fizyka.docx

1.  Każdy magnes posiada 2 bieguny (pd i pn).

2.  Bieguny jednoimienne odpychają się, a różnoimienne przyciągają.

3.  Linie pola magnetycznego są zawsze krzywymi zamkniętymi o umownym zwrocie od bieguna N do S na zewnątrz magnesu.

4.  Ziemia jest magnesem posiadający północny biegun magnetyczny w pobliżu południowego geograficznego i odwrotnie. Igła magnetyczna pokazuje kierunek między biegunami magnetycznymi i tworzy z południkiem kąt nazywany deklinacją magnetyczną.

5.  Substancje ze względów magnetycznych dzielimy na 3 rodzaje:
1) FERROMAGNETYKI – silnie oddziałują polem magnetycznym.
2) PARAMAGNETYKI – słabo oddziałują z polem magnetycznym.
3) DIAMAGNETYKI – oddziałują z polem magnetycznym ulegając namagnesowaniu przeciwnie do pola zewnętrznego.

6.  FERROMAGNETYKI zbudowane są z elementarnych obszarów wykazujących pole magnetyczne (czyli DOMEN MAGNETYCZNYCH). Ruch termiczny domen powoduje, że są one chaotycznie zorientowane, w skutek czego substancja na zewnątrz nie wykazuje pola magnetycznego. W zewnętrznym polu magnetycznym domeny ustawiają się zgodnie z polem i substancja staje się magnesem.
Ferromagnetyki dzielimy na:
1) magnetycznie miękkie – łatwo je namagnesować ale szybko tracą pole magnetyczne.
2) magnetycznie twarde – trudno je namagnesować, ale długo zachowują pole magnetyczne.

7.  Pole magnetyczne dookoła przewodnika z prądem odkrył Oersted w 1820r.

8.  Pole magnetyczne dookoła przewodnika prostoliniowego ma linie pola w kształcie okręgów koncentrycznych leżących na płaszczyźnie prostopadłej do osi przewodnika. Zwrot linii wyznaczamy regułą śruby prawoskrętnej lub prawej dłoni: prawą dłonią chwytamy za przewodnik tak, aby kciuk pokazywał, w którą stronę płynie prąd, a cztery palce pokażą zwrot linii.
 

9.  POLE MAGNETYCZNE PRZEWODNIKA KOŁOWEGO:

PRZEWODNIK KOŁOWY Z PRĄDEM jest płaskim magnesem posiadającym bieguny po obu stronach płaszczyzny, na której leży, które wyznaczamy odwróconą regułą prawej dłoni: prawą dłonią chwytam za przewodnik kołowy tak, aby 4 palce pokazywały opływ prądu, a kciuk pokazywał, po której stronie jest biegun północny.

10. Aby zwiększyć pole magnetyczne przewodnika kołowego stosujemy zwojnicę (cewkę, solenoidy), dalsze zwiększanie pola uzyskujemy umieszczając wewnątrz cewki rdzeń z materiału ferromagnetycznego miękkiego. Otrzymujemy elektromagnes.

11. Jeżeli przewodnik z prądem umieścimy w zewnętrznym polu magnetycznym to może działać na niego siła elektrodynamiczna wynikająca z oddziaływań pomiędzy polem zewnętrznym i polem wytworzonym przez przewodnik.
 

12. CECHY SIŁY ELEKTROMAGNETYCZNEJ: - Wartość jest proporcjonalna do natężenia prądu, długości czynnej przewodnika oraz zależy od kąta pomiędzy przewodnikiem i liniami pola.
F=B*I*l*sin α
F – siła elektrodynamiczna
B – współczynnik proporcjonalności zależny od zewnętrznego pola magnetycznego
I – natężenie prądu
l – długość czynna przewodnika
α – kąt pomiędzy osią przewodnika a styczną do linii pola magnetycznego
- punkt zaczepienia znajduje się na osi przewodnika. - kierunek jest prostopadły do osi przewodnika i do stycznej do linii pola magnetycznego. - zwrot wyznaczamy regułą lewej dłoni: wyprostowaną lewą dłoń wkładamy do pola magnetycznego tak, aby linie pola zwrócone były do wewnętrznej strony dłoni, 4 palce pokazywały zwrot prądu, a odchylony kciuk pokaże zwrot siły.

13. Indukcji magnetycznej nadaje się cechy wektora: wartość wynika z siły elektrodynamicznej.
B=F/I*l*sin α [1T=1N/1A*1m]
Kierunek jest styczny do linii pola magnetycznego, a zwrot zgodny ze zwrotem linii.

14. Siła elektrodynamiczna działa również na przewodniki z prądem umieszczone obok siebie, gdyż każdy z nich znajduje się w polu magnetycznym sąsiedniego.

Oddziaływanie przewodnika z prądem wykorzystano do definicji 1A (jednostka podstawowa w układzie si). 1A jest natężeniem prądu płynącym w każdym z dwóch równoległych, nieskończenie długich o znikomo małym przekroju poprzecznym w przewodnikach umieszczonych w próżni w odległości 1m od siebie, jeżeli na każdy metr bieżący przewodnika działa siła elektrodynamiczna o wartości 2*7-10N.

15. GŁOŚNIK DYNAMICZNY: w szczelinie magnesy stałego znajduje się cewka, która podlega działaniu siły elektromagnetycznej, gdy przez nią płynie prąd. Cewka przymocowana jest do sprężystej membrany, która ruch cewki zamienia na falę akustyczną.

16. SILNIK ELEKTRYCZNY PRĄDU STAŁEGO: Na nieruchomej części silnika, czyli stojanie znajdują się magnesy stałe lub elektromagnesy. Na obrotowej części, czyli wirniku znajdują się cewki, których końce podłączone są do wycinków pierścienia odizolowanych od siebie i osi obrotu – tzw. komutator.
Po przeciwnych stronach komutatora  prąd doprowadzają elementy nazywane szczotkami. Gdy przez cewki wirnika płynie prąd to siła elektrodynamiczna powoduje obrót w stronę położenia równowagi, komutator służy do przełączania kierunku przepływu prądu przez cewki w skutek czego położenie równowagi jest odsuwane.

17. Siła elektrodynamiczna działająca na przewodnik z prądem w polu magnetycznym jest siłą wypadkową sił działających na poszczególne ładunki poruszające się w przewodniku. Siłę działającą na ładunek poruszający się w polu magnetycznym nazywamy siłą Lorentza.

18. CECHY SIŁY LORENTZA:
- wartość
F=q*v*B*sin α
F – siła Lorentza
q – wartość ładunku
v – wartość prędkości
B – indukcja magnetyczna
α – kąt pomiędzy kierunkiem prędkości i styczną do linii pola magnetycznego
- kierunek jest prostopadły do kierunku prędkości i stycznej do linii pola magnetycznego
- zwrot wyznaczamy regułą lewej dłoni
Ponieważ siła Lorentza jest prostopadła do prędkości dlatego jest siłą dośrodkową powodującą, że ładunek w polu magnetycznym porusza się po ładunku okręgu.

19. ZASTOSOWANIA SIŁY LORENTZA:
- w lampach kineskopowych telewizorów lub monitorów siła Lorentza służy do odchylania strumienia elektronów
- do przyspieszania cząsteczek elementarnych w urządzeniach takich jak cyklotron, synchrotron i jego odmiany techniczne, np. LET.
- spektrograf masowy – urządzenie za pomocą, którego zmierzono masy atomowe pierwiastków i ich izotopów.
Ziemia posiada pole magnetyczne, które chroni dzięki sile Lorentza atmosferę ziemską przed naelektryzowanymi cząstkami docierającymi przede wszystkim ze Słońca oraz kosmosu. Jedyne miejsce, gdzie naelektryzowane cząstki mogą dostać się do atmosfery to okolice biegunów magnetycznych Ziemi. Powodują one zorze polarne.

20. Po odkryciu pola magnetycznego dookoła przewodnika z prądem rozpoczęto poszukiwania zjawiska odwrotnego, tzn. wytworzenie prądu elektrycznego za pomocą pola magnetycznego, Zjawisko to nazwane indukcją elektromagnetyczną odkrył w 1831r. M. Faraday.

21. Kierunek prądu indukcyjnego zależy od zmian pola magnetycznego wytwarzającego prąd. Opisuje to reguła Lenza (tzw. reguła przekory): kierunek prądu indukcyjnego jest zawsze taki, aby pole magnetyczne wytworzone przez niego przeciwdziałało zmianom pola magnetycznego, które wytworzyło prąd indukcyjny.

22. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej w szczególnym przypadku zachodzi w tym samym obwodzie, który jest źródłem zmieniającego się pola magnetycznego, Zjawisko to nazywamy samoindukcją. Prąd samoindukcji płynie zawsze w obwodzie, w którym zmienia się natężenie prądu, w szczególności podczas załączania i wyłączania obwodów elektrycznych. W większości jest to zjawisko szkodliwe powodujące np. wypalenie styków wyłączników.

23. MIKROFON DYNAMICZNY:
Budowa jest taka sama jak głośnika dynamicznego, ale wszystkie elementy są mniejsze, a membrana wykonana jest z cienkiego sprężystego materiału. Fala akustyczna powoduje drganie membrany, która porusza cewką w polu magnetycznym, w skutek czego indukuje się prąd.

24. PRĄDNICA PRĄDU PRZEMIENNEGO:
Możliwe są 2 wykonania. W pierwszym na nieruchomej części, czyli stojanie, znajduje się magnes stały lub elektromagnes, a na wirniku jest cewka, w której indukuje się prąd. Końce cewki dołączone są do pierścieni ślizgowych, które poprzez szczotki odprowadzają prąd. W drugim na wirniku znajduje się magnes stały lub elektromagnes, a prąd indukuje się w cewce stojana.

W domowej sieci energetycznej okres T=1/50 s, czyli częstotliwość wynosi 50Hz, a napięcie skuteczne wynosi 230V.

25. PRĄDNICA PRĄDU STAŁEGO:
Budowa jest taka sama jak silnika prądu stałego. Prąd indukuje się w cewce wirnika a komutator zamienia wyindukowany prąd zmienny na prąd stały (jednokierunkowy) płynący przez obwód zewnętrzny.

26. PRĄDNICA PRĄDU TRÓJFAZOWEGO:
Na wirnik znajduje się elektromagnes zasilany poprzez pierścienie ślizgowe. Na stojanie znajdują się 3 pary cewek przesuniętych względem siebie. W każdej parze indukuje się prąd zmienny sinusoidalny, z tym, że wykresy napięć przesunięte są względem siebie.
 

27. TRANSFORMATOR jest urządzeniem wykorzystującym zjawisko indukcji elektromagnetycznej i służy do przekształcania prądów zmiennych.

28. BUDOWA TRANSFORMATORA:
Na wspólnym rdzeniu ferromagnetycznym nawinięte są dwie lub większa ilość cewek. Cewki te są odizolowane od rdzenia i najczęściej odizolowane są wzajemnie od siebie. W zależności od częstotliwości pracy transformatora rozróżniamy: - rdzeń zamknięty – małej częstotliwości; - rdzeń otwarty – średniej częstotliwości; - brak rdzenia – bardzo dużej częstotliwości

29. ZASADA DZIAŁANIA TRANSFORMATORA:
Cewka nazywana pierwotną zasilania jest ze źródła prądu zmiennego, w skutek czego wytwarza zmienne pole magnetyczne. Zmienne pole magnetyczne przenika przez wszystkie cewki transformatora indukując w nich prąd zmienny o takiej samej częstotliwości zmian jak prąd zasilający cewkę pierwotną. Pozostałe parametry indukowanego prądu zależą od tzw. przekładni transformatora.
Z1/Z2=U1/U2=I1/I2
Z – liczba zwojów
U – napięcie
I – natężenie prądu

30. ZASTOSOWANIA TRANSFORMATORÓW:
1) transformatory małej częstotliwości wykorzystywane są: - do zasilania urządzeń elektronicznych z sieci energetycznej; - transformatory bezpieczeństwa 230V/24V
2) transformatory separacyjne 230V/230V
3) narzędzia typu lutownica transformatorowa, spawarka itp.
4) transformatory pomiarowe – tzw. przekładniki prądowe lub napięciowe
5) transformatory energetyczne do podwyższania i obniżania napięcia przy przesyłaniu energii elektrycznej