MAGNETICKÉ POLE 2

transcript

MAGNETICKÉ POLE 2

15. prosince 2012 VY_32_INOVACE_170212_Magneticke_pole_2_DUM

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová.Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace.

Materiál byl vytvořen v rámci projektu OP VK 1.5 – EU peníze středním školám,registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.

1.Magnetické pole Země

2.Magnetizace

látky

3. Magnetické pole cívky

4. Elektromagnet

Už v 17. století W. Gillbert zjistil, že Země je obrovský magnet, který kolem sebe vytváří magnetické pole.

Co už víte o magnetickém poli Země?

Magnetické pole Země

Odpověď

• magnetické póly Země lze určit pomocí magnetky• severní pól magnetky směřuje přibližně k severnímu

zeměpisnému pólu, tedy ukazuje na jižní magnetický pól Země.

• u jižního pólu magnetky to platí opačně

Animace magnetického pole Země

Oba magnetické póly se pohybují, za posledních 120 let urazil jižní magnetický pól asi 1000 km a severní magnetický pól dráhu 300 km. Podle měření se pohybují póly rychlostí až 15 km za rok. Při zvýšené sluneční aktivitě je pohyb pólů větší a značně chaotický.

Dochází také k přepólování Země (jižní a severní pól si vymění polohu). K poslednímu přepólování došlo před 780 000 lety. Proces samotný trvá asi tisíc let.

Změny ovšem přicházejí nepravidelně a někdy i několikrát za milión let. Změny pólů lze pozorovat na starých horninách.

Obr. 2

Člověk se orientuje na zemském povrchu pomocí kompasu. Živočichové, například včely, mají v tělních buňkách částice Fe3O4, a proto dokážou vnímat magnetické pole a orientovat se podle něj.

Obr. 3

Magnetické pole Země tvoří ochranný štít země. Toto pole vzniká v horké a tekuté vrstvě vnějšího jádra Země.

Je vodivé. Při pohybech se v něm indukuje elektrický proud, který zpětně způsobuje vznik silnějšího magnetického pole.

Magnetické pole chrání Zemi před rychlými částicemi přicházejícími od Slunce. Sluneční vítr se pohybuje rychlostí 500 km/s a deformuje magnetické pole Země.

Na straně u Slunce má magnetické pole Země tvar rázové vlny a na druhé straně, odvrácené, dlouhý ohon. Nabité částice obtékají rázovou vlnu a vnikají do atmosféry.

Obr. 4

Vznikají magnetické bouře se světelným efektem, které označujeme jako polární záře. Ty jsou viditelné v polárních oblastech (jižní a severní záře). Ve středních zeměpisných šířkách je lze vidět pouze výjimečně.

Obr. 5

další kapitolazpět na obsah

Pro posuzovaní magnetické charakteristiky prostředí je zavedena veličina permeabilita μ. Permeabilitu látky zavedl James Clerk Maxwell. Pro permeabilitu platí závislost:

μr – relativní permeabilitaμ0 – permeabilita vakua

Podle hodnoty permeability prostředí dělíme látky na diamagnetické, paramagnetické a feromagnetické.

Magnetizace látky

Diamagnetické látky

• jsou složené z diamagnetických atomů• jejich permeabilita je menší než jedna

(μr < 1)• tyto látky zeslabují magnetické pole• jsou to inertní plyny, většina

organických sloučenin, kovy (Cu, Ag, As, Hg, Bi), voda

Diamagnetismus téměř nezávisí na stavu látky a na teplotě.

Magnetizace látky

Obr. 6

Paramagnetické látky• jejich permeabilita je větší než jedna (μ > 1)• například hliník (μr = 1,00023), mangan, chrom, platina• zesilují magnetické pole

Magnetismus paramagnetických látek je nepřímo úměrný teplotě, tedy s klesající teplotou se intenzita magnetického pole zvyšuje.

Magnetizace látky

Video paramagnetické látky

Obr. 7

Feromagnetické látky• jejich permeabilita 102 – 105

• silně zesilují magnetické pole• za běžných teplot jsou feromagnetické kovy (Fe, Co. Ni. Cd) a jejich

slitiny• další feromagnetické látky jsou Heuslerovy slitiny (Mn a další prvek

např. As, Al,…• jsou to také ferity

Feromagnetismus je vlastností krystalové mřížky. Samotné atomy feromagnetických látek jsou paramagnetické.

Magnetizace látky

Pokud zahřejeme feromagne-tickou látku na tzv. Curieovu teplotu, ztrácí svoje feromagne-tické vlastnosti. Pro magnetit je tato teplota přibližně 580°C (porušuje se krystalická mřížka).

Magnetizace látky

Obr. 8

Vysvětlete, co je cívka a z čeho se cívky vyrábí.

Magnetické pole cívky

Odpověď

Cívka je drát navinutý na nosné kostře. Nejčastějším materiálem pro výrobu cívek je měď. Podle rozměrů lze rozlišit obyčejnou cívku – selenoid a cívku stočenou do kruhu – toroid.

Obr. 9

Cívka je elektrotechnická součást používaná v elektrických obvodech. Pokud cívkou prochází proud, cívka se stává magnetem a má své magnetické pole. Poloha pólu cívky závisí na směru procházejícího proudu. Polohu pólu lze určit pomocí Ampérova pravidla pravé ruky pro cívku.

„Položíme-li pravou ruku na cívku tak, aby pokrčené prsty ukazovaly dohodnutý směr proudu v závitech cívky, pak ukazuje palec polohu severního pólu cívky.“

Pokud změníme směr proudu v cívce, objeví se severní pól na opačném konci cívky.

Magnetické pole cívky

Animace Ampérova pravidla

Cívka s jádrem má silnější magnetické pole. Cívka s jádrem může působit jako elektromagnet, pokud cívkou prochází proud.

Elektromagnety mají v technické praxi rozsáhlé použití. Jsou součástí magnetofonů, videopřehrávačů, pevných disků, zvonků, elektromotorů a reproduktorů.

Elektromagnety

Animace elektromagnetu

Použití elektromagnetu1. Uchycování předmětů

• velký elektromagnet může přemisťovat kovové předměty bez uchycení

2. Elektromagnetické relé• umožňuje velmi slabými elektrickými proudy spínat elektrické

obvody

Princip: V blízkosti elektromagnetu tvořeného cívkou a jádrem je pohyblivá kotva. Jakmile cívkou prochází proud kotva relé se přitáhne k cívce a sepne příslušný obvod.

Elektromagnety

• používá se u elektromotorů, u signalizačního návěstí (železniční přejezdy)

3. Elektromagnetický přerušovač proudu

• základ elektrického zvonku nebo bzučáku

Elektromagnety

Obr. 10

4. Telefon• vynalezl Alexander G. Bell• jeho telefon se skládá s cívky s trva- lým magnetem• telefon zdokonalil Thomas A. Edison

5. Meřící přístroje

• přesné přístroje začaly vznikat až po roce 1881• nový systém přístrojů k měření stejnosměrných proudů navrhl

Marcel Depréz

Elektromagnety

Obr. 11

6. Elektromagnetický jistič• nahrazuje v bytech tavné

pojistky

7. Magnetický záznam• pomocí elektromagnetu se za-

znamenávají informace na pe-vných discích, videokazetách a magnetofonových páskách

Elektromagnety

koneczpět na obsah

Obr. 12

POUŽITÁ LITERATURA

ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-7196-223-6

CITACE ZDROJŮ

Obr. 1 ZUREKS. Soubor:Earth's magnetic field, schematic.svg: Wikimedia Commons [online]. 12 January 2012 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f6/Earth%27s_magnetic_field%2C_schematic.svg

Obr. 2 U.S. GEOLOGICAL SURVEY. Soubor:Earth Magnetic Field Declination from 1590 to 1990.gif: Wikimedia Commons [online]. 10 March 2010 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/43/Earth_Magnetic_Field_Declination_from_1590_to_1990.gif

Obr. 3 ELCH. Soubor:Magnetosphere schematic.jpg: Wikimedia Commons [online]. 3 May 2006 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/55/Magnetosphere_schematic.jpg

Obr. 4 STRANG, Joshua. UNITED STATES AIR FORCE. Soubor:Polarlicht 2.jpg: Wikimedia Commons [online]. 18 January 2005 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/aa/Polarlicht_2.jpg

Obr. 5 BEN-ZIN. Http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Aurora2.jpg: Wikimedia Commons [online]. 17 January 2005 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/12/Aurora2.jpg

CITACE ZDROJŮ

Obr. 6 JOHNSBRANA. Soubor:Anticlastic-Copper-Cuff-Bracelet.jpg: Wikimedia Commons [online]. 29 May 2007 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fa/Anticlastic-Copper-Cuff-Bracelet.jpg

Obr. 7 ALCHEMIST-HP. File:Platinum-nugget.jpg: Wikimedia Commons [online]. 27 February 2010 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6a/Platinum-nugget.jpg

Obr. 8 ZIMBRES, Eurico. Soubor:MagnetEZ.jpg: Wikimedia Commons [online]. 2005 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/08/MagnetEZ.jpg

Obr. 9 JOHNSBRANA. Soubor:Anticlastic-Copper-Cuff-Bracelet.jpg: Wikimedia Commons [online]. 29 May 2007 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5e/Inductor.jpg

Obr. 10 JAMOTTL. Soubor:Schema rele2.PNG: Wikimedia Commons [online]. 27 January 2006 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e9/Schema_rele2.PNG

Obr. 11 FACTUMQUINTUS. File:Alt Telefon.jpg: Wikimedia Commons [online]. 18 December 2004 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/74/Alt_Telefon.jpg

CITACE ZDROJŮ

Obr. 12 TSCA. Soubor:Kaseta magnetofonowa ubt.jpeg: Wikimedia Commons [online]. 4 November 2004 [cit. 2012-12-15]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d2/Kaseta_magnetofonowa_ubt.jpeg

Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010

Děkuji za pozornost.

Miroslava Víchová

MAGNETICKÉ POLE 2

Documents