Elektrické a magnetické pole - pravidlo tří kolmostí a náhradní směrové schéma

Další pokračování bádání nad elektřinou a magnetismem (podle původního číslování by příspěvek měl mít název " Co se děje kolem elektřiny 18". 

ELEKTRICKÉ KOLO Co se děje kolem elektřiny 16 ČKD – Blog iDNES.cz

Obsah příspěvku Elektrické a magnetické pole - pravidlo tří kolmostí a náhradní směrové schéma a  rozcestník magnetismus 

(elektro)magnetismus zahrnuje čtyři příspěvky + příspěvky o mikrovlnce

Co se děje kolem elektřiny 9 - elektromagnetismus jako takový - jak na mikrovlnku 5 - Blog iDNES.cz (elektromagnetismus 1 ) 

obsah příspěvku

em1/ ELEKTROMAGNETICKÉ POLE A ELEKTROMAGNETISMUS JAKO TAKOVÝ - DRUHY ELEKTRICKÝCH A MAGNETICKÝCH POLÍ

em2/ MAGNETRON A MIKROVLNNÁ TROUBA

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

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

Elektrické a magnetické pole - pravidlo tří kolmostí a náhradní směrové schéma (tento příspěvek, elektromagnetismus 3 )

Industriální Kroměříž - Malá vodní elektrárna Strž firmy Křižík a Simonova továrna - Blog iDNES.cz (elektromagnetismus 4 ?)

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 7 

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

dále už záležitosti elektřiny - čímž se mění i téma oboru..., a následují 

Rozcestník  na téma elektrotechnika a radiotechnika

teorie silnoproud, normální proud

Industriální Kroměříž - Malá vodní elektrárna Strž firmy Křižík a Simonova továrna - Blog iDNES.cz tzv. Válka rozvodů (T.A. Edison jako zastánce DC napětí a Nikola Tesla jako zastánce ACnapětí)

teorie nízké napětí, elektronika

rozdělení DC - AC napětí též v příspěvku Co se děje kolem elektřiny 5/ na rádiových vlnách 6 - AC/DC napětí, frekvence, amplituda - Blog iDNES.cz 

další vybrané odkazy na příspěvky z oboru matematika

zobrazováním či průmětem různých veličin do kartézských souřadnic XY by se měly zabývat zejména následující příspěvky

Vlak a mechanika integrálních a diferenciálních počtů - rozcestník pro mechaniku pohybu - Blog iDNES.cz

Co se děje kolem elektřiny 7 - Ohmův zákon pro zapojený obvod - funkce a integrál - Blog iDNES.cz

vlastní příspěvek

Elektrické a magnetické pole - pravidlo tří kolmostí a náhradní směrové schéma

1. ELEKTROMAGNETICKÉ POLE A JEHO FORMY

2. PRAVIVADLO TŘÍ KOLMOSTÍ A NÁHRADNÍ SMĚROVÉ SCHÉMA PRO ELEKTROMAGNETICKÉ VELIČINY

1. ELEKTROMAGNETICKÉ POLE A JEHO FORMY

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.

2. PRAVIVADLO TŘÍ KOLMOSTÍ A NÁHRADNÍ SMĚROVÉ SCHÉMA PRO ELEKTROMAGNETICKÉ VELIČINY A PRAVIDO TŘÍ KOLMOSTÍ

Pro určení směru tří složek elektromagnetického pole - tedy elektrické složky - magnetické intenzity - či magnetické síly jako pomůcka může například posloužit pravidlo pravé ruky. V tomto případě by palec měl ukazovat směr elektrické síly (a intenzity) - k palci kolmé ostatní prsty pak směr magnetické indukce a do dlaně by pak měla směřovat magnetická síla.

JEDNODUCHÝ VODIČ

Jenže zaručenost tohoto pravidla může být v řadě případů poněkud problematická. I v celkem přehledném případě jednoho vodiče vodiče magnetická indukce kolem osy přímky vytváří jakési (kolmo postavené) prstence - což je sice druh kolmosti - ale ne tak důsledný jako například by byla přímka. 

Některé vzorce pak dále uvádí matematicko - fyzikální vztahy s proměnlivími úhly (od 0 do 90ti stupňů) například mezi elektrickou složkou a magnetickou indukcí.

CÍVKA 

Třeba cívka je o poznání složitější druh vodiče než například přímý vodič - takže matematicko - fyzikální vztahy by zde byly ještě složitější. Jistou komplikací je například fakt - že elektrický proud se sice spíše projevuje v ose cívky - ale elektřina prochází spirálou cívky- Elektrostatická síla náboje se navíc dělí na tzv. vázanou složku - upotřebenou v rámci elektrické proudu a volnou složku - působící vně vodiče.

Z důvodu výše zmíněných komplikací je zde (dejme tomu)

NÁHRADNÍ SCHÉMA ELEKTROMAGNETICKÉHO POLE PRO CÍVKKU

kde je

elektrická složka
-------------------

zjednodušena jak 

(elektrická) RYCHLOST "v" v ose cívky a měla by nahrazovat působení elektrické síly ve spirále

a 

u magnetické složky
--------------------

by pak mohl nahrazovat

SMĚR MAGNETICKÉ INDUKCE "rB" 
a 
SMĚR ELEKTRICKÉ SÍLY "rFm"

Cívku by bylo možno v případě magnetické síly vpodstatě nahradit permanentním magnetem - kde jak známo magnetická síla působí  podélně. 

Směrem indukce cívky by pak byl příčný směr - tedy v případě ilustračního magnetu tedy kolmice  ke kratší straně magnetu.

Přesná poloha a směr magnetické síly a indukce je ovšem záležitost poněkud jiná...

novelizace 6.6 2022

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

přičemž 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 indukc

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 - lze konstatovat, že 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) 

vymezení (hypotéza)
magnetického a elektrického pole z elektromagnetického pole jako samostatných složek