Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

RRrsdeWhVJH1w1

Ćwiczenie 1

Wybierz poprawne uzupełnienia zdania.

Domeny magnetyczne powstają w materiale ferromagnetycznym, gdy jest w postaci {#krystalicznej} / {amorficznej} / {ciekłej} / {gazowej} pod warunkiem, że jego temperatura jest {#mniejsza} / {większa} niż temperatura Curie.

Ćwiczenie 2

Co zrobić, aby rozmagnesować uprzednio namagnesowany kawałek stali?

R1KWGTpD7c96l1

Ćwiczenie 3

Jaką nazwę ma wartość indukcji pola magnetycznego, które będzie istniało w ferromagnetyku, gdy po jego maksymalnym namagnesowaniu zmniejszymy pole zewnętrzne $B_{0}$ do zera?

Odp.: ....................................................

Ćwiczenie 4

R4QVb7vJR30gn

Czy w przypadku ferromagnetycznego rdzenia zwojnicy pole magnetyczne w rdzeniu jest wprost proporcjonalne do natężenia prądu płynącego w zwojnicy?

Odp.: {tak} / {#nie}

To wartość indukcji $B_{0}$ jest wprost proporcjonalna do natężenia prądu w zwojnicy. Poza tym - jeśli rdzeń (jako ferromagnetyk) namagnesuje się trwale i wyłączymy prąd, to...

Ćwiczenie 5

Możesz łatwo namagnesować np. stalowy gwóźdź trzymając go w pozycji pionowej i uderzając młotkiem (niekoniecznie metalowym). Wyjaśnij ten fenomen. Weź pod uwagę fakt, że składowa pionowa ziemskiego pola magnetycznego jest większa niż pozioma.

Działają tutaj dwa czynniki: ziemskie pole magnetyczne i wstrząśnięcia struktury krystalicznej powodowane uderzeniem młotka. Wektor indukcji ziemskiego pola magnetycznego nachylony jest do poziomu (w Polsce) mniej więcej pod kątem $66 °$ . Stąd jego składowa pionowa ma większą wartość niż pozioma. Dlatego w celu namagnesowania lepiej umieścić gwóźdź pionowo. Ziemskie pole magnetyczne jest jednak za słabe (0,4 mT), aby spowodować zauważalną pozostałość magnetyczną w gwoździu. Zmiany w domenach w takim polu są odwracalne. Natomiast jeśli zwiększymy skalę nieodwracalnych zmian w krysztale przez wstrząsanie, to domeny ustawią się dając niezerowy moment magnetyczny i „zakleszczą się” na defektach sieci krystalicznej w nowych pozycjach, tak że wytworzymy pozostałość magnetyczną, wzdłuż osi gwoździa. Będzie on przyciągał na przykład szpilki.

Ćwiczenie 6

R3KQDQ45fT8sL

Jaką nazwę ma wartość indukcji pola zewnętrznego $B_{0}$ , usuwającego całkowicie namagnesowanie w ferromagnetycznej próbce?

Odp.: ..............

R12GGG8oWcWQ7

To „kasujące” pole magnetyczne powinno być skierowane {zgodnie} / {#przeciwnie} do pola magnetycznego istniejącego w próbce.

Ćwiczenie 7

W pewnym prostym eksperymencie (możesz zobaczyć jego przebieg na YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=haVX24hOwQI) umieszczono w statywie silny magnes i położono pod nim w niewielkiej odległości stalowa śrubę rozgrzaną do koloru pomarańczowego (ok. $1100 ° C$ ) w płomieniu gazowym. Po krótkim czasie śruba przestała żarzyć się, po czym „podskoczyła i przykleiła się” do magnesu. Wyjaśnij zachowanie śruby.

Temperatura śruby żarzącej się kolorem pomarańczowym jest wyższa niż temperatura Curie, która dla stali wynosi $770 ° C$ . Zatem śruba jest para- nie ferromagnetykiem. Leży w zasięgu pola wytwarzanego przez magnes, ale jest w minimalnym stopniu przyciągana. Ta siła nie jest w stanie przezwyciężyć siły grawitacji, działającej na śrubę. Ale śruba szybko stygnie (głównie za sprawą promieniowania), co widać w zmianie jej wyglądu – w pewnej chwili przestaje świecić. Gdy temperatura śruby przekroczy $770 ° C$ , to następuje gwałtowne przejście fazowe – pojawiają się w strukturze materiału domeny magnetyczne. Wtedy mamy do czynienia z dobrze znanym zachowaniem ferromagnetyka w pobliżu źródła pola magnetycznego.

Ćwiczenie 8

REm1SODOMWeNo

Na rysunku pokazano żelazny pierścień o kształcie obwarzanka, na który nawinięty jest przewodnik. Jest to uzwojenie pierwotne. Uzwojenie pierwotne podłączone jest do źródła prądu stałego. W obwodzie jest też klucz zamykający lub otwierający obwód, oznaczony wielką literą K. Na uzwojenie pierwotne nawinięty jest inny przewodnik. Jest to uzwojenie wtórne, oznaczone wielką literą W. Uzwojenie wtórne połączone jest z woltomierzem.

Na rysunku pokazany jest schematycznie przekrój przez przyrząd (pierścień Rowlanda), służący do pomiaru indukcji magnetycznej w rdzeniu umieszczonym w polu magnetycznym $B_{0}$ . Czarne kropki oznaczają przecięcie przez toroidalne uzwojenie pierwotne P, w którym płynie prąd $I_{p}$ , będący źródłem pola magnetycznego $B_{0}$ , które następnie jest wzmacniane przez rdzeń, dając ostatecznie pole o indukcji $B$ . Wartość $B$ łatwo zmierzymy wykorzystując zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Zamykamy klucz K. Pojawia się pole magnetyczne o indukcji $B$ . We wtórnym uzwojeniu W zostanie wyindukowana SEM indukcji, której wartość odczytamy na woltomierzu. Czas narastania prądu do wartości $I_{p}$ można wyznaczyć (zjawisko samoindukcji!).

RWK8AmzT1ix0U

Oblicz wartość $B$ wytworzonej w rdzeniu indukcji, jeśli przekrój rdzenia $S = 5$ , liczba zwojów w uzwojeniu wtórnym wynosi $n$ = 100, czas włączania prądu w toroidzie $Δ t = 0, 1$ , a wartość wytworzonej SEM indukcji (wskazanie woltomierza) wynosi 2 V.

Odp.: ............ T

| ε_{i n d} | = | \frac{d Φ_{B}}{d t} | = n S \frac{B}{Δ t}

Stąd

B = \frac{| ε_{i n d} | \cdot Δ t}{n S} = 4 T

Grafika interaktywna

Dla nauczyciela