Magnetické pole

V okolí vodiče, jímž prochází el. proud nebo v okolí magnetu je magnetické pole. Každá el. nabitá částice má své elementární magnetické pole. Jsou-li usměrněné, vznikne makroskopické magnetické pole složením magn. polí jednotlivých částic. Jsou-li pohyby elektronů v atomech alespoň částečně uspořádany, vznikne makroskopické magn. pole, i když látkou neprochází el. proud.

Magnetické pole charakterizuje magnetická indukce .
Rozložení magn. pole znázorňují magnetické indukční čáry. Jejich tečna je v každém bodě shodná s vektorem magnetické indukce a jejich orientace je shodná s orientací vektoru .

Magnetické pole vodičů s proudem
Indukční čáry magnetického pole přímého dlouhého vodiče jsou soustředné kružnice. Směr indukčních čar a směr indukce magn. pole určíme podle Ampérova pravidla pravé ruky: Pravou ruku položíme na vodič tak, aby vychýlený palce ukazoval směr proudu. Zahnuté prsty pak ukazují směr magnetických indukčních čar.
V dutině cívky je homogenní magnetické pole.

Magnetická indukce pole vodičů(proudů) jednoduchého tvaru

Indukce magn. pole přímého dlouhého vodiče (stálý proud ,kolmá vzdálenost od osy vodiče):

Veličina se nazývá permeabilita prostředí:
je permeabilita vakua:
paramagnetické látky:
diamagnetické látky:
feromagnetické látky (železo, kobalt, nikl):

Indukce magn. pole uvnitř cívky ve vakuu:
Indukce , nezávisí na poloměru vinutí cívky, a je přímo úměrná , kde je hustota závitů cívky. Silové působení magn. pole na pohybující se nabitou částici
Na částici s nábojem , pohybující se rychlostí v magn. poli o indukci ,působí magnetické pole silou:

Silové působení magn. pole na vodič, kterým prochází el. proud

Směr síly se určí podle Flemingova pravidla levé ruky: Položíme-li otevřenou levou ruku na přímy vodič s proudem tak, aby prsty ukazovaly směr proudu a indukční čáry magn. pole vstupovaly do dlaně, ukazuje palec směr síly , kterou působí magn. pole na vodič.
Silové působení mezi vodiči s proudem.
Definice ampéru

síla je přitažlivá, jsou-li oba proudy souhlasně rovnoběžné, nebo odpudivá, mají-li proudy vzájemně opačný směr.

Ampérův zákon: Dva přímé, tenké, rovnoběžné, velmi dlouhé vodiče s proudem na sebe působí silou, která je přímo uměrná součinu obou proudů a délce vodičů a nepřímo úměrná kolmé vzdálenosti
obou vodičů.

Ampér je proud, který při stálem průtoku dvěma rovnoběžnými přímými velmi dlouhými vodiči zanedbatelného kruhového přůřezu, umístěnými ve vakuu ve vzdálenosti 1 m vyvolá mezi vodiči sílu 2.10-7 newtonů na jeden metr délky každého z vodičů.

Částice s nábojem v magn. poli
Výsledkem je pohyb elektronu po kružnici a magn. síla je silou dostředivou.
Lorentzova síla:
Příkladem vychylování elektronového paprsku magn. polem je televizní obrazovka.

Magnetické vlastnosti látek

Hodnota relativní permeability je určena vlastnostmi atomů. El. nabité částice vytváří elementární magn. pole. Uspořádání atomů může být takové, že se magnetická pole uvnitř atomů vyruší. Takové atomy jsou diamagnetické. Pokud se el. magn. pole ruší jen částečně jde o paramagnetické atomy.

1.Diamagnetické látky se skládají z diamagnetických atomů. Relativní permeabilita je menší než 1. (inertní plyny, zlato, měď, rtuť)
2.Paramagnetické látky se skládají z paramagnetických atomů. Relativní permeabilita je větší než 1.(sodík, draslík, hliník)
3.Feromagnetické látky mají také paramagnetické atomy, ale v takovém uspořádání, že výrazně zesilují magn. pole. ( =102 – 105). magnetické domény – zmagnetované mikroskopické oblasti, dojde-li k úplnému usměrnění všech domén, nastane stav nasycení.

Feromagnetismus látek se projevuje jen tehdy, když je materiál v krystalickém stavu. Feromagnetismus je vlastností struktury látky.
Curieova teplota – teplota, při níž látka ztrácí feromagnetické vlastnosti a stává se paramagnetickou.
Ferimagnetické látky neboli ferity jsou sloučeniny železa a kyslíku nebo jiných prvků (magnetovec). Mají větší měrný el. odpor než feromagnetické látky.

Užití magnetů
Cívka s jádrem z magn. měkké oceli se nazývá elektromagnet.
a)elektromagnetický jeřáb
b)magnetické upínání
c)spínací relé – je elektromagnet, jehož jádro, rám i kotva jsou z magneticky měkké oceli. Po zapnutí proudu do cívky přítáhne jádro kotvu a tím sepne el. obvod.
d)měřící přistroj s otočnou cívkou (deprézský systém): vhodné jen pro měření stejnosměrného proudu.
e)elektromagnetický měřící přístroj: vhodný i pro měření střídavého proudu.