Magnetno polje

Izvori polja

• Izvor magnetnog polja je naelektrisanje koje se krede, bez obzira na način kretanja.

• S obzirom da se oko naelektrisanih tela, kretala se ona ili ne, formira električno polje, magnetno polje je teško odvojivo od električnog. Združena istim izvorom, na istom prostoru, ta dva polja se često označavaju terminom elektromagnetno polje.

• Namagnetisana tela (stalni magneti) su samo jedan mali aspekt ponašanja materije u prisustvu magnetskog polja.

• Kretanjem jednog naelektrisanja je teško upravljati i vremenski je nestalno, te je njegovo magnetno polje komercijalno neupotrebljivo.

• Ukoliko se velika količina naelektrisanja krede na unapred utvrđen način, kao u provodniku,oblik polja dobijen na taj način se može predvideti, proceniti i upotrebljavati.

• Izvor komercijalno upotrebljivog magnetnog polja je strujni provodnik!

Oblik polja oko strujnih provodnika

Oblik polja oko pravolinijskog provodnika: provodnik sa strujom je normalan na ravan crteža, smer je označen crnom ”strelicom”. Magnetno polje je nacrtano plavom linijom!

“Razvučeni” kalem: smer struje kroz zavojke kalema označen je crnom, a linije magnetnog polja i njegov smer zelenom linijom.

Linije manetnog polja su uvek zatvorene!

Oblik poljaRealan, gusto namotan solenoid (kalem) i torusni namotaj:(linije polja su zelenkaste)

Jedan od vektora kojim opisujemo magnetno polje u prostoru naziva se vektor magnetske indukcije B (jedinica je tesla)

Dejstvo magnetnog polja• Magnetno polje de silama delovati samo na tela koja su i

sama izvori magnetnog polja: naelektrisana tela koja se kredu i provodnike sa strujom

• Sile kojima spoljašnje (strano) magnetnom polje deluje su takvog pravca da se naelektrisanje krede po kružnoj (spiralnoj) putanji, a zatvorena kontura sa strujom rotira(princip rada elektromotora, električnih instrumenata...)

Podela materijala• Magnetno polje ima uticaj na sve vrste materijalnih

sredina, jer sve svi materijali sastoje od atoma u kojima se elektroni kredu prilično velikom brzinom.

• U zavisnosti od makroskopskog dejstva koji se uočava, svi materijali se mogu podeliti u tri grupe: dijamagnetici, paramagnatici i feromagnetici.

• Ponašanje materijala iz prve dve grupe je vrlo slično: spoljašnje magnetno polje u koje se unesu formirade se u skoro istom intenzitetu i u unutrašnjosti paramagnetika i dijamagnetika.

• U feromagneticima koji se unose u polje dolazi do intenzivnog povedanja intenziteta polja! Takvi materijali posle iznošenja iz polja imaju osobinu da zadržavaju formirano polje u unutrašnjosti – stalni magneti.

Fluks vektora magnetskog polja

• Skalarna veličina koja se često opisno predstavlja kao broj linija sila koje prodiru kroz neku površinu. Jedinica je veber (Wb)

• Fluks vektora magnetnog polja kroz bilo kakvu zatvorenu površinu jednak je nula:Magnetno polje nije konzervativno, ved cirkularno.

• Fluks zavisi od intenziteta vektora polja, veličine površine kroz koju se traži, te međusobnog ugla pod kojim su postavljeni.

Faradejev zakon indukcije

• U zatvorenom provodnom elementu koji se nalazi u magnetnom polju može se indukovati (stvoriti) struja kada se kroz površinu tog provodnika menja flukspostojedeg polja.

• Do promene fluksa može dodi promenom intenziteta polja, pomeranjem provodnika (uključujudi i rotaciju) u konstantnom polju ili povedanjem površine provodnika.

• Indukovana struja (odn. elektromotorna sila, koja joj je uzrok) srazmerna je brzini promene fluksa.

• Indukovana struja je takvog smera da se suprotstavlja promeni fluksa koji ju je izazvao! U suprotnom ne bi bio ispunjen zakon o održanju energije.

• Indukovanje elektromotorne sile je sveobuhvatan proces: događa se međusobno, između dva bliska provodnika, kad bar u jednom od njih (ili u oba) postoji struja promenljivog intenziteta.

• Može da se događa i u samo jednom provodniku sa promenljivom strujom, jer se tom prilikom menja njen sopstveni fluks. Taj proces se naziva samoindukcija!

• Pojava je iskorišdena u radu mnogih uređaja: generatora naizmenične struje, transformatora, električnih instrumenata...

Neželjeni efekti - preslušavanje• Ako su dva provodnika postavljena blisko, postoji opasnost

da promenljiva struja (signal) iz jednog od njih (zbog svog promenljivog magnetnog polja, te promenljivog fluksa kroz površinu drugog provodnika) indukuje sličan signal u drugom provodniku - preslušavanje.

• Da bi se izbegla ova pojava, potrebno je zaštititi svaki provodnik od magnetnih polja svih okolnih. Zbog toga se za prenos signala koriste provodnici odgovarajudih oblika: koaksijalni kablovi i upredene parice.

Upredena parica Izvan koaksijalnog kabla magnetno polje je jednako nula, a polja upredenih parica se uglavnom poništavaju zbog toga što struje u njima idu suprotnim smerovima.

Induktivnost• Ono što je za električno polje kondenzator, to je za

magnetno polje solenoid (induktor):element koji se koristi za formiranje polja.

• Osobina kojim se on opisuje zove se induktivnost (jedinica je henri, H).

• Slično kao i kapacitivnost kondenzatora, induktivnost nekog elementa zavisi samo od njegovog oblika, veličine i vrste materijala u kom se formira polje (jezgro solenoida, često je feromagnetno!)

• Induktivnost elementa ne zavisi od toga da li kroz njega protiče struja, te koliko je formirano polje.

• Pokazuje i kolike su mogudnosti samoindukovanja.