Οι πηγές του μαγνητισμού

1. Οι πηγές του μαγνητισμού ΄Εχει σχέση ο κεραυνός με τον μαγνητισμό; Φυσικός μαγνήτης

2. Ο φυσικός μαγνήτης Κατά μία εκδοχή, το όνομα μαγνητίτης προέρχεται πιθανά από την αρχαία Μαγνησία, στη Μικρά Ασία, όπου και εντοπίστηκε κατά την αρχαιότητα. Κατά τον Πλίνιο, το όνομα προήλθε από τον βοσκό Μάγνητα που, κατά τα μυθολογούμενα, καθώς έβοσκε τα πρόβατά του ανακάλυψε πρώτος το ορυκτό που ασκούσε έντονη έλξη της άκρης της μεταλλικής ράβδου του, ή (το περισσότερο πιθανό) διαπίστωσε ότι μεγάλη ποσότητα άμμου παρέμενε προσκολλημένη σ΄ αυτή. Ο Πλίνιος ο πρεσβύτερος (23–79 μ.Χ.) ήταν Ρωμαίος αριστοκράτης, επιστήμονας και ιστορικός, συγγραφέας του έργου «Φυσική Ιστορία» (Naturalis Historia). Πηγή Wikipedia

3. στο μαγνητισμό της γης οφείλεται ο σχηματισμός του σέλαος

4. Σέλας: φωτεινά φαινόμενα στο βόρειο και στο νότιο πόλο της γης. Σήμερα μπορούμε να εξηγήσουμε το σχηματισμο του σέλαος

5. Τα φωτεινά φαινόμενα οφείλονται σε ακτινοβολία του οξυγόνου και του αζώτου της ατμόσφαιρας

6. Μαγνητισμός και CERNΙσχυρά τεχνητά μαγνητικά πεδία οδηγούν και όχι μόνο, σε κυκλικήτροχιά(μήκους 27Km) πρωτόνια

7. εφαρμογές Κασέτες παλιού τύπου κασετόφωνων. Ο ηχος ήταν γραμμένος σε μια λεπτή μαγνητική επίστρωση της πλαστικής ταινίας Σκληροί δίσκοι υπολογιστών:εγγραφή δεδομένων σε μια λεπτή μαγνητική επίστρωση

8. W Gilbert1544-1603 Ο Gilbert μαγνήτισε μια σιδερένια σφαίρα και διαπίστωσε οτι μια μαγνητική βελόνα στην επιφανεια της σφαίρας προσανατολίζεται όπως ακριβώς μια πυξίδα στην επιφάνεια της γης Το πρώτο βιβλίο από τον Gilbert που περιγράφει τις ιδιότητες των μαγνητών

9. Κλασική μορφή μαγνήτη, πεταλοειδής μαγνήτης Τα φαινόμενα είναι έντονα στα άκρα του που λέγονται πόλοι

10. εφαρμογές Τραίνα μαγνητικής αιώρησης Με τη βοήθεια μαγνητικού πεδίου το τραίνο ανυψώνεται κα κινείται χωρίς να είναι σε επαφή με τις ράγες (!)

11. εφαρμογές Στα ηλεκτροδυναμικά οργανα μέτρησης (βολτόμετρα, αμπερόμετρα κτλ) γίνεται χρήση μαγνητών

12. εφαρμογές

13. εφαρμογές CERN : εγκατάσταση ενός γιγάντιου μαγνήτη 2.000 (! )τόνων, βασικού τμήματος ενός ανιχνευτή του μεγαλύτερου επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο, ο οποίος αναμένεται να αποκαλύψει νέα στοιχεία για την προέλευση του Σύμπαντος…..

14. εφαρμογές Μαγνητικος τομογράφος. Το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται είναι πολύ ισχυρό της ταξης του 1 Tesla

15. εφαρμογές Η εφεύρεση της μαγνητικής πυξίδας, προ χιλιάδων ετών ίσως, και στη συνέχεια κατά τον 20ό αιώνα της γυροσκοπικής πυξίδας στα πλοία προσφέρουν σήμερα στον ναυτιλλόμενο μια βασική μέθοδο τήρησης πορείας με επιθυμητή ακρίβεια. πυξίδα Σχέδιο πυξίδας, από το σύγγραμμα Epistola de magnete του 1269 Πηγή Wikipedia

16. εφαρμογές μαγνήτης Ηλεκτροδυναμικά μεγάφωνα

17. Ισχυροί μαγνήτες Νεοδυμιου χρησιμοποιούνται στις ανεμογεννήτριες

18. Μαγνητικό φάσμα Η εικόνα δημιουργείται αν πασπαλίσουμε πάνω σε ένα τζάμι ρινίσματα σιδήρου ενώ κάτω από το τζάμι έχουμε τοποθετήσει ένα ραβδοφόρο μαγνήτη

19. Η φορά της μαγνητικής γραμμής έχει οριστεί συμβατικά : από το νότιο προς το βόρειο πόλο μιας μαγνητικής βελόνας όταν αυτή βρεθεί μέσα στο μαγνητικό πεδίο Μ βάση τον ορισμό αυτό οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου έχουν φορά από το βόρειο πόλο μαγνήτη στο νότιο

20. Γραμμές του πεδίου Φωτογραφία που τραβήχτηκε στο ΕΚΦΕ Μεσσηνίας

21. Οι μαγνητικές γραμμές σε ένα δακτυλειοδή μαγνήτη ενός μεγαφώνου

22. Αλληλεπιδράσεις μεταξύ μαγνητών

23. Η έννοια των πόλων μαγνήτη και των μαγνητικών ποσοτήτων Το γεγονός ότι οι έλξεις είναι παρατηρούνται στα άκρα του μαγνήτη είχε οδηγήσει του επιστήμονες στην ιδέα ότι στα άκρα υπάρχει κρυμμένη μια μαγνητική ποσότητα . Η μελέτη του μαγνητισμού στηρίχτηκε σ αυτή την υπόθεση (που είναι λάθος) μέχρι το 1820 που έγινε το πείραμα Oersted Η έννοια των μαγνητικών ποσοτήτων παρ ότι δεν είναι σωστή είναι χρήσιμη για τη μελέτη του μαγνητισμού σε εισαγωγικό επίπεδο. Είναι αξιοσημείωτο ότι υπήρχε σε βιβλία Φυσικής μέχρι το 1980

24. Κατι παράξενο Με το κόψιμο μαγνήτη δεν μπορούμε να ξεχωρίσουμε τους πόλους ! Οι πόλοι του μαγνήτη δεν μπορεί να απομονωθούν, μήπως αυτό σημαίνει κάτι;

25. Γιατί προσανατολίζεται μια μαγνητική βελόνα ; Η βελόνα είναι ένα δίπολο και μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο παίρνει τέτοια θέση ώστε ο άξονας της να εφάπτεται στη γραμμή του μαγνητικού πεδίου F F Συμφωνα με τη αρχική θεωρία των πόλων στους πόλους της βελόνας υπάρχει “κρυμμένη ”μια μαγνητική ποσότητα η οποία δέχεται δύναμη από το μαγνητικό πεδίο. Λόγω του ότι οι ποσότητες είναι διαφορετικές, οι δυνάμεις είναι αντίθετες ετσι δημιουργούν μια ροπή με αποτἐλεσμα να στρέφεται η βελόνα

26. Πολικός αστέρας καιμαγνητική βελόνα Αυτή η εικόνα αποτυπώνεται σε φιλμ όταν σκοπεύσουμε το πολικό αστέρα Μέχρι το 1600 πίστευαν ότι η αιτία προσανατολισμού μιας μαγνητικής βελόνας είναι ο πολικός αστέρας !. Ο Gilbert κατασκεύασε ένα ομοίωμα της γης και απέδειξε ότι η αιτία προσανατολισμού της βελόνας είναι ο μαγνητισμός της γης Καθώς γυρίζει η Γη ο πολικός αστέρας στο κέντρο φαίνεται να μη κινείται

27. εφαρμογές • Ο μπούσουλας είναι που στρέφει ή το καράβι. Ν. Καββαδίας (kuro siwo)

28. Το μαγνητικό πεδίο της γης μπορεί να προσεγγισθεί θεωρώντας ένα ραβδόμορφο μαγνήτη παράλληλα σχεδόν μ τον άξονα περιστροφήςτης γης γυρω από τον εαυτο της Σημ. στη εικόνα έχει γίνει λάθος ο βόρειος μαγνητικός πόλος βρίσκεται στο νότιο γεωγραφικό πόλο

29. Μαγνητικά πεδία στον ήλιο. Οι γραμμές σχεδιάστηκαν πάνω στην εικόνα με βάση φωτογραφίες διαστημοσυσκευών

30. αξιολόγηση Ποιος είναι ο βόρειος πόλος του μαγνήτη γη; Σχεδιάστε τη φορά των γραμμών του πεδίου Σε πια περιοχή της επιφάνειας της γης βρίσκεται ο βόρειος μαγνητικός πόλος; Στην ανταρκτική Ποιος είναι ο βόρειος πόλος της μαγνητική βελόνας; Έχει χρωματισθεί με κόκκινο χρώμα

31. Μαγνητικές αλληλεπιδράσεις

32. αξιολόγηση Σχεδιάστε μια μαγνητική βελόνα στις θέσεις Γ και Δ Γ. Δ.

33. Βαρυτικές αλληλεπιδράσεις Βαρύτητα : μια αλληλεπίδραση μεταξύ μαζών που απέδειξε ο Νεύτωνας To φεγγάρι μόνιμος συνοδός της γης λόγω αμοιβαίας έλξης

34. Νόμος Coulombαλληλεπιδράσεις φορτίων

35. ερωτήματα • Philosophical Transactions 1676 Κατά τη διάρκεια ταξιδιού προς τα νησιά ένας δυνατός κεραυνός χτύπησε το καράβι με αποτέλεσμα η πυξίδα να αποπροσανατολισθεί . Ο βόρειος πόλος της έγινε νότιος και ο νότιος βόρειος • Philosophical Transactions(περιοδικό) 1735 Όταν έπεσε κεραυνός διαπιστώθηκε ότι μερικά μαχαίρια και πιρούνια φαγητού μαγνητίσθηκαν………

37. Εις την Φράντζαν έπεσε κεραυνός εις ένα σπίτι… και όντας εκεί ένα σεντούκι με μαχαίρια και πηρούνια, μερικά μεν ανέλυσαν, μερικά δε απόκτησαν μιαν μαγνητικήν δύναμιν όπου εσήκωναν χοντρά καρφιά. Ρήγα Βελεστινλή, Φυσικής απάνθισμα, ( σε μονοτονική γραφή)

38. To πείραμα Oersted 1820 Μια μαγνητική βελόνα είναι παράλληλη με ένα αγωγό. Αν στα άκρα του αγωγού συνδέσουμε μπαταρία η βελόνα εκτρέπεται (!) από τη θέση ισορροπίας της

39. Δύναμη Laplace ( Η άλλη όψη του πειράματος Oersted) Ι FL Με το πείραμα αυτό φαίνεται να “επιδρά ”ο μαγνητισμός στον ηλεκτρισμό όμως σωστότερα υπάρχει αλληλεπίδραση και ανάλογα με τη πειραματική διάταξη μπορούμε να παρατηρούμε τη δύναμη που δέχεται ο ρευματοφόρος αγωγός (στη παραπάνω διάταξη) ή τις δυνάμεις που δέχονται οι πόλοι της μαγνητικής βελόνας(πείραμα Orested)

40. τι προκαλεί την “επίδραση ”του ηλεκτρισμού στο μαγνητισμό; (πείραμα Oersted) πρόταση A. M. Ampere που βασίσθηκε στη διαίσθηση του Μέσα στον αγωγό έχουμε κινούμενα θετικά φορτία. Τα φαινόμενα μπορούν να εξηγηθούν αν θεωρήσουμε την κίνηση των φορτίων Μια πιο τολμηρή πρόταση από τον Ampere Αφού τα κινούμενα φορτία δημιουργούν μαγνητισμό θα πρέπει ο μαγνητισμός που οφείλεται σε ένα μαγνήτη να οφείλεται σε μικροσκοπικά ρεύματα μέσα στη μάζα του υλικού του μαγνήτη .

41. Πως θα περιγράψουμε τη νέα αλληλεπίδραση;(ανάγκη εισαγωγής νέου τρόπου έκφρασης) H δυσκολία οφείλεται στο ότι: • δεν μοιάζει με την αλληλεπίδραση μεταξύ μαζών ( Ν βαρύτητας Νεύτωνα) • εμφανίζεται σε μια διεύθυνση απρόσμενη (η διεύθυνση δύναμης που δέχεται κάθε πόλος είναι κάθετη στον αγωγό) • δεν μοιάζει με την αλληλεπίδραση μεταξύ φορτίων (Ν Coulomb) • όπου έχουμε κεντρικές δυνάμεις ,

42. Η έννοια πεδίο Τον 19ο αιώνα έκανε την εμφάνισή της στη σκέψη των ερευνητών, μια από τις σημαντικότερες έννοιες της Φυσικής,η έννοια ΠΕΔΙΟαρχικά ως μαγνητικό πεδίο και ως ηλεκτρικό πεδίο Στο βρετανικό νόμισμα των είκοσι λιρών εμφανίζεται οΆγγλος Michael Faraday –ΜάικλΦαραντέι–παιδί της γενιάς του Γεώργιου Καραϊσκάκη, αυτοδίδακτος ερευνητής,ο οποίος αναδείχθηκε στον μεγαλύτερο πειραματικό φυσικό όλων των εποχών. Ο Faraday ήταν εκείνος που πρότεινε στους φυσικούς την τελικά τόσο γόνιμη έννοια ΠΕΔΙΟ (Από το site Α Κασσέτα ) Στο πείραμα Oersted γύρω από τον ρευματοφόρο αγωγό δημιουργείται μαγνητικόπεδίο το οποίο αλληλεπιδρά με τη μαγνητική βελόνα

43. Ορισμός έντασης του μαγνητικού πεδίου με βάση τις μαγνητικές ποσότητες Θεωρώ ένα μαγνητικό πεδίο και μια βελόνα η οποία ισορροπεί μέσα στο πεδίο. Στους πόλους βρίσκεται μια κρυμμένη ,σύμφωνα με τη παλιά θεωρία, ποσότητα μαγνητισμού την οποία συμβολίζουμε με m Το (διανυσματικό )πηλίκο της δύναμης που δέχεται ο βόρειος πόλος προς τη ποσότητα μαγνητισμού του πόλου αυτού την ονομάζουμε ένταση του πεδίου στο σημείο που βρίσκεται ο βόρειος πόλος Ο ορισμός αυτός βασίζεται στη ″έννοια″ ποσότητα μαγνητισμού η οποία δεν υπάρχει, ωστόσο είναι επιτυχής ο ορισμός Ο ορισμός της έντασης του μαγνητικού πεδίου σήμερα γίνεται με βάση την αλληλεπίδραση του μαγνητικού πεδίου με ρευματοφόρου αγωγού(δύναμη Laplace)

44. Πηγές του μαγνητισμού συμπέρασμα Μέχρι να γίνει τα πείραμα Oersted πηγή μαγνητισμού ήταν ένας μαγνήτης. H υπόθεση του Ampere ότι μέσα αγωγό κινούνται φορτία ήταν σωστή αλλά πέρασαν 40 χρόνια για να αποδειχθεί . Σήμερα θεωρούμε ότι ένα κινούμενο ηλεκτρικό φορτίο είναι πηγή μαγνητισμού. Ο μαγνητισμός γίνεται αντιληπτός όταν τα φορτία κινούνται ενώ όταν είναι ακίνητα απουσιάζει ο μαγνητισμός. Ο ηλεκτρισμός και ο μαγνητισμός ενοποιήθηκαν σε πρώτο στάδιο και είναι ιστορικά η δεύτερη μεγάλη ενοποίηση μετά από την ενοποίηση ουράνιας και επίγειας μηχανικής που έκανε ο Νεύτωνας Σε δεύτερο στάδιο 50 χρόνια μετά ο Maxwell ενοποιεί τον ηλεκτρομαγνητισμό με το φως

45. Μαγνητικό πεδίο ευθύγραμμου ρευματοφόρου αγωγού + Φωτογραφία από ΕΚΦΕ Μεσσηνίας

46. Κατεύθυνση γραμμών – εμπειρικός κανόνας του δεξιού χεριού

47. r + Β

48. αξιολόγηση Από ένα τροφοδοτικό διοχετεύουμε ρεύμα σε ένα αγωγό. Ποιο βύσμα είναι ο θετικός πόλος του τροφοδοτικού + αγωγός Η κατεύθυνση της γραμμής του πεδίου είναι από το νότιο πόλο της βελόνας προς το βόρειο με βάση τη πληροφορία αυτή η φορά της γραμμής είναι Με βάση τον κανόνα του δεξιού χεριού η συμβατική φορά του ρεύματος είναι η εξής Η συμβατική φορά μεταφέρει φορτία από το θετικό πόλο διαμέσου του αγωγού στον αρνητικό

49. Κανόνας δεξιού χεριούγια τη περίπτωση ευθύγραμμου αγωγού και η γεωμετρία των γραμμών

50. Κυκλικός ρευματοφόρος αγωγός Η ένταση του μαγνητικού πεδίου στο κέντρο του κυκλικού αγωγού λόγω συμμετρίας είναι κάθετη στο κέντρο του κυκλικού αγωγού Φωτο ΕΚΦΕ Μεσσηνίας