magnetic Field Declination from 1590 to 1990.gif: Wikimedia Commons [online]. 10 March 2010 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/43/Earth_Magnetic_Field_Declination_from_1590_to_1990.gif

Obr. 3 ELCH. Soubor:Magnetosphere schematic.jpg: Wikimedia Commons [online]. 3 May 2006 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/55/Magnetosphere_schematic.jpg

Obr. 4 STRANG, Joshua. UNITED STATES AIR FORCE. Soubor:Polarlicht 2.jpg: Wikimedia Commons [online]. 18 January 2005 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/aa/Polarlicht_2.jpg

Obr. 5 BEN-ZIN. Http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Aurora2.jpg: Wikimedia Commons [online]. 17 January 2005 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/12/Aurora2.jpg

CITACE ZDROJŮ

Obr. 6 JOHNSBRANA. Soubor:Anticlastic-Copper-Cuff-Bracelet.jpg: Wikimedia Commons [online]. 29 May 2007 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fa/Anticlastic-Copper-Cuff-Bracelet.jpg

Obr. 7 ALCHEMIST-HP. File:Platinum-nugget.jpg: Wikimedia Commons [online]. 27 February 2010 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6a/Platinum-nugget.jpg

Obr. 8 ZIMBRES, Eurico. Soubor:MagnetEZ.jpg: Wikimedia Commons [online]. 2005 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/08/MagnetEZ.jpg

Obr. 9 JOHNSBRANA. Soubor:Anticlastic-Copper-Cuff-Bracelet.jpg: Wikimedia Commons [online]. 29 May 2007 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5e/Inductor.jpg

Obr. 10 JAMOTTL. Soubor:Schema rele2.PNG: Wikimedia Commons [online]. 27 January 2006 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e9/Schema_rele2.PNG

Obr. 11 FACTUMQUINTUS. File:Alt Telefon.jpg: Wikimedia Commons [online]. 18 December 2004 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/74/Alt_Telefon.jpg

CITACE ZDROJŮ

Obr. 12 TSCA. Soubor:Kaseta magnetofonowa ubt.jpeg: Wikimedia Commons [online]. 4 November 2004 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d2/Kaseta_magnetofonowa_ubt.jpeg

Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010

Děkuji za pozornost.

Miroslava Víchová