13 STACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE

13 STACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE
Stacionární magnetické pole je magnetické pole, jehož charakteristické veličiny se s časem nemění. Vytváří ho nepohybující se vodič s konstantním proudem, proud částic s nábojem při pohybu rovnoměrném přímočarém nebo nepohybující se magnet.
Magnetické pole se projevuje silovými účinky a můžeme ho prokázat magnetkou (malý magnet volně pohyblivý okolo své osy).

Permanentní magnet
Je trvale zmagnetován. Každý magnet má dva magnetické póly (severní – N a jižní – S). Vlastnosti magnetu má také naše Země (severní magnetický pól je jižní geografický pól).

Magnetické indukční čáry
Jsou prostorově orientované úsečky, jejichž tečny v daném bodě mají směr podélné osy magnetky umístěné v tomto bodě. Směr od jižního k severnímu pólu magnetky určuje orientaci magnetické indukční čáry. Indukční čáry jsou vždy uzavřené křivky.

Homogenní magnetické pole
Homogenní magnetické pole je magnetické pole, jehož indukční čáry jsou rovnoběžné. Každé reálné magnetické pole je nehomogenní. Vlastnostem homogenního pole se blíží pole mezi rozlehlými nesouhlasnými póly magnetů v malé vzájemné vzdálenosti.

13.1 MAGNETICKÉ POLE VODIČE S PROUDEM
Platí Ampérovo pravidlo pravé ruky: Naznačíme-li uchopení vodiče do pravé ruky tak, aby palec ukazoval dohodnutý směr proudu ve vodiči, pak prsty ukazují směr indukčních čar.
Síla působící na vodič s proudem v magnetickém poli (magnetická síla): , kde B je magnetická indukce ([B]=NA–1m–1=T – Tesla) a  je úhel, který svírá vodič s indukčními čarami. Směr působící síly udává Flemingovo pravidlo levé ruky: Položíme-li otevřenou levou ruku k přímému vodiči tak, aby prsty ukazovaly směr proudu a indukční čáry vstupovaly do dlaně, ukazuje odtažený palec směr síly, kterou působí magnetické pole na vodič s proudem.

Magnetická indukce ve vzdálenosti d od vodiče:
Síla mezi dvěma rovnoběžnými vodiči s proudem: , kde  je permeabilita , přičemž je permeabilita vakua ( ) a je relativní permeabilita. l je délka vodičů a d je vzdálenost mezi vodiči.

Definice ampéru
Ampér je stálý proud, který při průchodu proudu dvěma přímými rovnoběžnými nekonečně dlouhými vodiči zanedbatelného průřezu umístěnými ve vakuu ve vzdálenosti 1 metr od sebe vyvolá mezi vodiči sílu o velikosti newtonu na 1 metr délky vodiče.

13.2 ZÁVIT S PROUDEM V MAGNETICKÉM POLI
Ve středu kruhového závitu o poloměru r je .
Prochází-li proud závitem v magnetickém poli, závit se vlivem magnetické síly roztočí. Proto, pokud roztočíme závit v magnetickém poli, začne se indukovat proud.

Ampérův magnetický moment:
Obecně:
13.3 MAGNETICKÉ POLE CÍVKY
Uvnitř cívky o délce l a N závitech je .

Ampérovo pravidlo pravé ruky
Pravou ruku položíme na cívku (závit) tak, aby pokrčené prsty ukazovaly dohodnutý směr proudu v závitech cívky, a palec ukazuje orientaci magnetických indukčních čar v dutině cívky.

13.4 ČÁSTICE S NÁBOJEM V MAGNETICKÉM POLI
Nabitá částice se v magnetickém poli pohybuje po kružnici v rovině kolmé k indukčním čarám:

Pohybuje-li se částice zároveň v elektrickém i magnetickém poli, působí na ni Lorentzova síla, která je vektorovým součtem .

13.5 MAGNETICKÉ VLASTNOSTI LÁTEK
Látky diamagnetické: , a proto mírně zeslabují magnetické pole. (inertní plyny, zlato, měď, rtuť)
Látky paramagnetické: , proto magnetické pole mírně zesilují. (Sodík, draslík, hliník, kyslík)
Látky feromagnetické: – permanentní magnety, značně zesilují magnetické pole. (Ocel, železo, kobalt, nikl)

Vlivem spontánní magnetizace vznikají magnetické domény – oblasti, v nichž je látka magneticky nasycena. Působením vnějšího magnetického pole nastává magnetování látky. Objem magnetických domén se mění a magnetické momenty se postupně stáčejí do směru vektoru magnetického pole v látce.

13.6 MAGNETICKÁ HYSTEREZE
Intenzita magnetického pole dlouhé cívky: ,
Při zmenšování intenzity magnetického pole na 0 neklesne B na nulovou hodnotu, ale na hodnotu , kterou nazýváme remanentní magnetická indukce. Při změně směru proudu v cívce se mění i směr H a B se postupně zmenšuje. Nulové hodnoty dosáhne při , což je koercitivní intenzita magnetického pole. Při dalším zvětšování intenzity magnetického pole se látka magnetuje až do nasycení. Když se začne intenzita magnetického pole zvětšovat, magnetování pokračuje až do původního stavu. Celý tento děj se nazývá magnetická hystereze a její křivka je hysterezní smyčka.
Materiály se širokou hysterezní smyčkou označujeme jako magneticky tvrdé a s úzkou smyčkou jako magneticky měkké materiály.