FörberedandeFysik

Teori

Övningar

Magnetiska fält

Magneten har hjälpt sjöfarare hitta rätt på haven sedan urminnes tider. Men ännu sitter magnetismen inne med hemligheter. Den ryska fysikern Tatiana Makarova vid Umeå universitet fick en samlad forskarvärld att häpna när hon visade att kol, ett av livets viktigaste organiska ämnen, faktiskt har magnetiska egenskaper.

====Titta på UR:s program om magnetismens okända kraft. Här hittar du också flera intressanta länkar.====länk finns inte!!!

Permanentmagneter finner vi idag i många tillämpningar. Det kan vara lås till handväskor och kylskåp, hållare för anslag på anslagstavla, magneter för att ta upp synålar och andra stålföremål från golvet eller muttrar och skruvar i trånga utrymmen.

Magnetfältet från permanenetmagneter är relativt ofarliga och inte alls obehagliga. Det går utan problem att ha starka magneter på ovansidan och undersidan av handen som dras till varandra utan några problem.

Ett problem som ibland kan kännas smärtsamt är när två starka magneter dras mot varandra och man får en bit hud som kommer i kläm. Smärtan beror på krafterna som kan ge ett ordentligt nyp och inte av magnetfältet i sig. Det går att köpa magnetiska pussel och byggsatser som är ofarliga så länge inte småbarn får dem i halsen.

Magnetfältet från en permanentmagnet kan ställa till problem om de kommer i kontakt med magnetmaterialet på en diskett eller ett identitets- eller kontokort. Magnetmaterialet på korten består av järnoxid eller kromdioxid som är relativt lätt att magnetisera om. En elektromagnet eller permanentmagnet kan på nära håll till ett magnetkort ändra eller radera ut informationen som finns på ett kort.

Magnetfält som varierar med tiden kan vara problematiska för människokroppen. Det varierande magnetfältet kan inducera strömmar i kroppen och påverka blodflödet eller nervsystemet redan vid svaga magnetfält.

De varierande magnetfält vi har runt ledare i växelströmsnätet är oftast så små att de inte orsakar något problem. Då en sladd har två ledare och strömmarna periodvis går åt motsatt håll blir det resulterande magnetfältet försumbart.

Runt ledare i kraftledningsstolpar ligger inte ledarna så pass nära varandra så att fälten helt tar ut varandra. Då det går mycket höga strömmar i ledningarna blir magnetfältsvariationerna allt annat än små. Numera har man tagit fasta på att begränsa de störande magnetfälten. Om ledningarna har samma geometriska placering som faserna i trefasnätet ("matematiskt eller schemamässigt" sett), kan det resulterande magnetfältet från ett trefasnät praktiskt taget elimineras. Detta gör att inga problem med starka varierande magnetfält uppkommer.

Elektromagnetiska vågor

Alla föremål har en temperatur som är varmare än absoluta nollpunkten, -273,15°C eller 0 K sänder ut elektromagnetiska vågor. Ju högre temperatur desto kortare våglängder.

Elektroner hos atomer, joner eller molekyler ändrar ändrar sitt energitillstånd, genom att ta upp eller avge elektromagnetisk strålning.

Vid rumstemperatur är vågorna ca 10 µm långa och värmeutbytet genom strålning är stort. Hur mycket energi i form av elektromagnetisk strålning som avges från från en yta är beroende både på temperaturen och ytans beskaffenhet.

Ytor på olika material kan ha olika emmisionskoefficient som talar om hur effektivt ytan ger ifrån sig strålning. Emmisionskoefficienten är lika stor som absorptionskoefficienteen som talar om hur en yta absorberar eller tar emot strålning.

Vid termodynamisk jämvikt, då temperaturen är konstant, tar ett föremål upp lika stor effekt som den ger ifrån sig och alla föremål i omgivningen har samma temperatur. Denna lag kallas termodynamikens nollte huvudsats och anses vara mer fundamental än första huvudsatsen, som säger att energi inte kan tillverkas eller förstöras utan bara omsättas i andra energiformer.

Den elektromagnetiska strålningen består av en våg som vinkelrätt mot strålningens riktning har ett elektriskt och ett magnetiskt fält. Det elektriska och magnetiska fältet är sinsemellan vinkelräta mot varandra. Utbredningshastigheten i vakuum är \displaystyle 3\cdot 10^8 m/s och är det enda inom fysiken som har ett exakt värde (\displaystyle 2,99792458\cdot 10^8 m/s).

Den elektromagnetiska vågens fart i vakuum, vilket vi i princip har i universum, är den högsta fart som finns i vår värld. Överljushastighet hör än så länge till fantasins värld.

När de elektromagnetiska vågorna kommer in i ett annat medium exempelvis luft växelverkar vågen med de atomer och molekyler som mediet innehåller. Denna växelverkan gör att vågens fart minskas. Ljushastigheten är med andra ord beroende av i vilket medium det färdas i.

I metaller kan endast mycket korta vågor ta sig fram korta sträckor. Det är de fria elektronerna i materialet som tar upp den elektromagnetiska vågens energi. Det är samma fria elektroner som ger upphov till en ström om en spänning läggs över metallen och som också står för största delen av värmetransporten i en bra värmeledande metall.

Optik