Slide 1

Μαγνητικό πεδίο γύρω από
ευθύγραμμο αγωγό
(«αγωγός απείρου μήκους").

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

1


Slide 2

Σ’ αυτή την περίπτωση, οι
μαγνητικές δυναμικές γραμμές
είναι ομόκεντροι κύκλοι, με το
επίπεδό
τους
κάθετο
στον
αγωγό. Όλοι οι κύκλοι έχουν το
κέντρο τους πάνω στον αγωγό.

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

2


Slide 3

 Το μαγνητικό πεδίο είναι
ανομοιογενές.


 Η ένταση B σ’ ένα σημείο
του πεδίου είναι εφαπτόμενη της
δυναμικής γραμμής, σ’ αυτό το
σημείο.

Ι



B

 Τα σημεία μιας δυναμικής
γραμμής έχουν το ίδιο μέτρο
έντασης μαγνητικού πεδίου.


B

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

3


Slide 4

Για να βρούμε τη φορά των δυναμικών γραμμών, άρα
και της έντασης του μαγνητικού πεδίου σ’ ένα
σημείο, χρησιμοποιούμε τον κανόνα του δεξιού χεριού.
αντίχειρας

Ι



Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

δάχτυλα
φορά
δυναμικών γραμμών

4


Slide 5

Το μέτρο της έντασης του μαγνητικού πεδίου
σ’ ένα σημείο του είναι
 ανάλογο της έντασης του ρεύματος του
αγωγού και
 αντιστρόφως ανάλογο της απόστασης του
σημείου από τον αγωγό.

B = kμ
όπου kμ η μαγνητική σταθερή

2I

r
-7

με kμ  10

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

Ν
Α2
5


Slide 6

Μαγνητικό πεδίο κυκλικού
ρευματοφόρου αγωγού.

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

6


Slide 7

Κι εδώ, οι μαγνητικές
δυναμικές γραμμές είναι
ομόκεντροι κύκλοι, με το
επίπεδό
τους
κάθετο
στον αγωγό. Όλοι οι
κύκλοι έχουν το κέντρο
τους πάνω στον αγωγό.

δυναμική γραμμή

ρεύμα

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

7


Slide 8

Για να βρούμε τη φορά των δυναμικών γραμμών, άρα
και της έντασης του μαγνητικού πεδίου σ’ ένα σημείο,
χρησιμοποιούμε τον κανόνα του δεξιού χεριού.


B

r

r

Στο κέντρο του κυκλικού αγωγού,
η ένταση του πεδίου έχει μέτρο

B  kμ

2πΙ

r

Αν ο αγωγός αποτελείται από Ν
σύρματα, τότε η ένταση γίνεται

B  kμ
Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

2πΙ

r

N
8


Slide 9

Βλέπω, ότι μετατρέποντας
το ευθύγραμμο σύρμα σε
κυκλικό, η ένταση του πεδίου
αυξάνεται πάνω από 3
φορές. Ουάου! Έξυπνο!

Παρατηρείς μια σημαντική διαφορά
ανάμεσα στις δύο σχέσεις

B = kμ

2I

r

και

B  kμ

2πΙ

r

;

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

9


Slide 10

Μα τότε, μπορούμε να
φτιάξουμε πολλούς κύκλους
με ένα σύρμα. Το μαγνητικό
πεδίο θα γίνει πιο ισχυρό!
Σωστά;

Σωστά!
Έτσι,
έχουμε
φτιάξει το σωληνοειδές,
αλλά βέβαια και το πηνίο.

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

10


Slide 11

Μαγνητικό πεδίο σωληνοειδούς

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

11


Slide 12

Σ’ αυτή την περίπτωση, το σωληνοειδές
συμπεριφέρεται σαν ευθύγραμμος μαγνήτης.
Στο εσωτερικό του δημιουργείται ομογενές
μαγνητικό πεδίο, με τις δυναμικές γραμμές
του παράλληλες.

N

S

Ι

Ι

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

12


Slide 13

Για να βρούμε τη φορά των δυναμικών γραμμών, άρα και
τους πόλους του μαγνήτη-σωληνοειδές, χρησιμοποιούμε
τον κανόνα του δεξιού χεριού.
φορά
ρεύματος

N

S

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

13


Slide 14

Στο γεωμετρικό κέντρο του εσωτερικού του
σωληνοειδούς, το μέτρο Β της έντασης
του
μαγνητικού πεδίου είναι ανάλογο του ρεύματος Ι
και αντιστρόφως ανάλογο του μήκους ℓ
του
σωληνοειδούς.

B = kμ 4π

Ν


I



B

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

14


Slide 15

Αν κατάλαβα καλά, είναι
η ένταση του
ρεύματος
και
η απόσταση από τον
αγωγό.
Σωστά;
Έτσι είναι.
Παρατήρησες ποιοι
είναι αυτοί οι
παράγοντες;

Παρατηρώ, ότι σε όλες
τις περιπτώσεις
η

ένταση B εξαρτάται από
τους ίδιους παράγοντες.

Μπράβο.
Πολύ σωστά.

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

15


Slide 16

Το
θέμα
αυτό
μελέτησε
πειραματικά ο Ampère και
διατύπωσε το νόμο που πήρε
το όνομά του.

André Marie Ampère
1775-1836

Ο νόμος του Ampère,είναι πολύ
σημαντικός, γιατί με αυτόν μπορούμε
να υπολογίσουμε την ένταση ενός
μαγνητικού πεδίου, όταν το πεδίο
παρουσιάζει μια συμμετρία.
Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

16


Slide 17

O
Ampère,
ο
«Νεύτωνας
του
Ηλεκτρομαγνητισμού» κατά τον Maxwell,
έκανε 4 πειράματα και κατέληξε σ’ ένα

Με τι
ασχολήθηκε ο
Ampère;

νόμο για τη δύναμη μεταξύ δύο
τμημάτων σύρματος από τα οποία
διέρχεται ρεύμα.

Επίσης, εξήγησε το μαγνητισμό
κάποιων υλικών όπως ο σίδηρος και
η άποψή του ήταν προφητική.

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

17


Slide 18

Η ύλη μέσα στο μαγνητικό πεδίο

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

18


Slide 19

Μαγνητική διαπερατότητα υλικού
B0

B

μ =

Β
Β0

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

19


Slide 20

Μαγνητική
διαπερατότητα

μ>>1

Υλικά

Χαρακτηρισμός

Fe,Ni,Co Σιδηρομαγνητικά

μ>1

Al, Cr

Παραμαγνητικά

μ<1

C, Cu

Διαμαγνητικά

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

20


Slide 21

 Γιατί η μονάδα 1Τ είναι πολύ μεγάλη;
Χρησιμοποιούμε σωληνοειδές, επειδή η ένταση του
μαγνητικού πεδίου στο εσωτερικό του είναι σταθερή.
Έστω, το σωληνοειδές έχει

5

σπε ί ρες
cm

.

Τότε, για να είναι η ένταση του μαγνητικού πεδίου
στο εσωτερικό του σωληνοειδούς 1Τ χρειάζεται να
1592 A (περίπου) ! ! !
περνά ρεύμα έντασης ……….
Σ’ ένα σπίτι, το μέγιστο ρεύμα που συνήθως περνά
από το ηλεκτρικό του κύκλωμα είναι 40Α.

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

21


Slide 22

 Να φτιάξουμε ένα σωληνοειδές
που να έχει στο εσωτερικό του μαγνητικό πεδίο έντασης ίσης με
το γήινο που είναι 5.10-5Τ, να αποτελείται από 5 σπείρες , να είναι
cm
από χάλκινο σύρμα, το μήκος του ως σωληνοειδές να είναι 20cm
και η ακτίνα κάθε σπείρας να είναι 2cm.
Το ρεύμα που θα διαρρέει το σωληνοειδές τότε θα είναι 80mA.
Το πάχος (διάμετρος) του σύρματος που χρησιμοποιήθηκε είναι

Ο αριθμός των σπειρών είναι

20cm .5

σπείρες
cm

1cm
5σπείρες



0,2cm

σπείρα

 100σπείρες .

Το μήκος του σύρματος που χρησιμοποιήθηκε είναι 4π m = 12,56m.

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

22

.


Slide 23

Αιωρούμενος ηλεκτρομαγνήτης (I)
(http://www.youtube.com/watch?v=7o4TdX3o098)

Το κονσέρτο των σωληνοειδών
(http://www.youtube.com/watch?v=g_hiz-Kx0kM)

Αιωρούμενος ηλεκτρομαγνήτης (II)
(http://www.youtube.com/watch?v=nWTSzBWEsms)

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός
www.merkopanas.blogspot.gr

23