Struktura

Elektromagnetické pole

Elektromagnetické pole

Trvalé magnety se dnes už nevyrábějí potíráním jiným magnetem, nýbrž že se magnetují elektrickým proudem. To znamená, že elektrický proud musí vytvářet magnetické pole. Že tomu tak skutečně je, snadno zjistíme magnetkou. Přiblížíme-li ji k vodiči, kterým protéká elektrický proud, vychýlí ze své polohy, právě tak jako se vychýlila v magnetickém poli trvalého magnetu. Elektrický proud sám o sobě, tzn. bez magnetického pole, nemůže existovat. Tvar magnetického pole závisí na tvaru vodiče; jiný je u rovné přímého drátu, jiný u vodiče svinutého do cívky.

Magnetické pole přímého vodiče

Magnetické pole přímého vodiče protékaného elektrickým proudem je znázorněno na následujícím obrázku. Jeho siločáry jsou soustředné kružnice, které mají střed ve středu vodiče. Vzdálenost mezi jednotlivými siločarami není stejná. Nejhustěji jsou nakupeny těsně kolem vodiče, čím dále od něho, tím jsou od sebe více vzdáleny. Magnetické pole je tedy nejsilnější těsně u vodiče a s rostoucí vzdáleností se rychle zmenšuje. Magnetické pole elektrického proudu se liší od pole trvalé magnetu. Marně bychom tu hledali magnetické póly, ty tu nejsou. Silové čáry jsou uzavřené křivky, které ani z žádného pólu nevystupují, ani do žádného nevstupují.

 

Magnetické pole přímého vodiče

Obr. 1: Magnetické pole přímého vodiče

 

Směr siločar závisí na směru proudu ve vodiči.  V levém vodiči protéká proud shora dolů a siločáry probíhají ve směru pohybu hodinových ručiček. V pravém vodiči teče proud opačným směrem, zdola nahoru, a siločáry probíhají proti směru pohybu hodinových ručiček. Směr silových čar určujeme tzv. pravidlem vývrtky. Vývrtku  si představíme v ose vodiče. Otáčíme-Ii s ní tak, aby postupovala ve směru elektrického proudu, otáčí se její rukojeť ve směru siločar. Stojí-li vodič kolmo k rovině papíru, označuje se směr proudu křížem nebo tečkou, kterou kreslíme do průřezu vodiče. Křížek je pro proud tekoucí směrem od nás, tečka pro proud opačného směru.

Pravidlo vývrtky

Obr. 2: Pravidlo vývrtky

 

Magnetické pole závitu a cívky

Stočíme-Ii vodič do kroužku a necháme jím procházet elektrický proud, vznikne složitější magnetické pole, než bylo u přímého vodiče. Zjednodušeně je znázorněno na  dalším obrázku.

Magnetické pole závitu

Obr. 3: Magnetické pole závitu

 

Spojením několika závitů za sebou vznikne cívka. Její magnetické pole vcelku odpovídá magnetickému poli tyčového magnetu. Siločáry z jednoho jejího konce vystupují a do druhého vstupují. Uvnitř cívky probíhají rovnoběžně ve stejných vzdálenostech od sebe, je tam tedy pole rovnoměrné. Konce cívky tu mají stejnou funkci jako póly u trvalého magnetu. Cívka se také jako magnet chová. Zavěsíme-li ji uprostřed tak, aby se mohla volně otáčet, postaví se v zemském magnetickém poli stejně jako magnetka, ve směru sever – jih. V magnetickém poli jiného magnetu, který k ní přiblížíme, se natáčí. Severní konec cívky určíme podle obráceného pravidla vývrtky. Vývrtku si přitom představujeme umístěnou uvnitř cívky. Otáčíme-Ii vývrtkou tak, aby její rukojěť sledovala směr proudu procházejícího cívkou, postupuje k jejímu severnímu konci.

 

Magnetické pole rovné cívky

Obr. 4: Magnetické pole rovné cívky

 

Pro některé účely se používá cívky stočené do tvaru prstence, tzv.toroidu. Konce u přímé cívky zastupují póly. Protože tato cívka nemá žádné konce, nemá ani póly. Silové čáry jsou soustředěné kružnice se středem v bodě S. Probíhají pouze uvnitř cívky, navenek z vnitřku žádné nevycházejí. Prstencová cívka má tedy magnetické pole jen uvnitř, o tom se můžeme snadno přesvědčit magnetkou.

Magnetické pole prstencové cívky

Obr. 5: Magnetické pole prstencové cívky

 

Zdroje

  • KUBRYCHT, ING., Jaroslav. Magnetismus a elektromagnetismus. Praha: SNTL, 1964. Kurs technických znalostí: Příruční učební texty, 29. ISBN 04-511-64.

Obrázky:

Kontrolní otázka

 

Vhodné pro žáky ZŠ

Jaký tvar magnetického pole mají zobrazené cívky?

Cívka válcová

Obr. 6: Cívka válcová

 

Toroidní cívka

Obr. 7: Toroidní cívka

Na obrázku je znázorněno Ampérovo pravidlo pravé ruky. Co vyjadřuje?

Ampérovo pravidlo pravé ruky

Obr. 8: Ampérovo pravidlo pravé ruky

 

 

 

Logolink