fyzika

Rozdíl mezi magnetickou indukcí a intenzitou magnetického pole

• Magnetická indukce (B)

  • Popisuje skutečné silové pole v látce i ve vakuu, zahrnuje vliv prostředí a permeabilitu.

• Intenzita magnetického pole (H)

  • Charakterizuje pole nezávisle na vlastnostech prostředí.

• Magnetická síla

  • Vztah mezi magnetickou indukcí a intenzitou:
    $B=\mu\cdot H$
    (μ je permeabilita).

• Ampérův zákon

  • Je to zákon, který popisuje sílu působící na vodič s elektrickým proudem v magnetickém poli.

• Síla působící na vodič

  • $F=B\cdot I\cdot L\cdot\sin\alpha$ kde:

    • $F$ = síla v newtonech (N)

    • $B$ = magnetická indukce (T)

    • L = délka vodiče (m)

    • $I$ = proud (A)

    • $α$ = úhel mezi vodičem a indukčními čarami.

Cyklotron

• Definice

• Urychlovač částic, který používá magnetické pole k urychlení nabitých částic kvadraticky.

• Využití

  • 1) Výroba léčivých radioizotopů.

  • 2) Výroba radiofarmak.

  • 3) Výroba protonových urychlovačů.

• Postup urychlování

  • V akumulačním prstenci se shromažďují dostatečné množství elektronů a pozitronů a odvedou se pomocí magnetického pole do kruhového urychlovače zvaného PROTONOVÝ SYNCHROTON (PS)

  • Částice se urychlí na vyšší energii a dále jsou posílány do největšího kruhového urychlovače zvaného LEP (Velký srážeč elektronů).

Lorentzova síla

• Definice

  • Síla $F$, která působí na nabitou částici pohybující se rychlostí $v$ v magnetickém poli s magnetickou indukcí $B$, se nazývá Lorentzova síla:
    $F=Q\cdot v\cdot B\cdot\sin\alpha$

  • Kde:

  • v = rychlost castice

  • $Q$ = náboj částice.

  • $α$ = úhel mezi směrem pohybu a magnetickým polem.

• Vlastnosti

  • Lorentzova síla nemůže měnit velikost rychlosti částice, ale může měnit pouze směr rychlosti; tím pádem urychluje částici.

  • Při vstupu perpendikulárně do magnetického pole vykonává částice kruhový pohyb.

Vzorce pro pohyb částice

• Dostředivá síla

  • $F_{B}=\frac{m\cdot v^2}{r}$

• Poloměr pohybu částice

  • $r=\frac{m\cdot v}{B\cdot Q}$ .

• Perioda pohybu

  • $T=\frac{2\pi m}{qB}$ ,
    kde $T$ je čas potřebný k vykonání jedné otočky.

• Úhlová rychlost (cyklotronová frekvence)

  • $ω = 2πf = rac{v}{r}$, kde $f$ je frekvence.

Hallův jev

• Popis

  • Po zapnutí magnetického pole se elektron pohybuje po zakřivené trajektorii.

  • Ustálená situace, která se vytvoří brzy po zapnutí.

• Aplikace

  • Hallův jev se využívá k měření magnetické indukce pomocí tzv. Hallovy sondy.

Magnetismus

Typy magnetických látek

• Diamagnetika

  • μ < 1 (pod 1).

  • Oslabují původní magnetické pole.

  • Nejde zmagnetizovat.

  • Př.: vzácné plyny, většina organických sloučenin.

• Paramagnetika

  • μ > 1 (nad 1).

  • Lehce zesilují původní magnetické pole.

  • Nejde permanentně zmagnetizovat.

  • Př.: hliník, mangan, chrom.

• Feromagnetika

  • μ >> 1 (100 a více).

  • Značně zesilují magnetické pole.

  • Lze permanentně zmagnetizovat.

  • Př.: Fe, Co, Ni.

• Ferity

  • Feromagnetické látky tvořené oxidy železa.

  • Levné na výrobu, mnoho tvarů.

Magnetické pole

• Zdroje magnetického pole

• Existuje magnetická síla, kterou popisuje magnetické pole.

• Stacionární vs. nestacionární magnetické pole

  • Stacionární = neměnné s časem.

  • Nestacionární = měnící se s časem.

Magnetické domény

• Existují náhodné směry, které se celkově vyruší, tedy látka nemagnetizuje.

• Curieova teplota

  • Teplota, při níž magnetická látka ztratí většinu svých magnetických vlastností.

Magnetické pole země

• Vnější část jádra země se skládá z těžkého železa a niklu.

• Generované magnetické pole je vyosené vůči rotační ose země.