Fizika érettségi

IDŐBEN ÁLLANDÓ MÁGNESES MEZŐ

Tapasztalatból tudjuk, hogy a mágnesek egymásra és a vastárgyakra erőt gyakorolnak. A mágnes rúd végein fejtik ki a legerősebb hatást, itt vannak a mágneses pólusok. Az egyforma pólusok taszítják, a különbözők vonzzák egymást. A Föld is mágnesnek tekinthető. Egyik pólusa az északi, a másik pólusa a déli sark közelében található. Az iránytűnek azt a pólusát, amely egyensúlyi helyzetben észak felé mutat, északi pólusnak nevezzük el. A másik a déli pólus.

A mágneses mező, az olyan mező, amelyet mozgó töltés kelt és csak mozgó töltésre hat. A mágneses mező örvényes.

Az árammal átjárt tekercs mágneses dipólusként viselkedik. Ha árammal átjárt tekercsbe vasmagot teszünk, annak mágneses hatása nagymértékben felerősödik. Ezt elektromágnesnek nevezzük. Az elektromágnes alapján működik az elektromos csengő, az emelődaru, az automata biztosíték és a távkapcsoló.

A mágnes közelébe vitt vastárgy mágnesként viselkedik, ez a mágneses megosztás. A vasban rendezetlen kis mágneses tartományok találhatók, amelyek a mágnes hatására rendeződnek, így a vastárgy is kétpólusú mágnesként, mágneses dipólusként viselkedik.

A mágneses mezőben a magnetométerre ható forgatónyomatéka egyenesen arányos a magnetométeren folyó áram erősségével, a magnetométer területével és a menetszámával. Ezt a hányadost nevezzük a mágneses indukciónak. A mágneses indukció jele: B, mértékegysége T (tesla).

Megfigyelhetjük, hogy a mágneses mezőben vasreszeléket szórunk szét, akkor kirajzolódnak a mágneses indukcióvonalak. A mágneses indukcióvonalak számát fluxusnak nevezzük.

Kísérletekkel megfigyelhető, hogy mágneses mezőben lévő áramvezetőre a mágneses mező erőt gyakorol. Az erő nagysága egyenesen arányos a vezetőre ható mágneses indukciójával, a vezető áramerősségével és a vezető hosszával: F = I (áramerősség) ∙ l (hossz) x B (mágneses indukció). A mágneses mező által az áramvezetőre gyakorolt erő irányát a jobbkéz-szabállyal szokás rögzíteni. Ha jobb kezünk három ujját merőlegesen kifeszítjük úgy, hogy hüvelykujjunk az áram irányába, mutatóujjunk a mágneses indukció irányába mutat, akkor a középső ujjunk jelzi az áramvezetőre ható erő irányát.

A mágneses mezőben a v sebességgel mozgó töltésre ható erő a Lorentz-erő: F = Q ∙ v x B.

A homogén mágneses mezőben az elektromos töltésű részecskék spirál pályákon mozognak. A körpályán mozgó töltés sebessége merőleges az indukcióvonalakra.

Az elektromos csengő egy tekercsből, egy lágyvasból és egy csengőből épül fel. Amikor a kapcsolóval zárjuk az áramkört, abban áram folyik, ennek következtében pedig az elektromágnes mágneses teret gerjeszt. A mágnes behúzza a lágyvasat, ami a karra van erősítve, így a kar végén lévő kis kalapács ráüt a csengőre. Amint a mágnes behúzza a lágyvasat, a csúcsnál megszakad az áramkör. Mivel így nem folyik áram, az elektromágnes tekercsében leépül a mágneses tér, így a mágnes elengedi a lágyvasat. Amikor a lágyvas visszaugrik a helyére, az ismét zárja az áramkört és újraindulhat a ciklus.

A földi mágneses mező (és a felszíni mágneses mező) egy mágneses dipólus, melynek déli mágneses pólusa a földrajzi Északi-sark közelében, az északi mágneses pólusa a földrajzi Déli-sark közelében található. A mágneses pólusokat összekötő képzeletbeli tengely nagyjából 11,3°-kal tér el a bolygó forgástengelyétől. A mező több tízezer km-re terjed ki a világűrbe, ezt magnetoszférának nevezzük.

A mágneses mező valószínű oka a Föld belső szerkezetében működő dinamó-mechanizmus. A dinamó-mechanizmus lényege, hogy a Föld belsejében lévő olvadt vasból és nikkelből álló külső mag áramlásai révén örvényáramok keletkeznek, az örvényáramok pedig kiterjedt mágneses teret gerjesztenek. A mágneses tér irányultsága a mágneses déltől a mágneses észak felé mutat, ez lényegében azonos a mágneses tér ún. áramlási irányával. A sarki fény a Föld északi és déli sarkánál a légkörbe behatoló töltött részecskék (elsősorban protonok és elektronok) által keltett időleges fényjelenség. Sarki fény akkor keletkezik, amikor a napszél annyira felkavarja a magnetoszférát, hogy töltött részecskék hatolnak be a napszélből és a magnetoszférából a felső légkörbe, a Föld mágneses mezejének vonzására, ahol energiájuk egy részét átadják a légkörnek. A légkör összetevői emiatt ionizálódnak és gerjesztődnek, így fényt bocsátanak ki különböző színekben. Formáját az ionizálódott összetevők mozgása határozza meg. A beérkező protonok elektronbefogással hidrogénatomokká alakulnak, így a gerjesztett hidrogénatomokra jellemző színeket bocsátják ki (vörös, kék, ibolya).

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük