Wykład 21/28.11. 2006 : Wykład 21/28.11. 2006 Magnetyzm
Slide2 : Pola magnetyczne są wywołane poruszającymi się ładunkami Pola magnetyczne Pola magnetyczne magnesów stałych są wywołane nieskompensowanymi ruchami elektronów w materiale.
Pola magnetyczne elektromagnesów są wywołane ruchem elektronów pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego. Siła działające na ładunek pochodząca od pola elektrycznego:
(definicja pola E)
Siła działające na ładunek od pola magnetycznego:
(definicja pola B) B e+ e- e- B- Indukcja Magnetyczna
jest siłą dośrodkową! konwencja:
x – zwrot za kartkę (tablicę)
- zwrot przed kartkę
Slide3 : Linie Pola Indukcji Magnetycznej Jednostki SI pola magnetycznego: Tesla (T) = N/C(m/s) = N/A m 1 T = 104 gausa pole magnetyczne Ziemi ~ 0.5 gausa Wielkości pól magnetycznych (T)
Gwiazda neutronowa 108
Elektromagnes 1.5
Magnes sztabkowy 10-2
Powierzchnia Ziemi 0.510-4
Przestrzeń międzygwiezdna 10-10
Wewn. osłony magnetycznej 10-14 Linie pola magnetycznego zaczynają się na biegunie „północnym” N i kończą na „południowym” S
Slide4 : Linie magnetycznego pola Ziemi geograficzny biegun północny jest magnetycznym biegunem południowym! 80.000 km 300.000 km
Slide5 : Skrzyżowane pola E i B:
odkrycie elektronu – doświadczenie J.J. Thomsona
1897r. U. of Cambridge
Slide6 : Szczegóły doświadczenia J. J. Thomsona strumień e Pole B odchyla elektrony w dół F = -e v B Jeśli strumień przechodzi bez odchylania to siły równoważą się: -e E = -e v B
Czyli v = E/B Jeśli B=0 to elektrony przyśpieszane w góre: a = F/m = eE/m (II ZD Newtona) ale mamy y = 1/2 a t 2 t = D/v
-----> y = 1/2 (eE/m) (D/(E/B))2
------> czyli m/e = B2D2/2yE Bardzo ważne:
J.J. Tomson mógł wyznaczyć z tego doświadczenia stosunek m/e dla elektronu D x y Pole E odchyla elektrony w górę F = -e E
Slide7 : Czy jest coś takiego możliwe z elektronami w przewodniku?
zjawisko Halla
Slide8 : Ruch naładowanej cząsteczki w polu B Siła od pola magnetycznego: jest siłą dośrodkową: Wyobraźmy sobie, że cząsteczka może wykonać pełne koło. Czas potrzebny na to będzie: A częstość (kątowa) cyrkulacji w = 2pf = 2p/T: czyli obudowa (próżnia)
Slide9 : W stałym polu magnetycznym tor, po którym porusza się cząsteczka, jest w ogólnym przypadku helikoidalny. Promień cyrkulacji zmienia się z B
Cząsteczki mogą być „złapane” w pułapce utworzonej przez niejednorodne pole magnetyczne –
ponieważ „odbiją” się od silniejszego pola magnetycznego, utworzona zostaje „Magnetyczna Butelka”. , arbitralny kąt między
Slide10 : Skąd „to” się bierze?
Slide11 : „Pasy Van Allena” są cząsteczkami schwytanymi w butelce magnetycznej stworzonej przez niejednorodne pole magnetyczne Ziemi. Wiatr słoneczny pozwala na wrzucenie pochwyconych elektronów do górnych warstw atmosfery, jonizację atmosfery i świecenie, które widzimy jako Zorzę Polarną. Geomagnetyczny biegun północny tory elektronów zbiegające się linie pola magnetycznego Zorza Polarna
Slide12 : Korona Słoneczna
Slide13 : Ruch naładowanej cząsteczki w polu B: akceleratory Cyklotron źródło generator
napięcia
przyśpieszającego obudowa (próżnia) wiązka szybkich cząstek elektrody
Slide14 : Synchrotron
wiązka rozpędzonych cząstek komory przyspieszeń elektromagnesy źródło cząstek wstępny akcelerator liniowy magnesy wyprowadzające wprowadzenie wiązki Właśnie taki akcelerator ma być zbudowany w Krakowie na Nowym Kampusie UJ do 2012 r.