Magnety, cívky
Cvičení 1
Nakreslete přibližný tvar indukčních čar v okolí těchto zdrojů magnetického pole:
- tyčový magnet,
- podkovovitý magnet,
- planeta Země,
- přímý vodič,
- kruhová smyčka,
- cívka.
Zdroj
Cvičení 2
Připomeňte si vlastnosti gravitačního, elektrického a magnetického pole. Doplňte přehlednou tabulku:
| Pole | V okolí kterých těles se vyskytuje? | Kterou veličinou ho popisujeme? |
|---|---|---|
| gravitační | ||
| elektrické | ||
| magnetické |
Cvičení 3
- Které materiály jsou feromagnetické? Jak se to prakticky projevuje?
- Co se děje s feromagnetickým materiálem po vložení do vnějšího magnetického pole?
- Jak můžeme vyrobit trvalý magnet?
- Proč se magnet k ledničce vždy přitahuje a nikdy neodpuzuje?
- Kompas nemusí vždy ukazovat přesně na sever. Kdy a proč tomu tak je?
Cvičení 4
- K čemu je v cívce feromagnetické jádro?
- Vysvětlete princip elektromagnetu.
- Jaký je rozdíl mezi solenoidem a toroidem?
- Kde má solenoid severní a jižní pól? Kde má toroid severní a jižní pól?
- Proč se pro vytvoření velmi silného magnetického pole používají supravodivé cívky?
Cvičení 5
Jak velký proud by musel téct přímým vodičem, abychom ve vzdálenosti 5 cm od něj naměřili magnetickou indukci 1 mT?
Cvičení 6
Cívka tvaru válce má 600 závitů, délku 15 cm a průměr 3 cm. Jaká bude velikost magnetické indukce uvnitř cívky při proudu 2 A?
Magnetická síla, elektromagnetická indukce
Cvičení 1
- Kdy působí magnetická síla na nabitou částici?
- Kdy působí magnetická síla na vodič?
- Pomocí jaké síly urychlujeme nabité částice?
- Jaké jsou možné trajektorie částice v homogenním magnetickém poli?
Cvičení 2
- Kde a jak vzniká polární záře?
- Váš mobilní telefon je vybaven zařízením s názvem „tříosá Hallova sonda“. K čemu slouží?
- K čemu slouží cyklotron? Kde se v něm využívá magnetická síla?
- Na jakém principu funguje elektromotor?
Cvičení 3
Určete směr magnetické síly v jednotlivých případech.
Zdroj
Cvičení 4
Pomocí zakřivení dráhy částic v magnetickém poli můžeme rozlišovat jejich hmotnosti a rychlosti. Dejme tomu, že proton a částice α vlétly do homogenního magnetického pole kolmo k indukčním čarám stejnou rychlostí. Jak se budou lišit jejich trajektorie? Částice α je tvořena jádrem helia (2 protony + 2 neutrony).
Cvičení 5
Sluneční vítr je tvořen převážně protony a elektrony. Zemské magnetické pole má v oblasti pólů velikost cca 50 µT. Vypočítejte poloměr kružnice, po které se bude pohybovat proton o rychlosti 500 km/s, který vletí do zemského magnetického pole kolmo na B. Poté výpočet zopakujte také pro elektron téže rychlosti.
Cvičení 6
V České republice máme dva cyklotrony, které pomáhají vyrábět radiofarmaka pro lékařské účely. Takový typ cyklotronu (viz obrázek) urychluje protony v magnetickém poli o indukci 1,5 T na výslednou energii 20 MeV. Vypočítejte potřebnou frekvenci cyklotronu.
Zdroj
Cvičení 7
Budou-li vedle sebe dva vodiče s proudem, budou na sebe působit magnetickou silou, neboť první vodič se bude nacházet v magnetickém poli druhého a opačně. Odvoďte, jakým směrem na sebe budou vodiče působit, pokud bude směr proudu ve vodičích
- shodný;
- opačný.
Cvičení 8
Obrázek zachycuje proud elektronů vystupujících ze žhavené katody. Elektrony se pohybují přibližně po kružnici. Popište orientaci magnetického pole v trubici.
Zdroj
Cvičení 9
Tokamak je zařízení sloužící k uchování horkého plazmatu pomocí magnetického pole. Nádoba s plazmatem je umístěna v jádru toroidní cívky. Jaké jsou možné trajektorie nabitých částic uvnitř tokamaku?
Cvičení 10
Na obrázku vidíte schéma kvadrupólového magnetu. Takový magnet se používá k zaostřování svazku nabitých částic.
- Nakreslete tvar indukčních čar uvnitř kvadrupólového magnetu.
- Nakreslete směr magnetické síly, která by působila na kladně nabité částice letící různými místy dutiny kolmo na rovinu papíru směrem dozadu za papír.
- Pokuste se odhadnout, jak funguje zaostřování svazku pomocí kvadrupólových magnetů. Zpravidla se používají dva magnety za sebou, vzájemně otočené o 90°.
Zdroj
Cvičení 11
Obrázek zachycuje původní experiment Michaela Faradaye prokazující existenci elektromagnetické indukce. Vysvětlete princip experimentu.
Zdroj
Cvičení 12
- Jak můžeme ovlivnit velikost indukovaného napětí v cívce při pohybu magnetu v jejím okolí?
- Pomocí elektromagnetické indukce vytváříme elektrický proud a napětí. Kde se bere energie k jejich vzniku?
- Za jakých podmínek vznikají vířivé proudy?
- Proč by jádro cívky nemělo být vodivé?
Cvičení 13
Na obrázku vidíte elektromagnetický snímač z elektrické kytary typu „single coil“. Snímač tvoří cívka navinutá okolo šesti permanentních magnetů (jeden pro každou strunu). Struny elektrické kytary jsou z feromagnetického materiálu. Pomocí obrázku vysvětlete princip tohoto snímače.
Zdroj

