Poštovani studenti,
nadam se da ste uspješno riješili test s kratkim pitanjima na loomenu.
U 6. nastavnom tjednu bavimo se magnetskim poljem, obrađenim u H&R poglavljima 28 i 29.
Pročitajte si potpoglavlje 28-2 “Što stvara magnetsko polje”. Postoje li pojedinačni magnetski naboji u prirodi? Koja su dva osnovna načina da stvorimo magnetsko polje?
Prijeđite na potpoglavlje 28-3 “Definicija magnetskog polja”. Dok smo električno polje u točki određivali mjerenjem električnog polja na probni naboj u toj točku, za određivanje magnetskog polja u točki potreban nam je naboj u gibanju. Odnos između magnetske sile, brzine nabijene čestice i magnetskog polja dan je jednadžbom (28-2). U kojem je smjeru magnetska sila u odnosu na brzinu nabijene čestice i vektor magnetskog polja?
“Pronalaženje magnetske sile na česticu”. Proučite sliku (28-2) na kojoj je objašnjeno pravilo desne ruke i usvojite ga. Može li magnetska sila promijeniti kinetičku energiju nabijene čestice? A njezin smjer?
“Magnetske silnice”. Magnetske silnice su vizualno pomagalo za reprezentaciju magnetskog polja u prostoru. To su neprekinute krivulje koje se ne križaju a njihova brojnost sugerira jakost magnetskog polja u prostoru. Smjer magnetskog polja je tangencijalan na magnetsku silnicu. Izviru u sjevernom magnetskom polu a ponuru u južni magnetski pol. Precrtajte si kako izgleda magnetsko polje magnetskog dipola vizualizirano magnetskim silnicama. Riješite primjer “Magnetska sila na naboj u gibanju” na p. 739.
Potpoglavlje 28-4 “Prekrižena polja: izum elektrona”. Pročitajte si kako je J. J. Thomson otkrio elektron. Proučite osnovnu shemu tog eksperimenta prikazanu na slici (28-7). Izvedite izraz za omjer mase elektrona i iznosa njegovog naboja (28-8).
Prelazimo na potpoglavlje 28-6 “Kružeća nabijena čestica”. Za česticu koja se giba jednoliko po kružnici znamo da se tako giba usljed djelovanja sile konstantnog iznosa, usmjerene prema središtu kružnice, okomite na trenutnu brzinu čestice. Proučite sliku (28-10) koja prikazuje elektrone ispaljene u komoru koja sadrži uniformno magnetsko polje, okomito na brzinu elektrona, kao što je prikazano na slici. Magnetska sila će kontinuirano zakretati elektrone u kružnu putanju. Prepišite si sve formule iz ovog dijela.
“Helikalne putanje”. Ako nabijena čestica koja se giba konstantnom brzinom ima komponentu brzine paralelnu uniformnom magnetskom polju, ta nabijena čestica će se gibati helikalno oko vektora tog magnetskog polja. Proučite si i precrtajte sliku (28-11). Kako će izgledati helikalna putanja čestice koja se giba u neuniformnom magnetskom polju?
Potom riješite zadatak “Helikalno gibanje nabijene čestice u magnetskom polju” na p. 746 te “Jednoliko kružno gibanje nabijene čestice u magnetskom polju” na p. 747.
Prelazimo na potpoglavlje 28-8 “Magnetska sila na žicu kojom teče struja”. Precrtajte si sliku (28-14) koja prikazuje fleksibilnu metalnu žicu koja prolazi između dvaju polova magneta. Što se događa sa žicom kad kroz nju pustimo stuju prema gore? A prema dolje? Izvedite si jednadžbu koja daje magnetsku silu na struju (28-26). Riješite zadatak “Magnetska sila na žicu koja nosi struju” na p. 751.
U drugom dijelu današnje lekcije poslužit ćemo se poglavljem 29 “Magnetska polja od struja”.
Krećemo od potpoglavlja 29-2 “Izračunavanje magnetskog polja od struje”. Slika (29-1) prikazuje žicu proizvoljnog oblika kojom teče jednolika istosmjerna struja. Zanima na koliko magnetsko polje u točki P stvara ta struja. Izvedite si izraz (29-3) za Biot-Savartov zakon.
“Magnetsko polje od struje u dugačkoj ravnoj žici”. Ispišite si izraz (29-4). Nije potrebno izvesti ga.
“Magnetsko polje od struje u žici u obliku kružnog luka”. Na slici (29-6) je prikazana metalna žica svinuta u kružni luk. Žicom teče jednolika istosmjerna struja. Zanima nas koliko magnetsko polje stvara ta žica u središtu kružnog luka. Izvedite izraz (29-6). Koliko že biti magnetsko polje ako umjesto kružnog luka imamo puni krug?
Potom prođite primjere “Magnetsko polje u središtu kružnog luka” na p.768 te “Magnetsko polje po strani dviju dugačkih ravnih žica”.
Potpoglavlje 29-3 “Sila između dvije paralelne struje”. Precrtajte si i proučite sliku (29-9) koja prikazuje dvije paralelne ravne žice kojima teku konstantne istosmjerne struje. Proučite izraze od (29-11) do (29-13).
Potpoglavlje 29-4 “Amperèov zakon”. Dok Gaussov zakon povezuje električno polje s nabojem u mirovanju, Amperèov zakon povezuje magnetsko polje s nabojem u kretanju, (29-14). Ispišite si jednadžbe i precrtajte sliku (29-11) koja prikazuje Amperèovu petlju oko dvaju ravnih vodiča kojima teče struja. Kako se kod Amperèovog zakona određuje relativni smjer magnetskog polja I struje?
“Magnetsko polje izvan dugačke ravne žice sa strujom”. Precrtajte si sliku (29-14) koja prikazuje poprečni presjek žice kojom teče struja te, krećući od Amperèovog zakona, izvedite izraz za jakost magnetskog pola izvan žice, (29-17). Kako se odnose smjer magnetskog polja i smjer obuhvaćene struje? “Magnetsko polje unutar dugačke ravne žice sa strujom”, dano je jednadžbom (29-20). Izvedite si je. Riješite zadatak “Amperèov zakon u pronalaženju magnetskog polja unutar dugačkog cilindra kojim teče struja”, p.774.
Ovom temom bi ovotjedna lekcija o magnetskom polju bila zaključena.
Ako mislite da bi vam moglo biti od koristi da pogledate snimljno predavanje, preporučam vam pogledati sljedeće:
* uvod u magnetizam, https://www.khanacademy.org/science/physics/magnetic-forces-and-magnetic-fields/magnets-magnetic/v/introduction-to-magnetism
* magnetsko polje od vodiča kojim teče struja, https://www.khanacademy.org/science/physics/magnetic-forces-and-magnetic-fields/magnetic-field-current-carrying-wire/v/magnetism-6-magnetic-field-due-to-current
Na loomenu je uploadana kratka prezentacija koja bi još mogla malo pomoći u učenju. Ako imate kakvih pitanja, obratite mi se mailom ili telefonom.
Sljedeći tjedan nema Fizike II u rasporedu jer su blagdani. Htjela bih iskoristiti priliku da vam ujedno zaželim i sretan Uskrs!
Pozdrav,
Marina