logo
InfovekSKLADANIE MAGNETICKÝCH POLÍ


Počas stredoškolského štúdia sa žiaci zoznámia s pojmom fyzikálne pole a možnosťou jeho zobrazenia pomocou čiar, ktoré spĺňajú určité podmienky dané ich definíciou. Sú to siločiary gravitačného poľa, siločiary elektrického poľa a magnetické indukčné čiary. Okrem priebehu fyzikálneho poľa v okolí osamoteného objektu, napríklad bodového elektrického náboja alebo permanentného magnetu, sú oboznámení aj s priebehom poľa v okolí viacerých objektov nachádzajúcich sa tak blízko pri sebe, že ich polia sa navzájom ovplyvňujú, skladajú sa a výsledok skladania žiakom prezentujeme ako výsledné pole v okolí viacerých objektov. Tu je vhodné žiakom pripomenúť, že aj v tomto prípade čiary, ktorými pole zobrazujeme spĺňajú podmienku definície, a teda v danom bode výsledného poľa udáva dotyčnica k čiare smer príslušnej vektorovej fyzikálnej veličiny (viď obrázok).

Na obrázku je zakreslené magnetické pole v okolí dvoch permanentných tyčových magnetov otočených k sebe nesúhlasným magnetickým pólom.
Vektor magnetickej indukcie Bv výsledného magnetického poľa v danom bode je daný vektorovým súčtom magnetických indukcii B1 a Bv magnetických polí ktoré skladáme, teda

V danom bode magnetického poľa leží vektor magnetickej indukcie výsledného magnetického poľa v smere dotyčnice k magnetickej indukčnej čiare výsledného magnetického poľa.

Uvedenú skutočnosť môžeme využiť v prípade skladania magnetických polí

  • homogénneho medzi pólmi permanentného magnetu a priameho vodiča s prúdom,
  • rovnobežných vodičov s prúdmi rovnakého smeru,
  • rovnobežných vodičov s prúdmi opačného smeru.

Nasledujúce texty a obrázky sú návodom, ako môžeme sprístupniť žiakom vznik výsledného magnetického poľa v uvedených prípadoch, ak zároveň zdôraznime skutočnosť, že hustota magnetických indukčných čiar je úmerná veľkosti magnetickej indukcie.

Postup pri hľadaní priebehu výsledného magnetického poľa zloženého z homogénneho magnetického poľa medzi pólmi permanentného magnetu a magnetického poľa priameho vodiča s prúdom môžeme žiakom vysvetliť a ostatné úlohy nechať na ich samostatnú prácu.
Vysvetľovanie s podporou počítača je pre učiteľa nemej náročné a pre žiakov príťažlivejšie. Môžeme pritom využiť napríklad prezentačný program PowerPoint, v ktorom si postup vytvárania výsledného poľa zanimujeme.

Ukážku takejto prezentácie - Skladanie magnetických polí

Výsledné magnetické pole zložené z homogénneho magnetického poľa medzi pólmi permanentného magnetu a magnetického poľa priameho vodiča s prúdom.

Priamy vodič s prúdom v magnetickom poli permanentného magnetu - priestorový pohľad.

Pohľad na predchádzajúci experiment z boku
  • magnetické pole permanentného magnetu je homogénne, jeho magnetické indukčné čiary sú rovnobežné, rovnako vzdialené odseba,
  • vodič je znázornený ako krúžok s bodkou v strede, to znamená, že prúd vo vodiči tečie smerom von z nákresne.
Znázornenie magnetického poľa priameho vodiča s prúdom
  • magnetické indukčné čiary sú sústredné kružnice so spoločným stredom na osi vodiča,
  • hustota magnetických indukčných čiar klesá smerom od osi vodiča.
Skladanie magnetických polí urobíme v niektorých bodoch priamky kolmej na os vodiča a súčasne kolmej na magnetické indukčné čiary magnetického poľa permanentného magnetu.

V priesečníkoch priamky a magnetických indukčných čiar magnetického poľa permanentného magnetu zakreslíme vektory magnetickej indukcie permanentného magnetu B1, B2 . . . ( vektory sú zakreslené modrou farbou ).
Keďže toto pole je homogénne vektory magnetickej indukcie sú v každom bode poľa rovnobežné a majú rovnakú veľkosť.

V tých istých bodoch zakreslíme vektory magnetickej indukcie magnetického poľa priameho vodiča s prúdom pričom dodržiavame zásady
  • vektory indukcie ležia v smere dotyčnice k magnetickej indukčnej čiare, teda v daných bodoch majú zvislý smer,
  • pre veľkosť vektora indukcie magnetického poľa v okolí priameho vodiča s prúdom platí vzťah

    kde I je veľkosť prúdu vo vodiči,
          d je vzdialenosť od vodiča.

Teda s rastúcou vzdialenosťou od vodiča priamo úmerne klesá veľkosť vektora magnetickej indukcie.

Vektory indukcie výsledného magnetického poľa v daných bodoch dostaneme vektorovým súčtom vektorov magnetických indukciískladaných polí.
Na obrázku sú vektory magnetických indukcií výsledného magnetického poľa v daných bodoch.

Z predchádzajúceho obrázku dôjdeme k záverom
  • na ľavej strane od priameho vodiča s prúdom je magnetická indukcia výsledného magnetického poľa najväčšia a s rastúcou vzdialenosťou na tejto strane klesá jej hodnota,
  • na pravej strane od priameho vodiča s prúdom je magnetická indukcia menšia ako na ľavej strane a s rastúcou vzdialenosťou od vodiča na tejto strane klesne jej hodnota až na nulu.

Ak uvedeným záverom prispôsobíme priebeh magnetických indukčných čiar, potom na ľavej strane od priameho vodiča s prúdom sú magnetické indukčné čiary najhustejšie, na pravej strane redšie a ešte v zobrazovanom úseku menia orientáciu.


Výsledné magnetické pole zložené z magnetických polí dvoch priamych rovnobežných vodičov s prúdmi rovnakého smeru.

Silové pôsobenie medzi dvoma priamymi vodičmi s prúdmi rovnakého smeru - priestorový pohľad.

Pohľad na dva rovnobežné vodiče s prúdmi rovnakého smeru zhora.

Zakreslíme vektory magnetickej indukcie magnetických polí oboch priamych vodičov s prúdmi rovnakého smeru, pričom dodržiavame zásady uvedené v predchádzajúcom prípade.

Vektory indukcie výsledného magnetického poľa v daných bodoch dostaneme vektorovým súčtom vektorov magnetických indukcií skladaných polí.
Na obrázku sú vektory indukcie výsledného magnetického poľa v daných bodoch.
Z analýzy obrázku dôjdeme k nasledujúcim záverom
  • v strede medzi vodičmi je vektor indukcie výsledného magnetického poľa rovný nule,
  • najväčšiu hodnotu magnetickej indukcie má výsledné magnetické pole zvonka oboch vodičov v ich tesnej blízkosti a s rastúcou vzdialenosťou od vodičov v týchto oblastiach magnetická indukcia klesá.

Ak uvedeným záverom prispôsobíme priebeh magnetických indukčných čiar, potom zvonka obidvoch priamych vodičov s prúdom sú magnetické indukčné čiary najhustejšie, v strede medzi vodičmi najredšie.


Výsledné magnetické pole zložené z magnetických polí dvoch priamych rovnobežných vodičov s prúdmi opačného smeru.

Silové pôsobenie medzi dvoma priamymi vodičmi s prúdmi opačného smeru - priestorový pohľad.

Pohľad na dva rovnobežné vodiče s prúdmi opačného smeru zhora.

Zakreslíme vektory magnetickej indukcie magnetických polí obidvoch priamych vodičov s prúdmi opačného smeru, pričom dodržiavame zásady uvedené v predchádzajúcich prípadoch.

Vektory indukcie výsledného magnetického poľa v daných bodoch dostaneme vektorovým súčtom vektorov magnetických indukcií skladaných polí.
Na obrázku sú vektory indukcie výsledného magnetického poľa v daných bodoch.
Z analýzy obrázku dôjdeme k nasledujúcim záverom
  • v strede medzi vodičmi má vektor indukcie výsledného magnetického poľa najväčšiu veľkosť a smerom k vodičom klesá jej hodnota,
  • menšiu hodnotu magnetickej indukcie má výsledné magnetické pole zvonka oboch vodičov a táto sa smerom od vodičov ešte zmenšuje

Ak uvedeným záverom prispôsobíme priebeh magnetických indukčných čiar, potom vo vnútri obidvoch priamych vodičov s prúdom sú magnetické indukčné čiary najhustejšie, zvonka vodičov redšie.


Z výsledku skladania magnetických polí je možné pozorovať že magnetické sily pôsobia tak, že vytláčajú vodiče z oblasti silnejšieho magnetického poľa do oblasti slabšieho magnetického poľa.


späť

bude bolo

aktuality
    cd-čka    

paticka
© 2001 API - Asociácia Projektu Infovek
Posledná zmena: NAJ - štatistika prístupov