Fagstoff

Sammendrag: Elektromagnetisme

Publisert: 14.09.2010
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Elektriske felt

  • Like ladninger frastøter hverandre, mens ulike ladninger tiltrekker hverandre
  • Ladninger i bevegelse fører til en elektrisk strøm
  • Den elektriske kraften F mellom elektriske ladninger Q og q i innbyrdes avstand r er gitt ved Coulombs lov:
    $F = k_c \frac{Q \cdot q}{r^2}$
  • Elektrisk feltstyrke er kraft per ladning – dvs. E = f/q. Dette betyr igjen at F=q·E.
  • For en positiv ladning har kraft og elektrisk feltstyrke samme retning. Vi beskriver et elektrisk felt ved hjelp av feltlinjer.
  • Av Coulombs lov følger at den elektriske feltstyrken rundt en kule er
    $E = \frac{F}{q} = k_c \frac{Q}{r^2}$
  • Elektrisk potensial er potensiell energi per ladning – dvs.
    $U = \frac{E_p}{q}$

Potensialet måles i forhold til jord (null U) – eller et annet valgt referansenivå. Elektrisk spenning (U) er potensialforskjellen mellom to punkter i et elektrisk felt U = U2 - U1.

I alle formelene har vi forutsatt at de ladde partiklene ikke kolliderer med andre partikler.

Magnetiske felt

  • Et magnetfelt oppstår når elektriske ladninger beveger seg. Magnetismen er derfor nært knyttet til elektriske strømmer. Vi lager bilder av magnetfelt ved å tegne feltlinjer.
  • Alle magneter – både permanente og strømførende spoler og sløyfer – har en nordpol og en sørpol. Separate magnetpoler, monopoler, eksisterer ikke.
  • Magnetisk flukstetthet B angir styrken av feltet. Absoluttverdien av B = F / (I · l) , der F er den elektriske kraften, I strømstyrken og l lengden på lederen. Måleenheten til magnetisk flukstetthet er tesla (T).
  • I vakuum er den magnetiske feltstyrken H proporsjonal til den magnetiske flukstettheten B.
    $B = \mu_0 \cdot H$
    der μ0 = 4π · 10-7 H/m. Når magnetfeltet er fylt med materie er
    $B = \mu_0 \cdot \mu_r \cdot H$
    der μr er permeabilitetstallet (uten måleenhet) som er stor for ferromagnetiske stoffer som f.eks. jern.
  • Den magnetiske kraften på en strømleder, med lengde l, som står vinkelrett på B er gitt ved
    $F = I \cdot l \cdot B$
    hvor I er strømmen i lederen. Kraften står vinkelrett på både B og strømlederen, og retningen er gitt ved høyrehåndsregelen.
  • Den magnetiske kraft på en partikkel med ladning q – som har en fart v – vinkelrett på magnetfeltet med flukstetthet B er gitt ved
    $F = q \cdot v \cdot B$
    Kraften er vinkelrett på både magnetfeltet og farten.
  • Elektrisk ladde partikler med masse m og ladning q, som kommer vinkelrett inn i et magnetfelt, tvinges til å bevege seg i sirkelbaner rundt magnetfeltet. Radien til sirkelen – kalt gyroradien eller syklotronradien – er gitt ved
    $r_g = \frac{m \cdot v}{q \cdot B}$
    mens gyrofrekvensen
    $\omega_g = \frac{q \cdot B}{m}$
    Ved andre vinkler blir det spiralbevegelse. Skjer bevegelsen i retningen til magnetfeltet vil partikkelen følge magnetfeltlinjen.

 

Elektromagnetiske bølger

  • Elektromagnetiske bølger oppstår når elektrisk ladde partikler blir akselerert.
  • Elektromagnetisk stråling er varierende elektriske og magnetiske felt som står vinkelrette på hverandre og på stråleretningen.