1. Mágneses indukció:
A mágneses mező forgató hatásának jellemzője.
Jele:
B
Mértékegysége:
Tesla, T
Nikola Tesla:
Meghatározása:
`M_max = B*I*A`
1T = 1 `(N*m)/(A*m^2)` = 1 `N/(A*m)` = 1 `(V*s)/m^2`
(M = B*I*A*sinα)
Kísérleti tanulmányozása:
1. A mágneses mező adott pontjába helyezzünk egy iránytűt (magnetométert)!
2. Várjuk meg míg a tű nyugalmi állapotba kerül!
3. Forgassuk el 90°-kal, majd engedjük el!
4. A befordulás gyorsaságából következtethetünk az indukció nagyságára.
2. Mágneses fluxus:
A mágneses indukció vonalak sűrűsége.
Jele:
Φ (fi)
Képlete:
Φ = B*A
Mértékegysége:
Weber = Wb
1 Wb = 1 Vs
3. Egyéb jellemzők:
A.
Forráserősség =
zárt felületre vonatkozó összfluxus.
Maxwell 3. törvénye:
A magnetosztatikus mező forrásmentes.
B.
Örvényerősség:
Jele:
Ö
B
Maxwell 4. törvénye (Ampere-féle gerjesztési törvény):
A magnetosztatikus mező örvényes.
Ö
B = μ
0*I, ahol
`μ_0 = 4*π*10^-7(V*s)/(A*m)` = vákuum permeabilitás
C.
Mágneses térerősség:
`H = B/μ_0`
Mértékegysége:
A/m
4. A mágneses indukció értékének meghatározása:
A. Egyenes vezetőtől r távolságban:
`color(red)(B = μ_0/(2*π)*I/r)`
Feladat:
I = 3A
r = 5cm = ? m
B = ?
B. Körvezető középpontjában:
`color(red)(B = μ_0/2*I/r)`
Feladat:
I = 2,5A
r = 3cm = ? m
B = ?
C. N menetű tekercs belsejében:
`color(red)(B = μ_0/2*(I*N)/L)`
Feladat:
I = 5A
N = 20
l = 4cm = ? m
B = ?
D. Körtekercs belsejében:
`color(red)(B = μ_0/(2*π)*(I*N)/R_k)`
Feladat:
I = 1,5A
N = 15
R
k = 3cm = ? m
B = ?
Feladatok:
(OFI TK10 94.)
1. Két, látszólag egyforma fémrúdról milyen kísérlettel lehetne megállapítani,
hogy melyik a mágnes és melyik a vasrúd?
2. A mágnesség meghatározásához speciális eszközöket, eljárásokat alkalmazunk.
Miért vasreszeléket használunk a mágneses mező kimutatására?
Miért lapos tekercset használunk magnetométernek?
Miért nem rögzítjük az iránytű tűjét a tengelyhez, hanem csak egy hegyes végre illesztjük?
3. Gyűjtsünk a környezetünkben olyan berendezéseket, amelyekben elektromágnes van!
4. Hasonlítsuk össze az elektromos erővonalakat a mágneses indukcióvonalakkal!
5. Mekkora annak a mágnesrúdnak a mágneses indukcióvektora, amely az 5 menetes 4 cm2 területű magnetométert,
melyben 300 mA áram folyik, éppen kimozdítja? A kimozdításhoz legalább 0,0001 Nm forgatónyomaték szükséges.
6. Melyik magnetométert érdemesebb használni, amelyik 10 menetes, 2 cm2 területű és 450 mA folyik rajta,
vagy amelyik 4 menetes 4,5 cm2 területű és árama 400 mA?
7. Egy magnetométerre 0,0008 Nm maximális forgatónyomaték hatott,
amikor egy elektromágnes mágneses mezejét vizsgáltuk.
A 20 menetes magnetométer fluxusa, az egyensúly beállta után, 0,0004 Wb.
Mekkora a magnetométer áramerőssége?
8. A mágneses mezőnek forgató hatása van.
Miért mozdulnak el mégis a vasreszelék-darabkák a pólus irányába?
9. A NASA Pioneer űrszondái az 1960-as években megmérték a Nap mágneses mezőjét,
melynek értéke 0,2 mT-nak adódott.
Mekkora volt a magnetométer áramforrásának feszültsége, ha a 100 menetes 4 cm2 területű,
20 ohmos magnetométer 0,000005 Nm maximális forgatónyomatékot mért?
Feladatok:
(OFI TK10 101.)
1. Melyik erősebb mágneses mező az alábbiak közül?
a) Amely egy 25 menetes, 5 cm2 területű és 200 mA-rel átjárt lapos tekercsre 0,0004 Nm maximális forgatónyomatékkal hat.
b) Amely egy 400 menetes, 7 cm hosszú tekercs belsejében alakul ki 1,5 A esetén.
2. Mekkora áramot folyassunk egy 300 menetes 5 cm hosszú egyenes tekercsben,
hogy abban a mágneses mezőjének erőssége a Föld mágneses mezőjének erősségét kioltsa?
(A Föld mágneses mezőjének erősségét tekintsük 0,05 mT-nak.)
3. Rezgő rugóba egyenáramot vezetünk. Milyen mágneses mező alakul ki a rugó belsejében?
4. Mekkora mágneses mező alakul ki egy 50 ohmos merülőforraló 5 menetes, 10 cm hosszú tekercsében, ha az vízbe merül?
A merülőforralót ebben az esetben 120 V-os egyenfeszültségre kapcsoltuk.
5. A fülhallgató 50 menetes 1,5 cm hosszú tekercse acélra van felcsévélve.
Ábrázoljuk a mágneses mező erősségének változását az idő függvényében, ha az áramerősség 0,1 s alatt 50 mA-ről 350 mA-re nő, majd 0,05 s alatt 150 mA-re csökken!
Az acél mágneses adatát a Négyjegyű függvénytáblázatokból keressük ki!
6. Magyarázzuk meg az alábbi ábra alapján a távíró működését!
7. Mekkora erősségű mágneses mező alakul ki a villámlástól 20 m-re?
A villám áramerőssége kA nagyságú.
8. Egy körtekercs középpontján át, a tekercs középkörére merőlegesen egy hosszú egyenes vezeték halad.
Mekkora áramot folyassunk ebben a vezetékben, ha a 8 cm sugarú középkörrel rendelkező 600 menetes,
500 mA-es körtekercs mágneses mezőjét ki szeretnénk vele oltani?
9. Egy forgótekercses ampermérő mágneses indukcióvektora 500 mT.
A 150 menetes forgótekercs keresztmetszete egy 2 cm oldalú négyzet.
A műszer végkitérésekor a csavarrugó 3·10-5 Nm forgatónyomatékkal hat.
Mekkora a műszer méréshatára?
10. Nikkelkorong a rá merőleges tengelye körül szabadon foroghat.
A korong egyik szélét lángba tartjuk, mialatt ettől negyedfordulatnyira,
oldalról a koronghoz egy mágnessel közelítünk. Melyik irányba fordul el a korong? Miért?
