21) Elektro- , Magnetoszatika összehasonlítása

Sziasztok!

A jövő (május 25-28.) hét programja:

• Hétfő (május 25.): Zoom konzultáció Belépési link
• Kedd (május 26.): Zoom konzultáció Belépési link
• Csütörtök (május 28.): Témazáró dolgozat Redmentán 11:00-ás kezdettel (a dolgozatra mutató linket a FaceBook csoportban hirdetem aznap)

Házi feladat: A kiadott feladatokkal gyakorolni ill. az elméletet megtanulni.

Az Elektrosztatika és a Magnetosztatika összehasonlítása

Ez a kis táblázat segítség akar lenni a tanuláshoz:

A fenti táblázat pdf formátumban letölthető: https://web.tresorit.com/l/LaWJD#45RiiunYV3n0V9KjuZhSbA

20) Feladatok

Sziasztok!

Készítettem egy kis feladatgyűjteményt, amely letölthető: https://web.tresorit.com/l/GW83f#Pmdu_m2YBJ-l9j0AMCbhvA

Az az érzésem, hogy a tankönyv példái alapján mindegyik szépen megoldható. Kérlek benneteket, hogy válasszatok belőle 3-4 példát és szépen csináljátok meg őket a füzetetekbe!

Szerda estéig írjátok meg, hogy melyik az a két, max. három példa közülük, amelyiket videó segítségével elmagyarázzak. Csütörtökön küldök még egy elektromosságot és mágnesességet összehasonlító táblázatot, és a feladat magyarázatot. Jövő héten hétfőn, kedden lehetne Zoom-os kérdezz/felelek konzultáció. 

A témazáró dolgozatot a mágnesességből a jövő csütörtökre gondolnám 11 óra kezdéssel. Ha valakinek ez valamiért nem jó, akkor szóljatok!

19) Szabad töltésre ható Lorentz-erő

Sziasztok!

Szabad töltésekre ható Lorentz-erő - Tk. 117-119.o.

Az előző órán láttuk, hogy a megfelelő helyzetű, áram járta vezetőre a mágneses térben erő hat (Lorentz-erő). Az áram igazából mozgó töltések, tehát ha a töltések a megfelelő irányban mozognak mágneses térben, akkor rájuk szintén erő hat, amely a pályájuk megváltozását okozza! Ez az erő ugyanaz a Lorentz-erő.

Sajnos a könyv nem hangsúlyozza (nem emeli ki), hogy hogyan kell ezt az erőt kiszámítani:

Ha a töltés sebessége merőleges a homogén mágneses mező B indukcióvektorára, akkor az erő így számolható:

Tehát a Lorentz-erőt a mozgó töltés nagyságának, sebességének és az indukció nagyságának szorzataként kapjuk.

(Ha a töltés sebessége (v)  nem merőleges a B-re, akkor v-nek a sebességre merőleges komponensével kell számolni. Ez azt is jelenti, hogy ha a mágneses indukcióval párhuzamos a töltés sebessége, akkor nem hat rá semmilyen erő.)

A mágneses tér a sebességre merőleges irányú erőt képes kifejteni, nem végez munkát, tehát a töltés sebességének csak az irányát tudja módosítani, a töltést lassítani/gyorsítani nem tudja! 

Ezt a képletet tessék megtanulni, a 118. oldalon lévő feladatban is ez jelenik meg. 

Az erő irányát az ide vonatkozó jobbkéz szabály adja:

Érdekes és fontos a Lorentz-erő gyakorlati vonatkozásai, amelyről a Tk.119.o-on olvashatsz.

Házi feladat: A fentiek kijegyzetelése, és a Tk. 120.o./3., 5. feladat megoldása.

A következő videókat nézd meg:

• A Révai laborból elektron sugaras kísérlet: https://youtu.be/wLhzb7KtQ6c?t=37
• Érdekes gyakorlati kísérletek (folyadékok, normál nyomású gázban stb., angol nyelvű): https://youtu.be/8QWB8IfNoIs?t=39
• Szintén angol nyelvű videó magyarázattal, érdekes kísérletekkel: https://youtu.be/z2kY_Q_b634?t=123

Előző órai házi feladat ellenőrzése

Tk. 120.o./2.

Tk. 120.o./4.

18) Lorentz-erő (áram járta vezetőre)

Sziasztok!

Aki az előző órai videókat megtekintette világosan fogja érteni a mai anyagot:

Áram járta vezetőre ható Lorentz-erő Tk. 115-117.o.

A középiskolában azt az esetet vizsgáljuk, amikor a mágneses tér homogén és ebben a mágneses indukcióra (B) merőleges egyenes, áram járta vezető helyezkedik el.

1. Fontos megtanulni, hogy ekkor a vezetőre ható erő nagysága mekkora (ld. tk. 116.o.)
2. Másrészt, hogy az erő irányát jobbkéz-szabállyal tudjuk meghatározni (ld. tk. 117.o.)

Megjegyzések:

• Az áram járta vezető körül mágneses tér keletkezik, amely szeretne a mágneses tér irányába fordulni, ez az erőhatás oka. Ezt szemlélteti az alábbi animáció: 
• Ha a vezeték nem merőleges a homogén tér indukció vektorára (B), akkor a képletben szereplő vezeték hosszának a merőleges komponensét kell venni. (Ebből következik, hogy ha a vezeték párhuzamos az indukcióvonalakkal, akkor nincs erőhatás.)
• A tankönyv nem ír Hendrik Lorentz-ről, aki olvasni akar róla: https://hu.wikipedia.org/wiki/Hendrik_Lorentz
• A Tk. 117.o. második hasáb felénél kezdődő "Szabad töltésre ható erő mágneses térben" c. fejezetet a következő alkalommal fogjuk venni.

Házi feladat

A tankönyv ide vonatkozó részeinek kijegyzetelése a füzetedbe és a  Tk. 120. o. / 2., 4. feladatainak megoldása a füzetedben. 

17) Áramvezetőre ható erő mágneses térben

Sziasztok!

A mai feladat a következő videók megtekintése:

1. A mágneses tér hatása L hosszúságú áramvezetőre (9:39)
2. Motor házilag I (4:03)
3. Motor házilag II (0:30)
4. Villanyos forgonyok (2:25)
5. Az elektromos motor (21:38)
6. Az elektromos motor modellje (0:19)

16) Vasmagos tekercs - Feladatok

Vasmagos tekercs - Tk. 111.o.

Először olvasd el végig a tankönyv 111.o. lévő "A vasmagos tekercs" c. fejezetét!

Utána nézd meg a következő videókat:

1. Az elektromágnes alakja is fontos lehet (nem csak a minősége): https://youtu.be/7aRpHE582bw?t=775 (12:55 - 17:50 persze lehet tovább is, meg elölről is nézni..)
2. A diamágneses ill. paramágneses tulajdonságú anyagokat a hétköznapi életben úgy könyveljük el, mint akik nem reagálnak a mágnes mezőre. Erős mágneses térben azonban "megmutatják" magukat: https://fizipedia.bme.hu/index.php/F%C3%A1jl:Paramagnesseg_1.ogv
3. Az anyagok mágneses tulajdonságainak anyagszerkezeti okaik vannak, amelyeket az atomi szinten végül az elektronok mozgásából származó mágnesességgel tudjuk magyarázni. A ferromágneseknél a legkönnyebb ezeket elmagyarázni, megérteni lásd a következő (angol nyelvű) videókat: https://www.youtube.com/watch?v=MRqQQGO7Xe8, https://www.youtube.com/watch?v=j-UJtrYK4Mg
4. Az állandó mágneseknél a ferromágneseknél elmondottakhoz hasonló atomi jelenségek történnek, csak az elemi kis "mágnesek" egy irányba "rögzültek".
5. A ferromágneses és állandó mágneses anyagi tulajdonságok egy bizonyos hőmérséklet felett eltűnnek (Curie-pont): https://fizipedia.bme.hu/index.php/F%C3%A1jl:Curie_pont_1.ogv   

A továbbiakban feladatok segítségével gyakorolunk. A segédeszközünk a netfizika.hu oldal. Minél több (akár az összes) feladatot nézd meg, csináld meg, majd a megoldást nézd meg! Ha rossz a válaszod, akkor azért, ha jó a válaszod, akkor pedig ellenőrzésképpen olvad el a magyarázatot is!

Feladatok

1. https://www.netfizika.hu/node/9980
2. https://www.netfizika.hu/node/657
3. https://www.netfizika.hu/node/779
4. https://www.netfizika.hu/node/2637
5. https://www.netfizika.hu/node/2619
6. https://www.netfizika.hu/node/2771
7. https://www.netfizika.hu/node/2805
8. https://www.netfizika.hu/node/3288
9. https://www.netfizika.hu/node/3358

Az előző órai feladatok megoldásai

Tk.114.o./1.

Tk.114.o./2.

Tk.114.o./4.

16) Az áram mágneses mezője II

Sziasztok!

A hétfőn feladott számításos házi feladat ellenőrzése (Tk. 107.o./7. feladat)

A magnetométer által definiált mágneses indukció képletét (ld. tk. 104.o. jobb hasáb alja) kell összekombinálni a mágneses fluxus fogalmával (ld. tk. 106.o. jobb hasábja)!

A mágneses fluxus a továbbiakban (indukció) többször előkerül! Ismételd át, tanuld meg, mert el fogsz veszni!

A különböző alakú és méretű áram járta vezető körül kialakuló mágneses mező 14. lecke (Tk. 108-111.o):

A 13. leckében megismert magnetométer segítségével megmérjük különböző alakú vezetők körül kialakuló mágneses mezőt.

1) Hosszú egyenes tekercs (szolenoid, elektromágnes) mágneses tere

Számunkra nagyon fontos, hiszen láttad az előző órán, hogy a tekercsnek menyi-mennyi gyakorlati felhasználási területe van.

• A kialakuló mágneses mező nagyon hasonló a rúdmágnes mágneses mezőjéhez. Ezért neveztük az egyenes tekercset elektromágnesnek. Az állandó mágnesnél azért jobb, mert ki/be tudjuk kapcsolni, másrészt a paramétereinek (ld. később) változtatásával a mágnes erősségét tudjuk befolyásolni!
• De érdekesebb a rúdmágnesnél, mert itt a bele tudunk "bújni" az elektromágnes belsejébe, ahol homogén(!) mágneses teret találunk. (Homogén: a térrész minden pontjában egyenlő nagyságú és irányú a mágneses indukció vektor azaz az indukció vonalak párhuzamos egyenes szakaszok.) https://youtu.be/01yfN8l-3iY?t=14
• A tekercs belsejében kialakuló mágneses mező nagysága a 109.o. bal oldali hasáb kiemelt részében található képlet szerint számolható! (paraméterek tehát: menetszám, áramerősség, hossz [és majd a jövő órán beszélünk róla: mi van a tekercsben; egyelőre levegő, ami majdnem olyan tulajdonságú, mint a vákuum])
• Megjelent egy új természeti állandó arányossági tényezőként a vákuum mágneses permeabilitás... (értékét nem kell megtanulni).
• A tekercs belsejében kialakuló mágneses mező irányát a "jobbkéz-szabály" adja. (ld.  tk. 109.o. jobb oldali hasáb)

A feladatokban általában a tekercs szerepel. A belsejében kialakuló mágneses mező kiszámítását és irányát nagyon tudni kell! 

A többi áramfajta körül kialakuló mágnesességet, csak érdekességképpen:

2) Körtekercsben (toroid) kialakuló mágneses mező

Gyakorlatilag egy egyenes tekercset körbezárunk. Érdekessége, hogy mágneses mező csak a tekercs belsejében lesz! Jelentősége is ezért van... ld. tk. 110.o.

3) Hosszú egyenes vezető mágneses mezője

Nagyon szép elméleti feladatok csinálhatóak és amelyek középiskolában megoldhatóak, ha ismerjük. Ilyeneket nem fogunk venni... Azért olvas el a tk. 110.o. jobb oldali hasábjában lévőket és nézd meg a videót (az előzőnek a vége): https://youtu.be/01yfN8l-3iY?t=115 

Házi feladat

• az én kis kiegészítésem és a tankönyv alapján jegyzeteld ki az anyagot, majd tanuld meg!
• oldd meg a füzetedben a következőket: tk. 114.o./1., 2., 4.