Post on 10-Aug-2015
Grecia antică
Rocă (loadstone) – minereu de magnetit
Proprietate: atrage bucăţi de fier
Magnesia (localitate in Turcia) pe coasta de Mării Egee
Thales din Milet în jur de 600 B.C
Descoperă atracţia şi repulsia dintre polii magneţilor
Campul magnetic
Campul magnetic
Magneti permanenti
Orice magnet are doi poli. Polii de acelasi fel se resping, cei diferiti se atrag. Cea mai simpla sursa de camp magnetic este numita dipol magnetic. Polii magnetici nu pot fi separati (nu exista monopol magnetic).
Linii de camp magnetic Interactiunea dintre magnetic. Camp magnetic
China
Dinastia Qin (221-206 B.C.)
Se descopera busola
1. ghicirea norocului
2. navigaţie -busolă cu ace magnetice ~ sec. 8 A.D -navigaţie 850 – 1050 A.D. instrument standard de navigaţie
Europa
Alexander Neckam (1157–1217), calugăr, în 1187, montează acul magnetic pe un ax liber să se orienteze în orice direcţie din planul orizontal
Francezul Petrus Peregrinus (Pierre Pelerin de Maricourt) scrie o “scrisoare” în 1269 în care descrie busola şi experienţe cu magneţi. Este considerată primul articol ştiinţific modern. Printre altele descopera ca polii magnetici nu pot fi separati daca spargi un magnet.
Descoperirea înclinaţiei si declinatiei câmpului magnetic terestru
Georg Hartmann în 1544 descoperă înclinaţia câmpului magnetic terestru.
Acul busolei se înclină după ce este magnetizat
Producerea unui magnet artificial prin atingere unui ac de fier cu un magnet natural sau prin racirea unui ac de fier înroşit aşezat pe direcţi nord-sud magnetic
Robert Norman (constructor de busole) în 1581 realizează un experiment prin care pune în evidenţă existenţa înclinaţiei câmpului magnetic.
Acul busolei nu indică steaua polară. Deviaţia este numită declinaţie magnetică.
Anglia, 1600
"On the Magnet" by William Gilbert of Colchester First published by the Chiswick Press, London 1600
-sintetizează datele existente până la el -reface experimentele şi elimină pe cele neconcludente -efectueaza un experiment nou, il compara cu masuratorile existente si il interpreteaza ca o dovada ca sursa câmpului magnetic este atribuită interiorului Pământului -este prima proprietate fizică atribuită planetei Pământ. Gravitaţie descoperită este descoperită de Newton în 1683.
Pamantul este un mare magnet, iar campul magnetic este asemanator cu al unui dipol magnetic.
Henry Gellibrand (1597–1636) în 1634 descoperă că declinaţia magnetică se schimbă în timp (variatia seculara.
Edmond Halley (1656–1742) propune un sistem de sfere concentrice în mişcare relativă în interiorul Pământului pentru a explica variaţia în timp a câmpului magnetic
Edmond Halley conduce în 1699 prima expediţie ştiinţifică de măsurare a declinaţiei câmpului magnetic în Atlantic. Prima harta cu izolinii de egala declinatie.
George Graham (1675–1751) în 1722 urmărind oscilaţiile unui ac magnetic lung descoperă că există o variaţie de 24 de ore a câmpului magnetic terestru (variaţia diurnă).
In 1741, George Graham (Londra) şi Anders Celsius în Uppsala (Suedia) observă oscilaţii simultane ale câmpului magnetic produse în timpul aurorei boreale (furtună magnetică).
Charles Augustin Coulomb, în 1777, inventează balanţa de torsiune.
Descoperă că forţa dintre polii a doi magneţi este proporţională cu 1/r2 Descoperă că atracţia dintre două corpuri cu sarcină electrică este proporţională cu 1/r2.
Henry Cavendish, în 1796, demostrează că şi în laborator se verifică legea gravitaţiei universale, şi calculează constanta atracţiei universale.
1828
Alexander von Humboldt (1769–1859)
Wilhelm Weber (1804–1891)
-inventează un instrument pentru măsurarea intensităţii câmpului magnetic terestru -organizează o reţea mondială de observatoare geomagnetice -Gauss pune la punct o metodă matematică de a descrie câmpul magnetic la suprafaţa Pământului şi separă sursele în interne şi externe
Carl Friedrich Gauss (1777–1855)
Forta lui Lorentz (1892)
BvF
qq = sarcina electrică v = viteza cu care se deplasează sarcina electrică B = vectorul inducţie magnetică.
Unitatea de măsură pentru inducţia magnetică: <B>=1T (Tesla)
Protoni
Electroni Aurora boreală
Aurora australă
v
B
)0( qF
Legea Biot-Savart
Hans Christian Oersted (1777–1851) descoperă efectul magnetic al curentului electric în jur de 1820.
3
0
4 r
idd
rlB
ld
ld
r r
B
i
dB este câmpul magnetic creat într-un punct aflat la distanţa r de o
porţiune foarte mică liniară de circuit cu orientarea dată de vectorul
dl şi parcursă de un curent cu intensitatea i.
μ0 = 4π 10-7 Wb/Am (permeabilitatea magnetică a vidului)
Câmpul magnetic total este dat de :
BB
d
Câmpul magnetic al unui conductor străbătut de curent Legea Biot-Savart
Câmpul magnetic al unei spire circulare de curent
ld
r
B
B
B
xr
Ri
i = curentul prin spiră; R = raza spirei; x = distanţa până la
punctul unde se calculează câmpul magnetic măsurată pe
perpendiculara dusă prin centrul spirei.
Unghiul dintre dl şi r este de 90°.
Componentele câmpului magnetic
(BII) paralele cu perpendicalara
dusă pe planul spirei prin centru se
adună algebric, celelalte se
anulează reciproc pentru puncte
simetrice. Câmpul magnetic total
este dat de
IIdBB
B
B
xr
R
Câmpul magnetic creat de un element de circuit dl în
punctul situat la distanţa r este dat de:
2
0 90sin
4 r
idldB
Componenta BII este dată de:
2
0 cos
4cos
r
dldBdBII
3
0
4 r
idd
rlB
Unghiul α în funcţie de x şi R se exprimă astfel: 22
22 cosRx
R
r
RRxr
Inlocuind în expresia lui BII: 2/322
0
)(4 xR
RdlidBII
Câmpul magnetic total se află integrând: dl
xR
RidBB II 2/322
0
)(4
Rdl 22/322
20
2/322
0
)(2)2(
)(4 xR
RiR
xR
RiB
Considerăm că punctul se găseşte la o distanţă de centrul spirei care îndeplineşte condiţia x>>R.
In aceste condiţii câmpul magnetic devine:
2/3
2
23
2
0
2/322
2
0
)1(2)(2
x
Rx
Ri
xR
RiB
3
0
3
0
3
2
0
222 xx
iA
x
iRB
unde A este aria spirei circulare, iar μ=iA este denumit momentul magnetic dipolar prin
analogie cu rezultatul obţinut la calculul câmpului electric creat de un dipol electric.
+
-
p
Dipol electric
Vectorul moment magnetic dipolar: m
22 Ammrim
Cea mai simpla sursa de camp magnetic
MICHAEL FARADAY (1791–1867)
Inducţie electromagnetică Generarea unui curent electric de un camp magnetic variabil
Proprietatile magnetice ale cristalelor
Miscarea electronului in jurul nucleului moment magnetic orbital Spinul electronului moment magnetic de spin
Diamagnetism
M = momentul magnetic produs de campul magnetic extern H
- susceptibilitatea magnetica
..)(0 consttemp
13810 kgm
Paramagnetism
13810 kgm
paradia
Feromagnetism
parafero
Magnetit (Fe3O4) : Tc=575C
Hematit (Fe2O3) : Tc=680C
Goethite (FeOOH) : Tc=120C
Pirotina (Fe7O8) : Tc=320C
Ms = moment magnetic de saturatie
Mr = moment magnetic remanent (momentul magnetic existent la H=0 dupa saturare)
HC = coercivitate (campul magnetic la care se anuleaza magnetizarea)
feromagnetic
paramagnetic
Tc – temperatura de trecere de la starea feromagnetica la cea paramagnetica
13810100001000 kgmfero
Campul magnetic terestru
Campul magnetic terestru este un vector.
H
V
ENH
N
E
VEN
VEN
B
BtgI
BBB
B
BtgD
BBBB
IDBBBB
22
222
),,(),,(B
Campul magnetic terestru (geomagnetic) la suprafata Pamantului Este, in proportie de 90%, creat de un dipol geocentric inclinat.
Sursele campului geomagnetic 1. Câmpul magnetic principal care este generat de curenţii electrici din nucleul lichid al Pământului şi
posibil de scurgerile de curent în mantaua adâncă.
2. Câmpul magnetic crustal, creat de magnetizarea indusă sau remanentă a materialelor din crustă.
3. Câmpul magnetic extern, produs de curenţii electrici din ionosferă şi magnetosferă şi modulat de
vântul solar şi câmpul magnetic interplanetar.
4. Câmpul magnetic indus, produs de curenţii electrici din oceane sau stratele conductive din crustă
sau manta care apar datorită variaţiilor de flux magnetic ale câmpului extern.
Campul dipolar
si cel nedipolar
Variatiile pe termen
lung
Anomaliile magnetice
crustale
Sursele externe produc variatii pe termen scurt
Inversiunile campului geomagnetic
Camp magnetic normal Polaritate normala
Camp magnetic invers Polaritate inversa
Magnetizarea rocilor
Momentul magnetic al rocii este dat de produsul intre susceptibilitatea magnetica si campul magnetic terestru
2. MAGNETIZAREA REMANENTA
Magnetizare termoremanenta remanenta: este magnetizarea remanenta achizitionata de o roca in timpul racirii de la temperaturi mai mari de temperatura Curie (T>700C), la temperatura medilui ambiant, in prezenta campului magnetic terestru.
Magnetizare remanenta detritica: este magnetizarea remanenta achizitionata in timpul formarii unei roci sedimentare prin alinierea cristalelor feromagnetice in apa in prezenta campului magnetic terestru.
Magnetizare remanenta chimica: este magnetizarea remanenta achizitionata de un cristal feromagnetic in timpul cresterii in prezenta campului magnetic terestru