Campul magnetic

Magneti permanenti

Orice magnet are doi poli. Polii de acelasi fel se resping, cei diferiti se atrag.Cea mai simpla sursa de camp magnetic este numita dipol magnetic.Polii magnetici nu pot fi separati (nu exista monopol magnetic).

Linii de camp magneticInteractiunea dintre magnetic. Camp magnetic

Busola Variatia inclinatiei campului magnetic in jurul unui corp cu proprietati magnetice

Anglia, 1600

"On the Magnet" by William Gilbert of ColchesterFirst published by the Chiswick Press, London 1600

Pamantul este un mare magnet, iar campul magnetic este asemanator cu al unui dipol magnetic.

Forta lui Lorentz

BvF

qq = sarcina electricăv = viteza cu care se deplasează sarcina electricăB = vectorul inducţie magnetică.

Unitatea de măsură pentru inducţia magnetică:<B>=1T (Tesla)

Protoni

ElectroniAurora boreală

Aurora australă

v

B

)0( qF

Legea Biot-Savart

Câmpul magnetic al unui conductor străbătut de curent

30

4 r

idd

rlB

ld

ld

r r

B

i

dB este câmpul magnetic creat într-un punct aflat la distanţa r de o porţiune foarte mică liniară de circuit cu orientarea dată de vectorul dl şi parcursă de un curent cu intensitatea i. μ0 = 4π 10-7 Wb/Am (permeabilitatea magnetică a vidului)

Câmpul magnetic total este dat de :

BBd

Câmpul magnetic al unei spire circulare de curent

ld

r

B

B

B

xr

Ri

i = curentul prin spiră; R = raza spirei; x = distanţa până la punctul unde se calculează câmpul magnetic măsurată pe perpendiculara dusă prin centrul spirei.

Unghiul dintre dl şi r este de 90°.

Componentele câmpului magnetic (BII) paralele cu perpendicalara

dusă pe planul spirei prin centru se adună algebric, celelalte se anulează reciproc pentru puncte simetrice. Câmpul magnetic total este dat de

IIdBB

B

B

xr

R

Câmpul magnetic creat de un element de circuit dl în punctul situat la distanţa r este dat de:

20 90sin

4 r

idldB

Componenta BII este dată de:

2

0 cos

4cos

r

dldBdBII

30

4 r

idd

rlB

Unghiul α în funcţie de x şi R se exprimă astfel: 22

22 cosRx

R

r

RRxr

Inlocuind în expresia lui BII: 2/3220

)(4 xR

RdlidBII

Câmpul magnetic total se află integrând: dl

xR

RidBB II 2/322

0

)(4

Rdl 22/322

20

2/3220

)(2)2(

)(4 xR

RiR

xR

RiB

Considerăm că punctul se găseşte la o distanţă de centrul spirei care îndeplineşte condiţia x>>R.

In aceste condiţii câmpul magnetic devine:

2/32

23

20

2/322

20

)1(2)(2

xR

x

Ri

xR

RiB

30

30

3

20

222 xx

iA

x

iRB

unde A este aria spirei circulare, iar μ=iA este denumit momentul magnetic dipolar prin analogie cu rezultatul obţinut la calculul câmpului electric creat de un dipol electric.

+

-

p

Dipol electric

Vectorul moment magnetic dipolar: m

22 Ammrim

Cea mai simpla sursa de camp magnetic

Proprietatile magnetice ale cristalelor

Miscarea electronului in jurul nucleului moment magnetic orbital

Spinul electronului moment magnetic de spin

Diamagnetism

M = momentul magnetic produs de campul magnetic extern H

- susceptibilitatea magnetica

..)(0 consttemp

13810 kgm

Paramagnetism

13810 kgm

paradia

Feromagnetism

parafero

Magnetit (Fe3O4) : Tc=575C

Hematit (Fe2O3) : Tc=680C

Goethite (FeOOH) : Tc=120C

Pirotina (Fe7O8) : Tc=320C

Ms = moment magnetic de saturatie

Mr = moment magnetic remanent (momentul magnetic existent la H=0 dupa saturare)

HC = coercivitate (campul magnetic la care se anuleaza magnetizarea)

feromagnetic

paramagnetic

Tc – temperatura de trecere de la starea feromagnetica la cea paramagnetica

13810100001000 kgmfero

Legea lui FaradeyLegea inductiei electromagnetice

Un camp magnetic variabil va genera intr-un mediu conductor un curent electric

Campul magnetic terestru

Campul magnetic terestru este un vector.

H

V

ENH

N

E

VEN

VEN

B

BtgI

BBB

B

BtgD

BBBB

IDBBBB

22

222

),,(),,(B

Campul magnetic terestru (geomagnetic) la suprafata Pamantului Este, in proportie de 90%, creat de un dipol geocentric inclinat.

Sursele campului geomagnetic1. Câmpul magnetic principal care este generat de curenţii electrici din nucleul lichid al Pământului şi posibil de scurgerile de curent în mantaua adâncă. 2. Câmpul magnetic crustal, creat de magnetizarea indusă sau remanentă a materialelor din crustă. 3. Câmpul magnetic extern, produs de curenţii electrici din ionosferă şi magnetosferă şi modulat de vântul solar şi câmpul magnetic interplanetar.4. Câmpul magnetic indus, produs de curenţii electrici din oceane sau stratele conductive din crustă sau manta care apar datorită variaţiilor de flux magnetic ale câmpului extern.

Campul dipolarsi cel nedipolar

Variatiile pe termenlung

Anomaliile magneticecrustale

Sursele externe produc variatii pe termen scurt

Inversiunile campului geomagnetic

Camp magnetic normalPolaritate normala

Camp magnetic inversPolaritate inversa

Simularea liniilor de camp geomagnetic in timpul unei inversiuni. Se remarca pierderea caracterului dipolar in timpul tranzitiei