Magneettikenttä ja sähkökenttä

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Onko näillä jotain eroa ja miten lasken voimakentän suuruuden?

Tarkennan tuota suuruus asiaa, että mitä tarvitsen vielä jos tiedän
vaikka käämissä virtaavan virran,jännitteeen,tehon ja resistanssin suuruuden ja käämien kierros määrän, niin mistä tiedän että kuinka suuri magneettikenttä syntyy? Ja lisä kysymyksenä vielä se, että kuinka paljon magneettikenttä vahvistuu kun lisään vielä rautasydämmen käämien sisään.

Kommentit (6)

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005
nuclear
Onko näillä jotain eroa ja miten lasken voimakentän suuruuden?



No, ovathan nuo eri asia, vaikka toisaalta kyse on saman asian eri puolista. (sori, jos ei valaise) Tarvittavat kaavt sitten taitaa mennä vähän hankaliksi.


Tarkennan tuota suuruus asiaa, että mitä tarvitsen vielä jos tiedän
vaikka käämissä virtaavan virran,jännitteeen,tehon ja resistanssin suuruuden ja käämien kierros määrän, niin mistä tiedän että kuinka suuri magneettikenttä syntyy?

Ilman rautasydäntä riittää tietää virta, silmukan poikkipinta-ala ja niiden määrä. Tarvittavat kaavat löytyy esim. MAOL-taulukosta, jos sellainen on sinulla saatavilla. Netistäkin varmasti löytyy, jos jaksaa hakea.

edit: no laitetaan tähän pitkän käämin tapauksessa pätevä kaava.Sisällä Magneettivuon tiheys on B= NμI/L , missä N on kierrosten määrä, μ on tyhjiön permeabiliteetti, L on käämin pituus ja I käämissä kulkeva virta.

Ja lisä kysymyksenä vielä se, että kuinka paljon magneettikenttä vahvistuu kun lisään vielä rautasydämmen käämien sisään.

Niin yllättävältä, kun se voi tuntuakin, niin rautasydän saattaa vahvistaa magneettivuon tiheyttä jopa tuhatketaiseksi.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Vierailija

http://fi.wikipedia.org/wiki/Magneettikent%C3%A4n_voimakkuus

Ilman permeabiliteetti on 4pii10^-7 H/m, ja raudan riippuen raudasta luokkaa 50...5000 H/m.

Edit: eli rautasydän voi vahvistaa magneettikenttää jopa miljardien kertoimella. Mutta isoilla magneettivoiden arvoilla rauta kyllästyy, joten rautasydän on hyvä, mikäli kelan ominaisuuksien tasaisuus ei ole tärkeää. Esim. jakosuotimissa rautasydäminen kela toimii vain todella pienillä tehoilla.

Vierailija
nuclear
Onko näillä jotain eroa ja miten lasken voimakentän suuruuden?

Sähkö- ja magneettikentällä ei ole eroa siinä mielessä, että ne ovat molemmat sähkömagneettisen kentän komponentteja ja tietyllä tavalla symmetrisiä keskenään. Käytännön ilmiöissä ihmisen kokemassa mittakaavassa ne on kuitenkin käytännöllistä erottaa erillisiksi kentiksi, jotka riippuvat tietyllä tavalla toisistaan.

Klassinen sähkömagneettinen voimakenttä on ns. Lorentzin voimakenttä ja sen voimakkuus on

F = q(E + v x B),

missä hiukkasen/kappaleen varaus on q ja nopeus v.

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005
Ricke
nuclear
Onko näillä jotain eroa ja miten lasken voimakentän suuruuden?

Sähkö- ja magneettikentällä ei ole eroa siinä mielessä, että ne ovat molemmat sähkömagneettisen kentän komponentteja ja tietyllä tavalla symmetrisiä keskenään. Käytännön ilmiöissä ihmisen kokemassa mittakaavassa ne on kuitenkin käytännöllistä erottaa erillisiksi kentiksi, jotka riippuvat tietyllä tavalla toisistaan.

Klassinen sähkömagneettinen voimakenttä on ns. Lorentzin voimakenttä ja sen voimakkuus on

F = q(E + v x B),

missä hiukkasen/kappaleen varaus on q ja nopeus v.

Tuossahan nopeus v on varauksen nopeus magneettikentän suhteen. Jos kyseessä on toisen liikkuvan varauksen tuottama magneettikenttä, miten asia pitäisi silloin nähdä eri havaitsijoiden näkökulmasta?

Vierailija
David
Ricke
Klassinen sähkömagneettinen voimakenttä on ns. Lorentzin voimakenttä ja sen voimakkuus on

F = q(E + v x B),

missä hiukkasen/kappaleen varaus on q ja nopeus v.




Tuossahan nopeus v on varauksen nopeus magneettikentän suhteen. Jos kyseessä on toisen liikkuvan varauksen tuottama magneettikenttä, miten asia pitäisi silloin nähdä eri havaitsijoiden näkökulmasta?

Hyvä havainnollistus tilanteesta löytyy osoitteesta (java-appletti):

http://www.its.caltech.edu/~phys1/java/phys1/MovingCharge/MovingCharge.html

Appletissa havainnollistuu hienosti viivästyneen ajan käsite: kentät tietyssä avaruuden pisteessä määräytyvät varauksen liikkeestä pienellä viiveellä, joka aiheutuu äärellisestä valonnopeudesta.

Kentän muoto riippuu siitä, kuinka lähellä valonnopeutta varausten välinen nopeusero on. Relativistisessa tapauksessa kenttiä kuvaavat Lienard-Wiechert -potentiaalit ja niiden muoto on hieman monimutkainen. Kenttien lausekkeet löytyvät täältä:

http://scienceworld.wolfram.com/physics/PointCharge.html

o_turunen
Seuraa 
Viestejä8006
Liittynyt16.3.2005

On syytä erottaa toisistaan magneettikentän voimakkuus ja magneettivuon tiheys. Näitä sitoo yhteen permeabiliteetti:
B = μH.
Käämin sisällä vaikuttavan magneettikentän voimakkuuteen väliaine ei vaikuta mitään. Sen sijaan magneettivuon tiheys saattaa olla sopivalla väliaineella täytetyn käämin sisällä huomattavan suuri verrattuna siihen, mikä se olisi ilmasydämisellä käämillä. Tähän sopivat ferromagneettiset ja paramagneettiset aineet, esimerkiksi rauta, aluna tai happi.
On tietysti mahdollista pienentääkin magneettivuon tiheyttä diamagneettisilla aineilla, kuten kuparilla.
Ehkä parempi esimerkki, kuin pitkä käämi, on toroidikäämi, jos lasketaan magneettivuon tiheyttä bosonin esittämällä kaavalla:
B= NμI/L
Tuossa on μ permeabiliteetti, joka on tyhjön permeabiliteetin ja väliaineen suhteellisen permeabiliteetin tulo.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi.

Uusimmat

Suosituimmat