Där r är ortsvektorn mellan den punkt där fältet beräknas och den punkt där linjeelementet dl av strömbanan finns.

Relevanta dokument
Sensorer, effektorer och fysik. Grundläggande fysikaliska begrepp som är viktiga inom mättekniken

Övningsuppgifter/repetition inom elektromagnetism + ljus (OBS: ej fullständig)

Rep. Kap. 27 som behandlade kraften på en laddningar från ett B-fält.

Fysik TFYA68. Föreläsning 5/14

Magnetostatik, induktans (och induktion) kvalitativa frågor och lösningsmetodik

Bra tabell i ert formelblad

Maxwell insåg att dessa ekvationer inte var kompletta!! Kontinutetsekvationen. J = ρ

Fysik TFYA68 (9FY321) Föreläsning 6/15

Nikolai Tesla och övergången till växelström

Svaren på förståelsedelen skall ges på tesen som skall lämnas in.

Elektromagnetiska falt och Maxwells ekavtioner

Elektromagnetism. Kapitel , 18.4 (fram till ex 18.8)

Svaren på förståelsedelen skall ges direkt på tesen som ska lämnas in

Strålningsfält och fotoner. Kapitel 23: Faradays lag

Vad är r Magnetism? Beskriva och förklara fenomen relaterade till magnetism!

Magnetiska fält. Magnetiska fält. Magnetiska fält. Magnetiska fält. Två strömförande ledningar kraftpåverkar varandra!

Strålningsfält och fotoner. Våren 2013

Svaren på förståelsedelen skall ges direkt på tesen som ska lämnas in

Tenta svar. E(r) = E(r)ˆr. Vi tillämpar Gauss sats på de tre områdena och väljer integrationsytan S till en sfär med radie r:

Formelsamling till Elektromagnetisk

Magnetism. Beskriver hur magneter med konstanta magnetfält, t.ex. permanentmagneter, växelverkar med varandra och med externa magnetfält.

attraktiv repellerande

Strålningsfält och fotoner. Våren 2016

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Nord och syd. Magiska magneter. Redan de gamla grekerna. Kinesisk kompass. Magnetfält. Magnetfältets riktning

Föreläsning 3 Atomära grunder

Elektromagnetiska fält och Maxwells ekavtioner. Mats Persson

Elektriska och magnetiska fält Elektromagnetiska vågor

Kommentarer till målen inför fysikprovet. Magnetism & elektricitet

Föreläsning 2 1. Till varje punkt i rummet tilldelas en vektor. ( ) = T ( x, y, z,t) ( ) = v x

Kapitel 27: Magnetfält och magnetiska krafter Beskriva permanentmagneters beteende Samband magnetism-laddning i rörelse Ta fram uttryck för magnetisk

Elektrodynamik. Elektrostatik. 4πε. eller. F q. ekv

Magnetostatik och elektromagnetism

Fysik TFYA68. Föreläsning 2/14

Svaren på förståelsedelen skall ges direkt på tesen som ska lämnas in

Föreläsning 8. Ohms lag (Kap. 7.1) 7.1 i Griffiths

Demonstration: De magnetiska grundfenomenen. Utrustning: Tre stavmagneter, metallkulor, mynt, kompass.

Föreläsning 5, clickers

Dugga i elektromagnetism, sommarkurs (TFYA61)

Vecka 4 INDUKTION OCH INDUKTANS (HRW 30-31) EM-OSCILLATIONER OCH VÄXELSTRÖMSKRETSAR

Svaren på förståelsedelen skall ges direkt på tesen som ska lämnas in

Lösningsskiss för tentamen Vektorfält och klassisk fysik (FFM234 och FFM232)

Oscillerande dipol i ett inhomogent magnetfält

LABORATION 2 MAGNETISKA FÄLT

Flygfoton av magnetiska landskap

Vågrörelselära och optik

Elektricitet och magnetism. Elektromagneter

FK Elektromagnetism, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning (2:a omtentan), fredag 30 augusti 2013, kl 9:00-14:00

Formelsamling. Elektromagnetisk fältteori för F och Pi ETE055 & ETEF01

Fysik TFYA86. Föreläsning 8/11

Repetition kapitel 21

Prov Fysik B Lösningsförslag

Tentamen ellära 92FY21 och 27

Material föreläsning 6. HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

Införa begreppen ström, strömtäthet och resistans Ohms lag Tillämpningar på enkla kretsar Energi och effekt i kretsar

r 2 Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

18. Sammanfattning Ursprung och form av fältena Elektrostatik Kraft, fält och potential 2 21, (18.3)

18. Sammanfattning Kraft, fält och potential. Krafter F är fysikaliskt mätbara storheter Elfält beror på kraften som F = Eq (18.

18. Sammanfattning. Elektrodynamik, vt 2013, Kai Nordlund 18.1

Svaren på förståelsedelen skall ges direkt på tesen som ska lämnas in

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

OBS!

Elektromekaniska energiomvandlare (Kap 7) Likströmsmaskinen (Kap 8)

ETEF15 Krets- och mätteknik, fk Fältteori och EMC föreläsning 2

r 2 C Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

1.15 Uppgifter UPPGIFTER 21. Uppgift 1.1 a) Visa att transformationen x i = a ikx k med. (a ik ) =

Hur elektromagnetiska vågor uppstår. Elektromagnetiska vågor (Kap. 32) Det elektromagnetiska spektrumet

3.7 Energiprincipen i elfältet

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

VIKTIGA TILLÄMPNINGAR AV GRUNDLÄGGANDE BEGREPP

OBS! Svaren på förståelsedelen skall ges direkt på tesen som skall lämnas in.

Poissons ekvation och potentialteori Mats Persson

Chalmers Tekniska Högskola Tillämpad Fysik Igor Zoric

Svar och anvisningar

Svaren på förståelsedelen skall ges direkt på tesen som ska lämnas in

Laboration 2: Konstruktion av asynkronmotor

Kapitel: 32 Elektromagnetiska vågor Maxwells ekvationer Hur accelererande laddningar kan ge EM-vågor

Förståelsefrågorna besvaras genom att markera en av rutorna efter varje påstående till höger. En och endast en ruta på varje rad skall markeras.

FK Elektromagnetism, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning (1:a omtentan), tisdag 17 juni 2014, kl 9:00-14:00

Inst. för Fysik och materialvetenskap MAGNETISKA FÄLT

a) En pipa som är öppen i båda ändarna har svängningsbukar i ändarna och en nod i

Fysikum Kandidatprogrammet FK VT16 DEMONSTRATIONER MAGNETISM II. Helmholtzspolen Elektronstråle i magnetfält Bestämning av e/m

Elektriska drivsystem Föreläsning 3 - Elektromekaniska omvandlingsprinciper

LNB727, Transformatorn. Jimmy Ehnberg, Examinator Avd. för Elkraftteknik Inst. för Elektroteknik

Lösningar till seminarieuppgifter

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Tentamen: Baskurs B i Fysik, del1, 4p kl

9. Magnetisk energi Magnetisk energi för en isolerad krets

Förslag: En laddad partikel i ett magnetfält påverkas av kraften F = qvb, dvs B = F qv = 0.31 T.

Sensorer och elektronik. Grundläggande ellära

Råd inför tentan. Anders Karlsson. Institutionen för elektro- och informationsteknik

OBS! Svaren på förståelsedelen skall ges på tesen som skall lämnas in.

Gemensamt projekt: Matematik, Beräkningsvetenskap, Elektromagnetism. Inledning. Fysikalisk bakgrund

Tentamen Modellering och simulering inom fältteori, 21 oktober, 2006

FFM232, Klassisk fysik och vektorfält - Föreläsningsanteckningar

1. q = -Q 2. q = 0 3. q = +Q 4. 0 < q < +Q

Transkript:

1 Allmänt om magnetiska mtrl och tillämpningar; transformatorer, generatorer, motorer, magnetiska lagringsmedia (media + läs/skriv) NOBEL-PRI 27, magnetiska sensorer, drug carrier, magnetisk kylning Lektion 1, magnetiska fält, magnetisk induktion, magnetisering,... Magnetfält Betecknas H (vektor), enhet [A/m] (Avslöjas genom sin växelverkan med magnetiska material (moment m), om H H(r) kan energin skrivas E r mh r och fältet avslöjas av ENARE - den kraft som påverkar materialet F E riktning? - det kraftmoment som vill vrida magnetiska momentet // fältet mh E n]) Vad skapar magnetfält? Makroskala: elektrisk ström; (Oersted, Biot, avart och Ampére i början 18- talet, enhetlig teori Maxwell 1864) Mikroskala: elektronernas banrörelse runt positivt laddade atomkärnor samt deras rotation kring egen axel; (Bohr och Dirac i början av 19-talet) Beräkna magnetfält m.h.a. i) Biot-avarts lag (empirisk) dh i 4r 3 dl r Där r är ortsvektorn mellan den punkt där fältet beräknas och den punkt där linjeelementet dl av strömbanan finns.

2 ii) Ampère s lag (magnetiska cirkulationen) H dl C in Magnetisk induktion eller flödestäthet betecknas B (vektor), enhet [T], ger information om hur material reagerar på ett magnetfält H amband mellan B och H i ett material m.h.a. fältekvationer i) B H Magnetisk permeabilitet betecknas, enhet [Vs/Am], materialtensor xx yy zz för isotropa (polykr.) material xx B H yy zz fri rymd 4 1 7 [Vs/Am] relativa permeabiliteten r, enhetslös, >>1 for ferro- and ferrimagneter ii) B H M Magnetisering betecknas M (vektor), enhet [A/m] För isotropa material H M M HH 1 M H B 1

3 Magnetisk susceptibilitet materialtensor M H, enhetslös, allmänt M H, För ferro- och ferrimagnetiska material gäller att och är fältberoende, dessutom inte entydigt bestämda av fältet p.g.a. magnetisk hysteres, diff. permeabilitet db dh diff. susceptibilitet dm dh in dm dh M, H ; max dm dh M, HHci in db dh B, H ; max db dh B, HHc H c och H ci kallas koercivfält. Magnetiskt moment Fältinducerat magnetiskt moment eller momentet hos en permanentmagnetmagnet m M summan av alla atomära moment m MV i i, enhet [Am2] Magnetiskt flöde

4 B da, enhet [Wb] skalär! Magnetisk energi Magnetisk torsion Maxwell's ekv. E m H, enhet [J], och kraft F E, enhet [N] m H, enhet [Nm] i) Ampère s lag H dl in ; C HL : in C VL : H dl tokes teorem j da H da H j där j är strömtätheten [A/m2] ii) Gauss 'magnetiska' lag, linjerna från magnetisk induktion bildar slutna, kontinuerliga banor (finns inga magnetiska laddningar); B da (sluten yta) Gauss teorem B dv B da B V iii) Induktionslagen (Faradays lag), V t

5 VL : V E dl tokes teorem C HL : t B da t E da E B t iv) Gauss 'elektriska' lag E eller D

6 Magnetiska enhetssystem (ommerfeld) MK (EMU) faktor H A/m Oersted (Oe) 3 4 1 B T gauss (G) 4 1 M A/m emu/cm3 3 1 8 Wb maxwell (Mx) 1 m Am2 emu 3 1 fältekvation B H M B H 4 M Omvandl. faktorer: 1 T = 1 4 G, B =1 4 B 1 B 4 B 41 41 3 H 7 ( H M 41 3 identifiering m.h.a. fältekvationer ger M ) HÄNVIA TILL UTDELAT OMVANDLINGTABELL H 3 41 H ; M 3 1 M dessutom eftersom använder [cm] istället för [m] 2 l 1 l m M B V A 1 1 3 4 B M 1 1 4 6 A V 1 1 8 3 Φ m

7 Magnetfält/magneter H [T] 1 2 1 supraledande magneter, max ~2-3 T elektromagneter, magnetisk kärna, max ~2T 1-2 1-4 magnetfält 1 bit i hårddisk jordens magnetfält 1-6 1-8 1-1 kulturmagnetfält, 5 Hz, 16 2/3 Hz,... oscillationer jordens magnetfält, vattenvågor... hjärtats magnetfält 1-12 1-14 hjärnans magnetfält 1-16

8 I många fall är det inte möjligt att finna analytiska lösningar när man önskar beräkna fälten, man använder då numeriska metoder som finita element metoder eller finita differens metoder. Metoderna går i stort ut på att lösa antingen Laplace ekv. eller Poissons ekv. i de olika elementen samtidigt som man tar hänsyn till randvillkor ( B 1 B2 och H// 1 H// 2) mellan olika element samt på randen av hela konstruktionen. Om magnetfälten skapas av elektriska strömmar, inför vektor potentialså att B A Ampere's lag H B A 2 A j Om magnetfälten skapas av permanentmagneter( j ), inför skalär potentialså att H f H f Gausslag B 2 f M M som i vissa fall kan förenklas till( M homogen ellernoll) 2 f H M f Användbart program Comsol Multiphysics

9 Mål Förstå vad som menas med magnetfält H Förstå vad som menas med magnetisk flödestäthet/induktion B Kunna sambanden mellan magnetfält och magnetisk induktion (=fältekvationer) Förstå vad som menas med magnetisk permeabilitet Förstå vad som menas med magnetisering M Förstå vad som menas med magnetisk susceptibilitet Förstå vad som menas med magnetiskt moment och sambandet med magnetisering Förstå vad som menas med magnetiskt flöde Förstå vad som menas med magnetisk torsion Kunna uttrycka den energi (potentiell energi) som lagras i ett magnetiskt material med moment m när materialet påverkas av fältet H Känna till enheterna för H, B,, M, m och.