Stacionárne magnetické pole

-magnetické pole, ktorého zdrojom je nepohybujúci sa vodič s konštantným prúdom alebo nepohybujúci sa magnet.
-Jeho charakteristické veličiny sa s časom nemenia.
-Vlastnosti magnetu má aj zem. Jej severný magnetický pól je v blízkosti južného geografického pólu a naopak.

Vzájomné silové pôsobenie vodičov s prúdom a magnetov

-keď priblížime tyčový magnet severným pólom k magnetke, magnetka sa otočí svojím južným pólom k severnému pólu magnetu, lebo v okolí permanentného magnetu je magnetické pole pôsobiace na magnetku magnetickými silami s nenulovým momentom, ktorý spôsobí jej otočenie. V magnetickom poli nepohybujúceho sa magnetu sa magnetka ustáli v rovnovážnej polohe.
-Aj v okolí vodičov s prúdom je magnetické pole – keďže el. prúd vo vodiči je usporiadaný pohyb častíc s el. nábojom, pohybujúce sa častice s nábojom vzbudzujú vo svojom okolí magnetické pole. Platí to nielen pre elektróny, ale aj pre akúkoľvek pohybujúcu sa časticu s nábojom.
-Medzi magnetickým poľom vodičov s prúdom a magnetickým poľom nie je nijaký kvalitatívny rozdiel. Takže obidve polia sa môžu navzájom skladať (jedno môže oslabiť/zosilniť druhé).
-silové pôsobenie medzi permanentnými magnetmi a medzi permanentnými magnetmi a vodičmi s prúdom je vzájomné.
-magnetické sily pôsobia prostredníctvom magnetického poľa, ktoré existuje v okolí permanentných magnetov a vodičov s prúdom.
-magnetické pole pôsobí magnetickými silami na permanentné magnety a na vodiče s prúdom.

Magnetické indukčné čiary

-na opis priestorového rozloženia magnetického poľa zavádzame sústavu priestorovo orientovaných kriviek, ktoré sa nazývajú magnetické indukčné čiary.
-magnetická indukčná čiara je priestorovo orientovaná krivka, ktorej dotyčnica v danom bode má smer osi veľmi malej magnetky umiestnenej v tomto bode. Orientáciu od južného k severnému pólu magnetky určuje smer indukčnej čiary.
-Sú to vždy uzavreté krivky, ktoré sa nikde nepretínajú. Preto magnetické indukčné čiary permanentného magnetu prechádzajú zvonka aj vnútri magnetu – zvonka sú orientované od severného pólu k južnému, vnútri naopak.
-Magnetické indukčné čiary priameho vodiča s prúdom majú tvar sústredných kružníc.

Ampérovo pravidlo pravej ruky
-pomocou neho určujeme orientáciu mag. ind. čiar v okolí vodiča s prúdom.
-Naznačíme uchopenie vodiča do pravej ruky tak, aby palec ukazoval dohodnutý smer prúdu vo vodiči – potom prsty ukazujú orientáciu mag. ind. čiar.
-pre cievku: pravú ruku položíme na cievku tak, aby prsty ukazovali dohodnutý smer prúdu v závitoch cievky, palec ukazuje orientáciu magnetických indukčných čiar v dutine cievky.

- magnetické pole, ktorého indukčné čiary sú rovnobežné priamky, nazývame homogénne magnetické pole. Každé reálne magnetické pole je nehomogénne. Za takmer homogénne možno pokladať napr. magnetické pole v strednej časti solenoidu.

Magnetická indukcia

-Magnetická indukcia – B – veličina, ktorá charakterizuje silové pôsobenie mag. poľa na vodič s prúdom a jej veľkosť závisí len na magnetickom poli.
-Jednotka: [B] = N.A-1.m-1 = T (tesla).
-Magnetická indukcia kvantitatívne opisuje magnetické pole v každom jeho bode. Je to vektorová veličina. Smer vektora B v istom bode mag. poľa je zhodný so smerom súhlasne orientovanej dotyčnice k indukčnej čiare v tomto bode.
-Keď sú indukčné čiary kolmé na nákresňu, označíme ich orientáciu značkami:
- orientácia pred nákresňu
- orientácia za nákresňu
-v homogénnom poli je magnetická indukcia konštantná (v každom bode má rovnakú veľkosť a smer).

Flemingovo pravidlo ľavej ruky
-určíme ním smer magnetickej sily Fm, ktorá pôsobí v homogénnom magnetickom poli na priamy vodič s prúdom.
-keď položíme otvorenú ľavú ruku na priamy vodič tak, aby prsty ukazovali smer prúdu a indukčné čiary vstupovali do dlane, natiahnutý palec ukazuje smer sily, ktorou pôsobí magnetické pole na vodič s prúdom.

-Fm = B.I.l.sinα - . . . priamy vodič s prúdom, ktorého časť s dĺžkou l (aktívna dĺžka vodiča) je v homogénnom magnetickom poli. Veľkosť sily Fm pôsobiacej v homogénnom magnetickom poli na priamy vodič s prúdom je priamo úmerná jeho aktívnej dĺžke l, prúdu I a závisí aj od magnetického poľa a od polohy vodiča v ňom. Keď je vodič II s indukčnými čiarami magnetického poľa, Fm=0. α je uhol, ktorý zviera vektor B so smerom prúdu.
-↑ henten vzťah platí len pre priamy vodič s prúdom.
-Príčinou vzniku magnetickej sily je vzájomné pôsobenie magnetického poľa vodiča s prúdom a daného magnetického poľa.

-ΔF = B.I.Δl.sinα . . . Tento vzťah platí pre vodiče, ktoré nie sú priame, nazýva sa Ampérov zákon. Celkovú silu, ktorá pôsobí v magnetickom poli na tenký vodič ľub. tvaru s prúdom, možno určiť ako vektorový súčet síl pôsobiacich na všetky jeho veľmi krátke úseky, ktoré sú akože priame. Na jeden takýto úsek s dĺžkou Δl pôsobí sila ΔF.
Vzájomné silové pôsobenie dvoch priamych rovnobežných vodičov s prúdmi

-Ak vodičmi prechádzajú prúdy s rovnakými smermi, tak sa priťahujú, naopak sa odpudzujú.
-Magnetické polia oboch vodičov sa skladajú do výsledného magnetického poľa. Na vodič s I2 pôsobí magnetické pole 1. vodiča s I1 silou F. B1 je v bodoch 2. vodiča kolmá na rovinu oboch vodičov. Sila F je kolmá na B1 aj na 2. vodič. Smer F určíme pravidlom ľavej ruky.
-2 rovnobežné vodiče s prúdom, ktorých vzdialenosť je oveľa menšia ako ich dĺžka, pôsobia na seba silou, ktorej veľkosť je priamo úmerná súčinu prúdov I1 a I2, dĺžke vodičov l a nepriamo úmerná vzdialenosti vodičov d:
F = k.I1.I2.l/d
-k ... konštanta úmernosti, vyjadruje vplyv prostredia na veľkosť sily.
k = μ/2π
-permeabilita prostredia μ. Pre vákuum μ0 = 4π.10-7.N.A-2.
-Relatívna permeabilita
μr = μ/μ0

-B = (μ/2π).(I/d) . . . B je veľkosť magnetickej indukcie v bodoch, ktorých vzdialenosť od priameho vodiča s prúdom I je d.
-Definícia Ampéra – ampér je stály prúd, ktorý pri prechode 2 II, priamymi, nekonečne dlhými vodičmi zanedbateľného prierezu, umiestnenými vo vákuu vo vzájomnej vzdialenosti 1m, vyvolá medzi nimi silu s veľkosťou 2.10-7 N na 1m dĺžky vodiča.

Magnetické pole cievky

-cievka je dôležitý zdroj magnetického poľa. Na utvorenie takmer homogénneho magnetického poľa sa používa solenoid - dlhá valcová cievka s veľkým počtom závitov, ktorej priemer je oveľa menší než dĺžka cievky. Vnútri solenoidu sú magnetické indukčné čiary rovnobežné s pozdĺžnou osou cievky.
-B0 = μ0.N.I/l . . . I je prúd v cievke; N je počet závitov časti cievky s dĺžkou l. Podiel N/l je hustota závitov, ktorá vyjadruje počet závitov pripadajúcich na jednotku dĺžky cievky.
-Orientáciu magnetických indukčných čiar určíme Ampérovým pravidlom pravej ruky. ( pravú ruku položíme na cievku tak, aby ohnuté prsty ukazovali smer prúdu v závitoch cievky a palec ukazuje orientáciu MIČ v dutine cievky).
-Magnetické pole v strednej časti valcovej cievky, ktorej priemer je oveľa menší ako dĺžka, je takmer homogénne.

Závit s prúdom v magnetickom poli

-ak rovinný závit s prúdom voľne zavesíme v homogénnom magnetickom poli tak, že jeho rovina bude zvislá závit sa ustáli v rovnovážnej polohe, v ktorej má normála plochy závitu smer vektora B.
-otáčanie závitu spôsobuje dvojica síl. F1 = F2 = B.I.a.
-na závit pôsobí dvojica síl s momentom M, pre kt. veľkosť platí :
-M = b.F1 = b.F2 = b.B.I.a = B.I.S . . . I je prúd v závite a S obsah plochy závitu. V polohe závitu α = π/2 je moment dvojice síl najväčší.
-Veľkosť momentu dvojice síl v polohe určenej uhlom α je daná vzťahom
M = B.I.S.sinα

Ampérov magnetický moment m – vektorová veličina, vyjadruje ju súčin I.S. Jednotka je A.m2. Je kolmý na rovinu závitu a jeho smer je zhodný so smerom vektora B vlastného magnetického poľa závitu v ľub. bode jeho plochy.
-m charakterizuje aj všetky objekty, ktoré utvárajú vo svojom okolí magnetické pole – tieto objekty, ak sú voľné zaujímajú vo vonkajšom magnetickom poli takú stálu rovnovážnu polohu, v ktorej má ich m rovnaký smer ako vektor B vonkajšieho mag. poľa v danom mieste.