Rozważmy zjawiska magnetyczne. Są one wszechobecne.
Omówimy wersję B sprawdzianu nr 21. Skupimy się na odpowiedziach i wyjaśnieniach.
Podstawy Magnetyzmu
Magnetyzm to siła. Działa na odległość. Oddziałuje na niektóre materiały.
Materiały ferromagnetyczne są silnie przyciągane. Należą do nich żelazo, nikiel i kobalt.
Pole magnetyczne otacza magnes. Jest niewidoczne. Można je zobrazować za pomocą linii pola magnetycznego.
Linie pola magnetycznego wychodzą z bieguna północnego. Wchodzą do bieguna południowego. Tworzą zamknięte pętle.
Oddziaływanie Magnesów
Magnesy oddziałują ze sobą. Bieguny jednoimienne odpychają się. Bieguny różnoimienne przyciągają się.
To prawo jest podobne do oddziaływań elektrostatycznych. Różnica polega na istnieniu tylko jednego rodzaju ładunku elektrycznego. W magnetyzmie zawsze występują dwa bieguny.
Ziemia posiada pole magnetyczne. Działa jak gigantyczny magnes. Chroni nas przed promieniowaniem kosmicznym.
Igła Magnetyczna
Igła magnetyczna to mały magnes. Umieszczona jest na osi. Może się swobodnie obracać.
W polu magnetycznym igła ustawia się zgodnie z kierunkiem pola. Kompas wykorzystuje to zjawisko. Wskazuje kierunek północny.
Deklinacja magnetyczna to kąt. Mierzy różnicę między północą geograficzną a północą magnetyczną. Zależy od lokalizacji.
Elektromagnetyzm
Elektromagnetyzm łączy elektryczność i magnetyzm. Prąd elektryczny wytwarza pole magnetyczne.
Odkrycie tego zjawiska przypisuje się Hansowi Christianowi Ørstedowi. Zauważył on odchylenie igły kompasu w pobliżu przewodnika z prądem.
Im większy prąd, tym silniejsze pole magnetyczne. Im bliżej przewodnika, tym silniejsze pole magnetyczne.
Zwojnica
Zwojnica (cewka) to zwinięty drut. Przepływający prąd wytwarza silne pole magnetyczne. Podobne do pola magnesu sztabkowego.
Wewnątrz zwojnicy pole jest jednorodne. Na zewnątrz pole jest słabsze. Przypomina pole magnesu sztabkowego.
Wzmocnienie pola magnetycznego można osiągnąć. Wystarczy umieścić rdzeń ferromagnetyczny wewnątrz zwojnicy. Powstaje wtedy elektromagnes.
Elektromagnes
Elektromagnes to magnes. Jego pole magnetyczne można włączać i wyłączać. Steruje się nim za pomocą prądu elektrycznego.
Elektromagnesy znajdują szerokie zastosowanie. Dźwigi elektromagnetyczne podnoszą złom. Elektromagnesy stosuje się w głośnikach i silnikach elektrycznych.
Przekaźniki elektromagnetyczne działają na zasadzie elektromagnesu. Sterują obwodami elektrycznymi. Umożliwiają zdalne włączanie i wyłączanie urządzeń.
Siła Elektromagnetyczna
Siła elektromagnetyczna działa na ładunek elektryczny. Porusza się on w polu magnetycznym.
Kierunek siły jest prostopadły. Zarówno do kierunku ruchu ładunku, jak i do kierunku pola magnetycznego.
Wartość siły zależy od wartości ładunku. Zależy od prędkości ładunku. Zależy od indukcji pola magnetycznego. Zależy od kąta między kierunkiem ruchu a kierunkiem pola.
Jeżeli ładunek porusza się równolegle do pola, siła nie działa. Jeżeli ładunek porusza się prostopadle do pola, siła jest największa.
Prawo Lenza
Prawo Lenza opisuje kierunek prądu indukcyjnego. Prąd indukcyjny przeciwdziała zmianie strumienia magnetycznego, który go wywołał.
To prawo jest konsekwencją zasady zachowania energii. Prąd indukcyjny wytwarza pole magnetyczne. To pole przeciwdziała zmianie pola zewnętrznego.
Indukcja Elektromagnetyczna
Indukcja elektromagnetyczna to zjawisko. Zmienne pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne. W zamkniętym obwodzie powstaje prąd indukcyjny.
Zjawisko to odkrył Michael Faraday. Jest fundamentalne dla działania generatorów elektrycznych. Umożliwia przekształcanie energii mechanicznej w energię elektryczną.
Przykłady Zastosowań
Transformatory wykorzystują indukcję elektromagnetyczną. Zmieniają napięcie prądu przemiennego. Umożliwiają przesyłanie energii elektrycznej na duże odległości.
Generatory przekształcają energię mechaniczną w energię elektryczną. Wykorzystują zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Są podstawą elektrowni.
Silniki elektryczne przekształcają energię elektryczną w energię mechaniczną. Wykorzystują siłę elektromagnetyczną. Napędzają wiele urządzeń.
Dyski twarde wykorzystują zapis magnetyczny. Przechowują dane cyfrowe. Głowica magnetyczna zapisuje i odczytuje informacje.
Rezonans magnetyczny (MRI) to technika obrazowania medycznego. Wykorzystuje pole magnetyczne i fale radiowe. Pozwala na uzyskanie szczegółowych obrazów narządów wewnętrznych.
Zjawiska magnetyczne odgrywają kluczową rolę. W wielu dziedzinach nauki i techniki. Od energetyki po medycynę.
