Založ si blog

Elektromagnetizmus III

Pokračujem v písaní nezaujímavých blogov z histórie elektromagnetizmu

Súvislosť magnetizmu a elektrostatiky objasnil Maxwell. Celkový prúd si rozdelil na dve časti, vodivostný a a magnetizačný, nazval ho posuvný prúd. Prúd si predstavil ako pohyb bodových elementárnych nábojov. Zameriam sa iba na magnetizačný prúd. Keďže magnetizácia vzniká okolo vodiča tak bude ju vytvárať elektrický tok ψ. Zmena elektrického toku Δψ  na zmene času Δt vytvorí magnetizačný prúd, ktorý vytvára magnetické pole Im=Δψ/Δt. Je to analógia k vzorcu pre prúd I=ΔQ/Δt.

Podobne upravil vzorec pre indukované napätie . Zvláštny prípad pri indukovanom napätí nastane keď magnetický tok budeme meniť prúdom v cievke. Zmena magnetického toku bude do tých istých závitov indukovať napätie, ktoré bude pôsobiť proti prúdu ktorý vytvoril premenlivý magnetický tok Δφ. Vzorec je ui=Δφ/Δt.

Maxwell odvodil matematicky pôsobenie elektrickej intenzity E pri statickom  bodovom náboji q.Vzorec je div E=q. div je divergencia vo fyzike žriedlovitosť. Táto rovnica hovorí, že bodový náboj je zdrojom elektrickej intenzity. Pre magnetickú indukciu B je divergencia nulová div B=0. Magnetická indukcia nemá žriedlo. Tzn. vylúčil existenciu nosičov magnetického poľa, magnetických monopolov.  Znamená to, že magnetizmus je vlastnosť elektrických nábojov v pohybe. Tie rovnice hovoria, že elektrické a magnetické polia sú na seba kolmé.

Pri indukovanom napätí medzi svorkami cievky bude zmena elektrickej intenzity ΔE. Zmena magnetického toku prierezom je zmena magnetickej indukcie ΔB.  Intenzita má vzorec E=U/l. Ale pre elementárnu zmenu ΔE musíme uvažovať zmenu elektrickej intenzity bodového náboja pretože nemôžeme uvažovať vzdialenosť kontaktov. Elektrický tok sa šíri rovnomerne z bodového náboja. Plocha cez ktorú preteká elektrický tok z bodového náboja je povrch rovnomerne rozloženej gule okolo náboja. Vzdialenosť od náboja je polomer r. Plocha gule má vzorec je 4πr2. Hodnota elektrického toku ψ bodového náboja sa rovná hodnote bodového náboja q. Pomer elektrického toku ψ plochou S  cez ktorú preteká je elektrická indukcia D. Vydelením indukcie permitivitou ε dostaneme elektrickú intenzitu  E. Z toho vychádza vzorec pre intenzitu bodového náboja.

Pri zmene magnetického toku vytvorí sa indukované napätie, znamená to, že sa zmení aj magnetická indukcia a tým pádom aj elektrická intenzita. Keď budeme uvažovať  zmenu magnetickej indukcii ΔB za zmenu času, tak elektrický tok prejde za dobu Δt vzdialenosť Δx ktorá sa bude rovnať polomeru r. Zmenu intenzity ΔE a zmenu indukcie ΔB na zmene času Δt si môžeme vyjadriť podľa vzorcov

Vložením výrazov do vzorca pre indukované napätie dostávame vzorecSprávne je vzorec zapísaný ako parciálna deriváciaOznačenie malým písmenom EyBz  znamená, že hodnoty sú na seba kolmé a šípka znamená, že sú v pohybe.

Vysvetlím čo je parciálna derivácia. Parciálna derivácia je prírastok plochy. Dobrý príklad na parciálnu deriváciu je výpočet plochy plášťa kúžeľa z jeho objemu V. Kúžeľ má výšku h a kruhovú podstavu s polomerom r. Vzorec objemu kužeľa jeDerivujeme objem podľa polomeru r dostaneme vzorecOhnuté déčka značia parciálnu deriváciu. Derivovali sme plochu podstavy podľa polomeru podstavy πr2 na 2πr, čo je obvod podstavy.

Prechodom elektrického náboja cez vodič sa vytvorí elektrický prúd. Pohybujúci náboj vytvorí okolo seba magnetické pole. Z náboja sa šíri elektrický tok ψ. Pomer toku ψ a prierezu S je elektrická indukcia  D. Elektrická indukcia je aj násobok permitivity ε a intenzity E. Keď sa náboj pohybuje nastáva zmena elektrickej indukcie ΔD. Odvodenie vzorcov je

Zároveň vzniká okolo vodiča magnetická inttnzita H=I/l. I je prúd a l je dĺžka siločiary pri zanedbateľnom priereze vodiča. Dĺžka siločiary okolo vodiča je l=2πr. Magnetický tok ktorý sa šíri od vodiča má určitú rýchlosť. Pri zmene elektrickej indukcie ΔD za dobu Δt prejde magnetický tok vzdialenosť Δx. Keď si predstavíme zmenu vzdialenosti Δx=r. Intenzita sa bude meniť kým dosiahne vdialenosť Δx polomer r. Odvodenie je

Vložením vzorcov do rovnice a vynásobením permeabilitou vákua  µ0  dostaneme upravený vzorec pre magnetizačný prúd vo vákuu podľa vzorca

Správny zápis v parciálnej rovnici vzorec má tvarTo sú základné vzťahy ktoré odvodil Maxwell. Nerozpisoval som materiálové vzťahy, iba vzťahy pre vákuum, pretože by to bolo zložité. Na internete nájdete tieto rovnice zbytočne komplikované. Tie vzťahy popisujú závislosť elektrického poľa na magnetickom poli.

Budem rád keď si to aj niekto prečíta. V budúcom blogu by som sa chcel dostať ku kombinácii týchto vzťahov.

 

 

Elektromagnetizmus II

25.09.2019

Pokračujem v predchádzajúcom blogu o elektromagnetizme. Pohybom elektrických nábojov vo vodivých materiáloch vzniká elektrický prúd. Elektrický prúd I je priamo úmerný elektrickému náboju viac »

Elektromagnetizmus I.

11.09.2019

Zase napíšem jeden nezaujímavý blog z histórie fyziky do dnešnej nenávistnej spolitizovanej doby. Napíšem niekoľko blogov o elektromagnetizme. Elektromagnetizmus je konečné vysvetlenie klasickej viac »

Od relatívnosti súčasnosti až po atómovú bombu II

25.06.2019

Ako som písal v minulom blogu preveriť Einsteinovu teóriu o relativistickej hmotnosti môžeme iba pri kinetickej energii. Energia je schopnosť konať prácu. Kinetickú energiu má teleso v pohybe. viac »

turecko, sýria, útok, kurdi

Kurdi sa dohodli s Damaskom na rozmiestnení armády na hranici s Tureckom

13.10.2019 21:49, aktualizované: 22:05

Dohodu podľa nemenovaného zdroja Kurdi uzavreli s vládou v Damasku prostredníctvom Ruska.

SR NRSR výbor zdravotníctvo zasadnutie BAX

Pacient môže zmeniť lekára, ak stratil dôveru

13.10.2019 20:00

Prípad 15-ročného Lukáša, ktorý musel na operáciu mozgu čakať dva mesiace, otvoril mnoho otázok.

New York, One World Observatory, One World Trade Centre, WTC, vyhliadková plošina, Manhattan, Ground Zero

Najbohatším mestom sveta je New York, má veľa ľudí s plnými peňaženkami

13.10.2019 18:57

New York, v ktorom žije 65 miliardárov a vyše 380 tisíc milionárov, je najbohatším mestom sveta.

DANKO: Vyjadrenie po Koaliènej rade

Danko: Gott pre mňa zostane navždy najväčším československým spevákom

13.10.2019 18:32

V hradnej kaplnke Bratislavského hradu sa konala svätá omša za zosnulého speváka.

Štatistiky blogu

Počet článkov: 139
Celková čítanosť: 289761x
Priemerná čítanosť článkov: 2085x

Autor blogu

Kategórie