Magneettiset materiaalit ja magneettikentän energia

Samankaltaiset tiedostot
δ 0 [m] pistevoimasta 1 kn aiheutuva suurin kokonaistaipuma δ 1 [m] pistevoimasta 1 kn aiheutuva suurin paikallinen taipuma ζ [-] vaimennussuhde

4πε. on molekyylin ionisaatioenergia eli energia, joka vaaditaan elektronin siirtämiseen K:lta Cl:lle. (a) Potentiaalin attraktiivinen osa on 2

RATKAISUT: 18. Sähkökenttä

λ x = 0,100 nm, Eγ = 0,662 MeV, θ = 90. λ λ+ λ missä ave tarkoittaa aikakeskiarvoa.

Magneettikentät ja niiden määrittäminen

Jakso 8. Ampèren laki. B-kentän kenttäviivojen piirtäminen

Näytä tai jätä tarkistettavaksi tämän jakson tehtävät viimeistään tiistaina

a P en.pdf KOKEET;

Osoitetaan esimerkin avulla, että valonnopeuden invarianssi johtaa myös välimatkojen suhteellisuuteen. Puhutaan pituuden kontraktiosta.

Lukuteorian kertausta ja syvennystä

a) Oletetaan, että happi on ideaalikaasu. Säiliön seinämiin osuvien hiukkasten lukumäärä saadaan molekyylivuon lausekkeesta = kaava (1p) dta n =

76132S Sähkömagneettinen säteily 1

Sähköstatiikka ja magnetismi Sähkömagneetinen induktio

Luku 6 Kysyntä. > 0, eli kysyntä kasvaa, niin x 1. < 0, eli kysyntä laskee, niin x 1

Kuva 1: Etäisestä myrskystä tulee 100 metrisiä sekä 20 metrisiä aaltoja kohti rantaa.

S205 Lineaarinen hammashihnaservokäyttö (0,9 op)

LIITE 2: LEHTONIEMI JA PEIKKOMETSÄN ALUE, VUOROPYSÄKÖINTIKYSELY TULOKSET V.2015

53 ELEKTRONIN SUHTEELLISUUSTEOREETTINEN LIIKE- MÄÄRÄ

766320A SOVELTAVA SÄHKÖMAGNETIIKKA PERUSTEHTÄVIÄ RATKAISUINEEN

Osoitetaan tämä nyt formaalisti esimerkkitehtävänä lähtien liikkeelle kombinatorisesta tuloksesta

4. SÄHKÖMAGNEETTINEN INDUKTIO

Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio

AVARUUSGEOMETRIA. Suorat ja tasot avaruudessa

Ennen kuin ryhdyt päivittämään

Sähköstatiikasta muuta. - q. SISÄLTÖ Sähköinen dipoli Kondensaattori Sähköstaattisia laskentamenetelmiä

Jakso 5. Johteet ja eristeet Johteista

S , Fysiikka III (S) I välikoe Malliratkaisut

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio Sähkötekniikka/MV

BH60A0900 Ympäristömittaukset

Lämpöoppia. Haarto & Karhunen.

Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkiratkaisut 5 / vko 12

Potentiaali ja sähkökenttä: pistevaraus. kun asetetaan V( ) = 0

2.3 Voiman jakaminen komponentteihin

Ammatillisen koulutuksen kaikkien alojen yhteinen matematiikan valmiuksien kilpailu

TYÖLLISTYMISEN TUEN PALVELUT HUOMIOITA KESKEISIIN KEHITTÄMISTARPEISIIN JA -KOHTEISIIN

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 4 / vko 40

TÄSSÄ ON ESIMERKKEJÄ SÄHKÖ- JA MAGNETISMIOPIN KEVÄÄN 2017 MATERIAALISTA

Ekvipartitioperiaatteen mukaisesti jokaiseen efektiiviseen vapausasteeseen liittyy (1 / 2)kT energiaa molekyyliä kohden.

LIITE 1 LEHTONIEMI JA PEIKKOMETSÄN ALUE, VUOROPYSÄKÖINTIKYSELY TULOKSET V.2014

Eristeet. - q. Johdannoksi vähän sähköisestä dipolista. Eristeistä

a) Lasketaan sähkökenttä pallon ulkopuolella

ρ = qψ ψ ja pallokoordinaatiston differentiaalielementti * 2 3 * l lm 1 ml

7.1 Taustamelun estimoinnista

RATKAISUT: 19. Magneettikenttä

Magnetismi Mitä tiedämme magnetismista?

Magnetoituvat materiaalit

267 Rengasprofiilin muoto, eli transmittanssin (11.4.2) muoto d :n funktiona, riippuu siten ensisijaisesti heijastuskertoimen r arvosta:

Aaltojen heijastuminen ja taittuminen

MAOL:n pistesuositus kemian reaalikokeen tehtäviin syksyllä 2011.

5 Magneettiset materiaalit

KUOPION KAUPUNKI PERUSTURVAN PALVELUALUE VAMMAISPALVELUT

Magneettikentät ja niiden määrittäminen

Suorista ja tasoista LaMa 1 syksyllä 2009

2.4 Erikoistapaus kantalukuna 10 eli kymmenen potenssit

SATE2180 Kenttäteorian perusteet / 5 Laskuharjoitus 2 / Coulombin ja Gaussin lait -> sähkökentän voimakkuus ja sähkövuon tiheys

2. Laskuharjoitus 2. siis. Tasasähköllä Z k vaipan resistanssi. Muilla taajuuksilla esim. umpinaiselle koaksiaalivaipalle saadaan = =

Vesiliuoksen ph ja poh-arvot

Kertaustehtävien ratkaisut

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen

766320A SOVELTAVA SÄHKÖMAGNETIIKKA, ohjeita tenttiin ja muutamia teoriavinkkejä sekä pari esimerkkilaskua

FYSA220/1 (FYS222/1) HALLIN ILMIÖ

Magneettinen energia

Luku 10 Intertemporaalinen valinta

Mb8 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) sivu 1/3

Magnetismi Mitä tiedämme magnetismista?

Valtioneuvoston asianhallinnan esiselvitys (VN-asianhallinta) Käytössä olevien järjestelmien arkkitehtuurinmukaisuusarviot

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

766319A Sähkömagnetismi, 7 op Kertaustehtäviä, 1. välikokeen alue Vastaukset tehtävien jälkeen

. P A Sähkömagnetismi, 7 op Vanhoja tenttitehtäviä

Aiheena tänään. Virtasilmukka magneettikentässä Sähkömagneettinen induktio. Vaihtovirtageneraattorin toimintaperiaate Itseinduktio

Luku 5. Johteet. 5.1 Johteiden vaikutus sähkökenttään E = 0 E = 0 E = 0

ECO-JET-O ja HYDRO-JET-OS rasvanerottimet

Elektrodynamiikan tenttitehtäviä kl 2018

Kuljetuskanavat. Lindab 1. Yleistä tietoa ja teoriaa 2. Safe 3. Äänenvaimentimet 4. Säätöpellit ja mittalaitteet 5. Fire dampers & Smoke evaquations

ASEMAKAAVAPROSESSIIN LIITTYVÄÄ HULEVESISUUNNITTELUA ESIMERKKINÄ HILTULANLAHDEN LÄNSIOSAN ASEMAKAAVA

NILSIÄN TERVEYS- JA PALVELUKESKUSHANKE. Nilsiä-neuvottelukunnan kokous

Erotusrajaksi on määritelty maksimin puoliarvoleveys:

Yrittäjien tapaturmavakuutus

Planck-satelliittidatan simulointi: Signaalivuodon eristäminen matriisi-ikkunafunktiolla

lim Jännitystila Jännitysvektorin määrittely (1)

Suora. Määritelmä. Oletetaan, että n = 2 tai n = 3. Avaruuden R n suora on joukko. { p + t v t R},

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Induktanssi ja magneettipiirit Sähkötekniikka/MV

================= ˆ_« & bb b 3 4 ˆ«. ˆ«j ˆ« V BASSO MÄÄRÄÄ MEININGIN. 16. Asteittainen lähestyminen sointuihin

Pyramidi 4 Analyyttinen geometria tehtävien ratkaisut sivu 352 Päivitetty Pyramidi 4 Luku Ensimmäinen julkaistu versio

Tekijä Pitkä matematiikka Poistetaan yhtälöparista muuttuja s ja ratkaistaan muuttuja r.

Liikemäärä ja törmäykset

Luku 27. Tavoiteet Määrittää magneettikentän aiheuttama voima o varattuun hiukkaseen o virtajohtimeen o virtasilmukkaan

Virrankuljettajat liikkuvat magneettikentässä ja sähkökentässä suoraan, kun F = F eli qv B = qe. Nyt levyn reunojen välinen jännite

Aaltojen heijastuminen ja taittuminen

η = = = 1, S , Fysiikka III (Sf) 2. välikoe

Mb8 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) sivu 1/2

Ch2 Magnetism. Ydinmagnetismin perusominaisuuksia.

Haluan hyvää palvelua. Mitä voin kuluttajana vaatia? VERO2015. Taija Härkki p

Eristetyt kanavat ja osat

Lämmitysverkoston perussäätö säästää rahaa ja luo terveellisen sisäilmaston

1. Olkoot vektorit a, b ja c seuraavasti määritelty: a) Määritä vektori. sekä laske sen pituus.

Tietoa sähkökentästä tarvitaan useissa fysikaalisissa tilanteissa, esimerkiksi jos halutaan

Kertausta: avaruuden R n vektoreiden pistetulo

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

Tekijä Pitkä matematiikka b) Kuvasta nähdään, että b = i 4 j. c) Käytetään a- ja b-kohtien tuloksia ja muokataan lauseketta.

Transkriptio:

agneettiset ateriaait ja agneettikentän energia ateriaait jaetaan agneettisten oinaisuuksiensa ukaan koeen uokkaan: diaagneettiset, paraagneettiset ja ferroagneettiset aineet. ateria koostuu atoeista, joissa ydintä kiertää parvi eektroneja. Eektronin iike on sähkövirtaa. Eektronien iikkeestä ja sisäisestä spinistä johtuen atoia voi oa agneettinen oentti. (Siis voi oa. Aina atoia ei oe uospäin havaittavaa agneettista oenttia, siä eektronirakenne voi oa seainen, että eri eektronien agneettiset oentit kuoavat toisensa.) Ne aineet, joia ei oe pysyvää agneettista oenttia, ovat diaagneettisia. Kun täainen aine asetetaan ukoiseen agneettikenttään, indusoituu aineen atoeihin tai oekyyeihin agneettioentti, joka on ukoisee agneettikentäe vastakkaissuuntainen. Nää aineet heikentävät ukoista kenttää. Paraagneettisten aineiden atoeia ja oekyyeiä on pysyvä agneettinen oentti. Se asettuu ukoisen kentän suuntaisesti, joten täaisissa aineissa ukoinen kenttä vahvistuu ei - kenttä on = + = ukoinen kenttä + agnetoituasta aiheutunut kenttä. Ferroagneettisissa aineissa tää iiö on erittäin voiakas. Ukoisen kentän vaikutusta aineessa kuvataan käsitteeä agnetoitua: N issä N on atoien ukuäärä tiavuusyksikössä ja atoin keskiääräinen oentti kentän suunnassa. ndusoitunut pintavirran tiheys (pituusyksikköä kohden) ei indusoitunut virtakate ukoiseen agneettikenttään joutuneessa kappaeessa on J nˆ issä nˆ on pinnan suuntainen yksikkövektori. Joissakin ähteissä tätä suuretta erkitään syboia i S. avainnoistetaan agnetoituaa ja pintavirtoja oheisea kuvaa. oogeenisessa agneettikentässä vierekkäisten atoien virrat kuoavat toisensa, jooin kokonaisvirta ateriaain sisää on noa. Ainoastaan ateriaain pinnae jää pintavirtaa saaa tavaa kuin eristeeseen, joka on sähkökentässä, tuee pinnae pintavarausta. istituo pinnan noraain suuntaisen yksikkövektorin kanssa varistaa sen, että kuvassa oevan syinterin päihin ei tue yhtäön ukaan pintavirtaa. Sieähän atoien virrat kuoavat toisensa. Pintavirtaa tuee vain vaipae.

n n Epähoogeeninen agneettikenttä aiheuttaa agnetoituavirtatiheyden yös aineen sisäe: j agneettinen suskeptiivisuus ei-ferroagneettisissa aineissa ääriteään yhtäöä: Kun askie agneettikenttä (tarkein sanottuna agneettivuon tiheyksiä) eräissä syetrisissä tapauksissa, käytie Apèren akia C d SS Jos käyttäisie tätä saaa yhtäöä ateriassa, eidän täytyisi ottaa huoioon yös indusoituneiden agneettisten oenttien virrat, ikä oisi hankaaa. Otae siksi käyttöön uuden suureen, agneettikentän voiakkuus, jota erkitään kirjaiea. -kentän, -kentän ja agnetoituan väiä pätee yhtäö: -kentän ja -kentän väiä on yös yhteys, issä μ = ( χ ) - on aineen suhteeinen pereabiiteetti. Nyt voidaan Apèren aki kirjoittaa uotoon: C d F F tarkoittaa Apèren siukan sisään jääviä vapaita virtoja. Atoeihin ja oekyyeihin sidottujen eektronien virrat eivät oe vapaita virtoja.

Differentiaaiuodossa tää yhtäö tuee uotoon j f Eriaisten ateriaaien rajapinnaa -kenttä ja -kenttä käyttäytyvät seuraavasti: ja Ei -kentää säiyy pintaa vastaan kohtisuorassa oeva koponentti uuttuattoana ja -kentää pinnan suuntainen koponentti. agneettikenttään on sitoutunut energiaa saaa tavaa kuin sähkökenttäänkin. Anaogisesti sähkökentän energiatiheyden kanssa saadaan agneettikentän energiatiheys: u Tiavuudessa V oeva agneettinen energia on U V d Esierkki : Toroidin uotoisen rautasydäen keskiääräinen säde on c. autasydäessä on iarako, jonka eveys on,. autasydäen suhteeinen pereabiiteetti on 55. autasydäen ypärie on kiedottu kääi, jossa on kierrosta ja jossa kuee 5, A:n virta. Laske agneettikentän voiakkuus ja agneettivuon tiheys rautasydäessä ja iaraossa. atkaisu: Käytetään Apèren akia -kentäe: Kun käytetään tätä uotoa Apèren aista, ei ausekkeeseen tarvitse ottaa ukaan ahdoisia ateriaain sisäisiä virtoja. Virta f sisätää vain vapaat virrat, joita tässä tapauksessa on kääin virta. Piirretään Apèren siukka toroidin rautasydäen keskee: kääi d f Apèren siukka r iarako

Okoon Apèren siukan pituus rautasydäen kohdaa ja iaraon kohdaa, jooin + = π r. -kenttä on toroidin sisää Apèren siukan suuntainen, jooin saae: d d d d d Tiedäe, että = μμ ja että iassa μ =. Saae Apèren ain vasean puoen uotoon: onisteen on käsitety - ja -kenttien rajaehtoja, joiden ukaan rajapintaa vastaan kohtisuora koponentti säiyy -kentää uuttuattoana: iarako Apèren ain vasen puoi tuee uotoon: Apèren siukan sisäpuoee jää N johdinsiukkaa. Niissä jokaisessa kukee virta ei f = N. Apèren ain oikeae puoee tuee siis vain N.

Nyt voie ratkaista -kentän, joka on saa sekä rautasydäessä että iaraossa: N N ( r N ) ( 7 4 5A A.. ). 55.5875.59T Laskee vieä agneettikentän voiakkuuden:.5875 85 7 55 4 A A.5875 ka 47 7 4 A Lopuiset vastaukset ovat: A agneettikentän voiakkuus rautasydäessä: 85 ka agneettikentän voiakkuus iaraossa: 47 agneettivuon tiheys rautasydäessä:. 59T agneettivuon tiheys iaraossa:. 59T

Esierkki : yvin aaja tasoainen evy (paksuus d) on asetettu xy-tason suuntaiseksi. Aueea vaikuttaa ukoinen vakioagneettikenttä, jonka vuontiheys on k ˆ. Laske - kenttä evyssä, jos a) se on ateriaaia, jonka suhteeinen pereabiiisuus on μ, b) se on kestoagneetti, jonka agnetoitua on i kˆ. atkaisu: Esierkki 3: Kahdessa geoetriataan identtisessä toroidin uotoisessa keassa on N johdinkierrosta. oeissa keoissa kukee virta. Toinen toroidi on iatäytteinen ja toisen sisää on rautasydän, jonka suhteeinen pereabiitetti on μ ja joka täyttää koko toroidin. agneettikentän energia iatäytteisen toroidin sisää on U ja toisen toroidin sisää U. Laske energioiden on U ja U suhde. atkaisu:

Esierkki 4: yvin pitkässä soenoidissa (pituus L, poikkipinta-aa A) on N kierrosta. Soenoidiin on asetettu rautasydän, jonka suhteeinen pereabiiteetti on μ ja joka täyttää soenoidin sisäpuoisen tian. Laske agneettivuon tiheys, agneettikentän voiakkuus ja agneettikentän energia raudassa. atkaisu: