Sammendrag: Elektromagnetisme

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 μ_r 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.