Co se děje kolem elektřiny 9 - DC a AC magnetismus - jak na mikrovlnku 5

Další pokračování v bádání nad magnetronem - tentokrát spíš než ohledně mikrovlnné trouby - tak nad elektromagnetismem jako takovým. druhy elektrických a magnetických polí

Obsah příspěvku elektromagnetismus jako takový -  jak na mikrovlnku 5 a 

(elektro)magnetismus zahrnuje sedm příspěvků + příspěvky o mikrovlnce

elektromagnetismus 1 

Co se děje kolem elektřiny 9 - elektromagnetismus 1 - jak na mikrovlnku 5 (tento příspěvek) 

obsah příspěvku

em1/ ELEKTROMAGNETICKÉ POLE A ELEKTROMAGNETISMUS JAKO TAKOVÝ - DRUHY ELEKTRICKÝCH A MAGNETICKÝCH POLÍ, AC a DC magnetismus, JAK FUNGUJE NÁMOŘNÍ MAGNET

em1/ MAGNETRON A MIKROVLNNÁ TROUBA

elektromagnetismus 2 

Elektrické a magnetické pole (2) - magnetizace, elektromagnetismus v továrnách - Blog iDNES.cz

obsah příspěvku

em2/ díl 1 - magnetizace

část 1 - je je magnetizace

část 2  - magnetické momenty

část 3 - metodika označování grafů s fyzikálními a elektrotechnickými funkcemi

em2/ díl 2 elektromagnetismus v továrnách

elektromagnetismus 3 

Elektrické a magnetické pole - pravidlo tří kolmostí a náhradní směrové schéma - Blog iDNES.cz

elektromagnetismus 4 

Industriální Kroměříž - Malá vodní elektrárna Strž firmy Křižík a Simonova továrna - Blog iDNES.cz

konkrétně "válka rozvodů" a "Nikola Tesla a elektromagnetismus"

elektromagnetismus 5 

Loď do Prahy a Hamburku, hydroelektrárny na Vltavě - Blog iDNES.cz

námořní DC magnet

elektromagnetismus 6 

CEE 16 - DC rozvody, stejnosměrný motor a magnet / Brémy a Východní Frísko 1999 - Blog iDNES.cz

průmyslový elektromagnet v přístavu Wilhelmshaven

elektromagnetismus 7 

indukční vařič Cesty elektrické energie 17 - jak vařit elektricky doma i na cestách - Blog iDNES.cz

elektromagnetismus 8 

Co se děje kolem elektřiny 6 - jak na mikrovlnku 2 - Blog iDNES.cz  především magnetron 

elektromagnetismus 9 

Hallův efekt pro přenos elektřiny na krátkou vzdálenost  Hallův efekt - Blog iDNES.cz

rozcestník DC napětí 

rozcestník DC napětí 

Co se děje kolem elektřiny 9 - DC a AC magnetismus - jak na mikrovlnku 5 (tento příspěvek)

Lokomotivy stejnosměrné trakce E 144.0 a E 144.1 - úkony při odstavení a zprovoznění - Blog iDNES.cz

Na konečné v Řečkovicích - proč byl u tramavají zaveden stejnosměrný proud a co je měnírna - Blog iDNES.cz (zejména tramvajové rozvody)

Úzkokolejkou do České Kanady a likérka Mariazell - rozcestník Rakousko - Blog iDNES.cz (stejnosměrná trakce na lokálních tratích)

Industriální Kroměříž - Malá vodní elektrárna Strž firmy Křižík a Simonova továrna - Blog iDNES.cz (tzv. válka rozvodů)

DC průmyslové rozvody (průmyslový elektromagnet)
CEE 16 - DC rozvody a magnet / Brémy a Východní Frísko 1999 - Blog iDNES.cz

1/ ELEKTROMAGNETICKÉ POLE A ELEKTROMAGNETISMUS JAKO TAKOVÝ - DRUHY ELEKTRICKÝCH A MAGNETICKÝCH POLÍ, DC a AC MAGNETISMUS

Elektrické a magnetické pole - nebo často společně elektromagnetické pole - jak naznačuje název má společný původ - ale současně nejde o totéž. 

Elektrické pole vzniká kolem jakékoliv pozitivně - či negativně elektricky nabité částice a paprskovitě se šíří teoreticky do nekonečna. Vlastně elektrické pole tak trochu připomíná slunce se svými paprsky.

Elektrické pole vymezuje intenzita - která by se dala přirovnat k jednomu paprsku směřující ven - tyto paprsky se v oboru nazývají elektrické siločáry. Jak naznačuje - název - úplně stejně jako intenzita jako intenzita působí i síla - jenom v závislosti na náboji může být orientována dovnitř nebo ven. Pro úplnost by bylo záhodno dodat - že elektrické siločáry nebývají zcela přímé ale s jistým odstupem se ohýbají.

Magnetické pole má původ rovněž v elektrickém náboji - ale ne pouze v náboji jako takovém - ale v elektrickém náboji v pohybu. Podobně jako elektrické pole vymezuje intenzita - tak magnetické pole vymezuje indukce.  Znázorněním magnetického pole jsou magnetické indukční čáry - často také nazývané magnetické siločáry - což na jedné straně sice naznačuje souvislost s elektrickým polem - na druhé straně je ovšem poněkud zavádějící - neboť směr a působení magnetické síly není totožný s indukcí - na rozdíl od elektrické síly - která je totožná s intenzitou. Magnetické indukční čáry vytváří například kolem lineárního vodiče něco jako prstence - které by se ztenčovaly se vzdáleností od středu.

DC magnetismus a námořní magnet

Lineární tok elektrického náboje DC napětí -  na rozdíl od rotujícího elektrického proudu AC napětí - neumožňuje indukci - tedy přenos elektřiny zn jednoho vodiče na druhý...  V případě stejnosměrného magnetismu má pravděpodobně podstatný význammagnetická intenzita H- u střídavého magnetismu nepříliš významná veličina - ze které pravděpodobně vychází i stejnosměrná magnetická síla Fm.

námořní magnet, permanentní magnety (kompas)

Na magnetismu stejnosměrného napětí je založen i námořní magnet, která je také založen na elektřině, a to elektřině stejnosměrného napětí - neboť elektřinu možno identifikovat uvnitř kovu ze kterého je zhotoven magnet.

Severní pól "N" magnetu jakoby měl opačnou polaritu než orientační severní pól "N" na Arkdidě, příčinou je, že na severu se nachází jižní magnetický pól - tedy kompas směřuje na "geografický sever" daný teoreticky jižním magnetickým pólem.

-Severní pól magnetu je možno považovat za kovový či protonový (červený)
Severní pól orientační je možno považovat za elektrický či elektronový (bílý)

Magnetický kompas neukazuje na geografický severní pól. Magnetický kompas ukazuje na zemské magnetické póly, které nejsou stejné jako zemské geografické póly. Navíc magnetický pól v blízkosti geografického severního pólu Země je ve skutečnosti jižním magnetickým pólem. Pokud jde o magnety, protiklady se přitahují. Tato skutečnost znamená, že severní konec magnetu v kompasu je přitahován k jižnímu magnetickému pólu, který leží blízko geografického severního pólu. Siločáry magnetického pole mimo permanentní magnet probíhají vždy od severního magnetického pólu k jižnímu magnetickému pólu. Proto magnetické siločáry Země probíhají od jižní geografické polokoule směrem k severní geografické polokouli.

Kovové (červené) předměty by tedy měly být přitahovány k bílemu elektrickému pólu
z čehož plyne, že DC elektormagnet na zdvihání kovu třeba v kovošrotu funguje jako  bílý elektronový záporný jižní pól (S)

Jako kompas by magnet měl fungovat na svém severním pólu, ovšem kovové předměty přitahovat jižním pólem.
Elekromagnety v továrných jsou tedy na stenosměrném napětí, také z důvodu, že stejnosměrné napětí umoźňuje podstatně robusnější konstrukce.

Magnetismus magnetu  je vytvořen pohybem elektrického náboje uvnitř kovu magnetu

(severní pól kompasu "Norpol", "N" je něco jako kladná elektronka "anoda" elektrického zdroje - a kladná náboj směřuje k zápornému kontaktu minus (tedy katodě) - což lze také formulovat že "sever" či "kladná strana"  na kompasu směřují k minus, jelikož sever je chladnější" - tedy podle této úvahy by severní pól měl být něco jako záporná katoda m i n u s .   

v přípravě

Na principu DC magnetu pracuje i stejnosměrný motor pracuje na principu DC magnetismu - kdy výkonná složka elektromagnetu je bílá (či žlutá) elektronová - u vodiče či elektromagnetu vycházející z kladné anody (tedy červeného jižního pólu) a směřující k záporné anodě (tedy bílému severnímu pólu), přičemž bíle značené elektrony se přitahují k červenému kovovému jižnímu pólu - například permanentního magnetu (námořní magnet jako by měl opačnou funkčnost než magnet na přitahování kovů - výkonným magnetem jakoby byl elektronový zemský pól magnetu - ke kterému se přitahuje kovová, zpravidla červeně značená složka námořního magnetu)-

AC magnetismus

V případě rotujícího elekromagnetického pole střídavého napětí hrají v případě magnetismu a proměnlivého magnetického pole magnetická síla Fm (takto dostředivá složka působící na částice vně vodiče směrem dovnitř) a magnetická indukce B- významná zasev pro přenos elektřiny z jednoho  vodiče na druhý, .

AC magnetismus

elektromagnetické pole AC - elektrického proudu střídavého napětí

magnetické pole (magnetická složka elektromagnetického pole)

buď vytváří nestacionární magnetické pole (při magnetizaci - tedy spuštění) nebo
tzv. quazistacionární magnetické pole
podobné stacionárnímu magnetickému poli DC proudu stejnosměrného napětí

(v tomto případě tyto dvě formy nejsou rozlišeny)

ELEKTROMAGNETICKÉ POLE
lze popsat různými veličinami
například silami "F"
(magnetickou) indukcí "B"
nebo intenzitami - magnetickou intenzitou "H" a elektrickou intenzitou "E"

ELEKTROMAGNETICKÁ SÍLA

magnetická složka by měla být dostředivá složka,
tedy při zápisu do kartézské soustavy XYZ
by mělo jít o složku "Z" - tedy
Fm (magnetická síla) by měla být vlastně dostředivá složka Fz souhrnné elektromagnetické síly
a Fe (elektrická síla) by vlastně měla být Fx (posouvající síla v ose vodiče - tedy ve směru x)

MAGNETICKÁ INDUKCE "B"
poměrně důležitou veličinou - typickou pro AC proud střídavého napětí" je magnetická indukce - díky které byla umožněna například konstrukce transformátorů - a lze konstatovat že indukce je něco jako druhá složka vedle magnetické síly - která vymezuje magnetické pole

vztah Fm (magnetické síly) a B (magnetické indukce)
definují poměrně složité matematické funkce - v některých případech jde o kolmici (jako například u jednoduchých vodičů - kde Fm (magnetická síla) směřuje k ose vodiče - zatímco B (indukce) vytváří kružnice kolem tohoto vodiče

u jiných útvarů - například cívek - nebo názorněji i permanentních magnetů (i když v tomto případě se jedná o DC magnet bez indukce) je průběh magnetické síly a indukce velmi různorodý podle tvaru daného předmětu (ostatně i Tesla nad vztahem magnetické síly a indukce poměrně dlouho hloubal a zkoušel natáčet cívky a magnetety) - ale obecně lze konstatovat - že magnetická síla poměrně často vytváří tečnu k magnetické indukci

MAGNETICKÁ INTENZITA "H" a ELEKTRICKÁ INTENZITA "E"

MAGNETICKÁ INTENZITA H je poměrně jednoznačná veličina - lze konstatovat, že je zhruba totéž co magnetická síla vymezuje prostor různých velkosti magnetických sil - které narůstají směrem k působišti - a vodič je něco jako magnetický jižní pól "J" pro magnetickou sílu u vodiče - převedeno do elektrických pojmů tak minus

ELEKTRICKÁ INTENZITA "E"

již není tak jednoznačně definovatelná veličina jako magnetická intenzita "H", neboť se na této složce pravděpodobně podílí i dosud opomíjená složka Fy (tedy tečná složka elektromagnetického pole) - a elektrická intenzita by tak mohla směřovat někam šikmo k toku elektrického proudu (elektrická intenzita je také obvykle ilustrována na jednoduchých příkladech statické elektřiny a elektrického náboje)

ELEKTRICKÉ A MAGNETICKÉ POLE a jejich vymezení z ELEKTROMAGNETICKÉHO POLE

Jak bylo naznačeno - indukce a síla v případě magnetického pole je něco jiného. V případě lineárního vodiče by magnetická síla vytvářela rovněž paprsky - kolmé na prstenec magnetické indukce a směřující dovnitř k vodiči.  V grafickém znázornění by magnetická síla vytvářela rovněž něco jako paprsky slunce - ovšem pouze v ploše - na rozdíl od elektrické síly - která vytváří pomyslné slunce prostorové. Magnetickou sílu pro  jistou část vodiče s proudem elektronů by bylo možno znázornit jako slunce v ploše naskládané za sebou podle stanovené délky vodiče.

Určení směru a polohy magnetické síly

Jelikož magnetická síla není totožná s indukcí je jistý problém stanovit její působiště - a dostavil se nápad - který bych nazval pravidlo tří kolmostí.

Magnetická síla je kolmá 

1/ k magnetické indukci - 2/ k pohybu elektricky nabité částice - 3/ k elektrické síle

jelikož pohyb částice a elektrická síla je de-facto vždy totéž - je pravidlo tří kolmostí jednodušší

magnetická síla je kolmá

1/ k magnetické indukci - 2/ elektrickému proudu

Elektromagnetické pole (de facto) tedy popisují tři veličiny

1/ intenzita - elektrická síla  2/ magnetická indukce 3/ magnetická síla

Téměř se nabízí otázka - proč si situaci nezjednodušit - a nepopisovat magnetické pole nepopisovat pouze jednou veličinou - a to magnetickou sílou (například)?

Magnetická indukce - respektive související veličina magnetický indukční tok - je poměrně důležitá  veličina například při transformaci elektřiny - tedy u transformátorů a cívek.

A elektromagnetů má patrně větší význam zase magnetická síla.

Druhy elektrických a magnetických polí

Poznámka na úvod - v případě elektromagnetismu je výchozím polem ELEKTRICKÉ POLE - MAGNETICKÉ POLE je něco jako přídavné pole.

ELEKTROSTATICKÉ POLE (elektrické pole volného náboje)

ELEKTRICKÉ STACIONÁRNÍ POLE (elektrické pole pole pomalu pohybujícího se náboje - tedy v podstatě stejnosměrného proud) a MAGNETICKÉ STACIONÁRNÍ POLE

Stejnosměrný proud lze využít pro zkonstruování elektromagnetu - ale nelze využít magnetickou indukci jako například transformátor. Pro funkci transformátoru je potřeba proměnlivé magnetické pole - jako například u střídavého proudu. Typickým příklade stejnosměrného magnetismu je například námořní (DC) magnet. Magnetické pole je pravděpodobné názornější spíše než magnetickou indukcí "B" tak magnetickou intenzitou "H".

ELEKTRICKÉ NESTACIONÁRNÍ POLE - u střídavého proudu. Pro účely například transformace vyhovující druh elektrického proudu - kromě proměnlivé elektrické síly a intenzity "Fe, E" zde působí proměnlivá magnetická intenzita "B" a proměnlivá magnetická síla.

Kromě toho - že se mění hodnota (velikost) proudu a napětí zdroj se zároveň přepólovává -> z čehož vyplívá  - že proud by měl napájet spotřebič (například žárovku) periodicky z jedné a druhé strany. V praxi ovšem k tomuto obracení proudu (pravděpodobné) nedochází a proud napájí spotřebič pouze z jedné strany. Jedním z vysvětlení může byt například model - že napětí vytváří pro proud jakési zrcadlo - čímž udržuje proud stále v jednom směru.

novelizace - soukromý názor je že se elektrické pole AC napětí nepřepólovává mezi anodou a katodou po délce vodiče - ale příčně - elektrické napětí a proud AC napětí vytváří tedy něco jako spirálu - která se ovšem na měřících přístrojích typu voltmetr a ampérmetr - zobrazuje jako sinusovka 

Z hlediska magnetismu se pak u střídavého proudu vytváří buď MAGNATICKÉ NESTACIONÁRNÍ či 
 přechodné MAGNETICKÉ KVAZISTACIONÁRNÍ POLE.

Elektromagnetické pole - shrnutí

Elektrické pole vytváří nabité částice jako takové - magnetické pole částice v pohybu.

Elektrická síla působí pouze na částice - magnetická síla na celé předměty (v poznámkách tato teze zpochybněna).

2/ MAGNETRON A MIKROVLNNÁ TROUBA

Alespoň krátce ke druhému naznačenému tématu - tedy k bádání na magnetronem. Jak bylo připomínkováno v minulém příspěvku - k přepólovávání magnetronu tedy nedochází jako celku - tedy celé trubky magnetronu  - ale pouze lokálně - kolem kapes v trubce magnetronu. Samotná kapsa magnetronu - zejména v zahraničí nazývána jako "cave"- jeskyně působí jako kondenzátor - přilehlá část magnetronu zase jako cívka - čímž vlastně vzniká lokální LC obvod - a v závislosti na vstupním elektromagnetickém kmitání přes LC obvod ze zdroje se lokálně mění polarita v určitých ćastech magnetronu.