Magnetická síla, elektromagnetická indukce

1. Kdy působí magnetická síla na nabitou částici?
2. Kdy působí magnetická síla na vodič?
3. Pomocí jaké síly urychlujeme nabité částice?
4. Jaké jsou možné trajektorie částice v homogenním magnetickém poli?

1. Kde a jak vzniká polární záře?
2. Váš mobilní telefon je vybaven zařízením s názvem „tříosá Hallova sonda“. K čemu slouží?
3. K čemu slouží cyklotron? Kde se v něm využívá magnetická síla?
4. Na jakém principu funguje elektromotor?

Určete směr magnetické síly v jednotlivých případech.

Pomocí zakřivení dráhy částic v magnetickém poli můžeme rozlišovat jejich hmotnosti a rychlosti. Dejme tomu, že proton a částice α vlétly do homogenního magnetického pole kolmo k indukčním čarám stejnou rychlostí. Jak se budou lišit jejich trajektorie? Částice α je tvořena jádrem helia (2 protony + 2 neutrony).

Sluneční vítr je tvořen převážně protony a elektrony. Zemské magnetické pole má v oblasti pólů velikost cca 50 µT. Vypočítejte poloměr kružnice, po které se bude pohybovat proton o rychlosti 500 km/s, který vletí do zemského magnetického pole kolmo na B. Poté výpočet zopakujte také pro elektron téže rychlosti.

V České republice máme dva cyklotrony, které pomáhají vyrábět radiofarmaka pro lékařské účely. Takový typ cyklotronu (viz obrázek) urychluje protony v magnetickém poli o indukci 1,5 T na výslednou energii 20 MeV. Vypočítejte potřebnou frekvenci cyklotronu.

Budou-li vedle sebe dva vodiče s proudem, budou na sebe působit magnetickou silou, neboť první vodič se bude nacházet v magnetickém poli druhého a opačně. Odvoďte, jakým směrem na sebe budou vodiče působit, pokud bude směr proudu ve vodičích

1. shodný;
2. opačný.

Obrázek zachycuje proud elektronů vystupujících ze žhavené katody. Elektrony se pohybují přibližně po kružnici. Popište orientaci magnetického pole v trubici.

Tokamak je zařízení sloužící k uchování horkého plazmatu pomocí magnetického pole. Nádoba s plazmatem je umístěna v jádru toroidní cívky. Jaké jsou možné trajektorie nabitých částic uvnitř tokamaku?

Na obrázku vidíte schéma kvadrupólového magnetu. Takový magnet se používá k zaostřování svazku nabitých částic.

1. Nakreslete tvar indukčních čar uvnitř kvadrupólového magnetu.
2. Nakreslete směr magnetické síly, která by působila na kladně nabité částice letící různými místy dutiny kolmo na rovinu papíru směrem dozadu za papír.
3. Pokuste se odhadnout, jak funguje zaostřování svazku pomocí kvadrupólových magnetů. Zpravidla se používají dva magnety za sebou, vzájemně otočené o 90°.

Obrázek zachycuje původní experiment Michaela Faradaye prokazující existenci elektromagnetické indukce. Vysvětlete princip experimentu.

1. Jak můžeme ovlivnit velikost indukovaného napětí v cívce při pohybu magnetu v jejím okolí?
2. Pomocí elektromagnetické indukce vytváříme elektrický proud a napětí. Kde se bere energie k jejich vzniku?
3. Za jakých podmínek vznikají vířivé proudy?
4. Proč by jádro cívky nemělo být vodivé?

Na obrázku vidíte elektromagnetický snímač z elektrické kytary typu „single coil“. Snímač tvoří cívka navinutá okolo šesti permanentních magnetů (jeden pro každou strunu). Struny elektrické kytary jsou z feromagnetického materiálu. Pomocí obrázku vysvětlete princip tohoto snímače.