Odkiaľ pochádza magnetická sila?

Magnetická sila je základným pojmom, ktorý sa týka magnetov a magnetických polí. Podobne ako gravitačné pole pôsobí gravitačnou silou na hmotné objekty a elektrické pole pôsobí silou na elektrické náboje, aj magnetické pole pôsobí silou na magnety a vodiče s prúdom.

S magnetickou silou sa nestretávame iba v laboratóriách, ale aj v bežnom živote. Práve vďaka nej fungujú elektromotory, generátory, reproduktory, niektoré typy zámkov alebo rôzne magnetické držiaky a technické zariadenia.

Ako funguje magnetická sila medzi magnetmi?

Magnetická sila medzi dvoma magnetmi je základný jav, ktorý umožňuje praktické používanie magnetov v domácnosti, dielni aj priemysle. Veľkosť tejto sily závisí od vlastností magnetov, ich orientácie a tiež od vzdialenosti medzi nimi.

Všeobecne platí, že čím sú magnety bližšie pri sebe, tým silnejšie je ich vzájomné pôsobenie. Magnety sa môžu buď priťahovať, alebo odpudzovať podľa toho, ako sú voči sebe orientované ich póly.

Coulombov zákon a vzdialenosť medzi magnetmi

Charles Coulomb uskutočnil pokusy, ktoré viedli k stanoveniu vzťahu medzi magnetickou silou a vzdialenosťou medzi magnetickými pólmi. Jeho výskum ukázal, že príťažlivá alebo odpudivá sila je nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti.

To znamená, že keď sa vzdialenosť medzi dvoma magnetmi zväčšuje, výsledná sila rýchlo klesá. Práve preto sa aj silný magnet môže zdať slabý, ak je od kovového predmetu alebo iného magnetu príliš ďaleko.

Kde:

• F je sila medzi dvoma nábojmi alebo pólmi,
• k je Coulombova konštanta,
• q₁ a q₂ vyjadrujú veľkosti nábojov,
• r je vzdialenosť medzi nimi.

V praxi nám tento vzťah pomáha pochopiť, prečo sa magnetická sila mení podľa vzdialenosti a prečo sú malé zmeny polohy medzi magnetmi často veľmi výrazné.

Magnetická sila – rovnica

Určenie magnetickej sily je dôležité na pochopenie správania magnetických polí aj pohybujúcich sa nábojov. Pre silu pôsobiacu na náboj v magnetickom poli sa používa Lorentzova sila.

Kde:

• F je magnetická sila pôsobiaca na náboj,
• q je veľkosť náboja,
• v je rýchlosť náboja,
• B je magnetické pole.

Veľkosť magnetickej sily možno vyjadriť aj vzťahom:

F = qvBsin(θ)

Kde:

• F je veľkosť magnetickej sily,
• q je veľkosť náboja,
• v je rýchlosť náboja,
• B je veľkosť magnetického poľa,
• θ je uhol medzi smerom rýchlosti náboja a smerom magnetického poľa.

Tento vzťah ukazuje, že magnetická sila závisí nielen od veľkosti poľa a náboja, ale aj od smeru pohybu častice voči magnetickému poľu.

Smer magnetickej sily

Smer magnetickej sily možno určiť pomocou pravidla pravej ruky. Ak položíte pravú ruku tak, aby prsty ukazovali smer pohybu kladného náboja a palec zodpovedal smeru magnetického poľa, potom smer sily určuje poloha zostávajúcich prstov podľa zvoleného fyzikálneho pravidla.

Je dôležité uvedomiť si, že magnetická sila pôsobí kolmo na smer pohybu náboja aj na smer magnetického poľa. Práve to je dôvod, prečo sa častice alebo prúd vo vhodných podmienkach stáčajú alebo vychyľujú.

Magnetická sila a vodiče s prúdom

Magnetická sila nevzniká iba medzi dvoma magnetmi alebo medzi poľom a časticou. Veľmi dôležitá je aj pri vodičoch, ktorými prechádza elektrický prúd. Keď elektrický prúd prechádza vodičom, vytvára sa okolo neho magnetické pole.

Tento princíp je základom fungovania elektromotorov, generátorov a mnohých ďalších elektrotechnických zariadení. Ak sa vodič s prúdom dostane do vonkajšieho magnetického poľa, začne naň pôsobiť sila.

Aby bolo možné toto pôsobenie opísať, používa sa Ampérov zákon, ktorý pomáha určiť vzťah medzi prúdom a magnetickým poľom.

∮ B · dl = μ₀ · I_enc

Smer sily pri vodiči s prúdom sa často určuje pomocou Flemingovho pravidla ľavej ruky, ktoré pomáha pri praktickom pochopení správania vodiča v magnetickom poli.

Magnetická sila v praxi

Magnetická sila má mnoho praktických využití. Jedným z historických príkladov boli staršie televízne obrazovky typu CRT, kde magnetická sila vychyľovala dráhu elektrónov a pomáhala vytvárať obraz na obrazovke.

Ďalším veľmi dôležitým využitím sú elektrické motory a generátory. Elektromotory premieňajú elektrickú energiu na mechanickú a generátory naopak menia mechanickú energiu na elektrickú. V oboch prípadoch je magnetická sila jedným zo základných princípov ich fungovania.

Stretnete sa s ňou aj v reproduktoroch, snímačoch, magnetických zámkoch, relé a celom rade ďalších zariadení, ktoré dnes považujeme za bežnú súčasť techniky.

Aké magnety sú vhodné na pokusy s magnetickou silou?

Ak si chcete magnetickú silu vyskúšať v praxi, napríklad pri školských pokusoch, domácich experimentoch alebo technických testoch, veľmi vhodné sú neodýmové magnety. Vďaka malej veľkosti a vysokej sile umožňujú dobre ukázať príťažlivosť, odpudzovanie aj vplyv vzdialenosti.

Odporúčané produkty

Ak si chcete magnetickú silu vyskúšať v praxi, pozrite sa na tieto kompaktné a silné neodýmové magnety:

Praktický rozmer

Neodýmový magnet valec pr.6x4 N

Kompaktný silný magnet vhodný na domáce pokusy, školské demonštrácie aj bežné technické použitie.

• Malý rozmer
• Silný neodýmový materiál
• Široké možnosti využitia

Zobraziť produkt

Odporúčame

Neodýmový magnet valec pr.10x1,5 N

Plochý neodýmový magnet vhodný na presnejšiu prácu, menšie plochy a jednoduché pokusy s magnetickým poľom.

• Nízky profil
• Silný magnetický účinok
• Jednoduchá manipulácia

Zobraziť produkt

Kompaktný tvar

Neodýmový magnet hranol 8x4x1,6 P

Malý hranolový magnet vhodný na presnejšiu prácu, testovanie kovov a použitie tam, kde je výhodnejší hranatý tvar.

• Kompaktný rozmer
• Silný neodýmový materiál
• Vhodný na jemnejšiu prácu

Zobraziť produkt

Najčastejšie otázky o magnetickej sile

Zhrnutie

Magnetická sila je základnou súčasťou elektromagnetizmu a ovplyvňuje správanie magnetov, elektrických nábojov aj vodičov s prúdom. Závisí od veľkosti magnetického poľa, orientácie a vzdialenosti. V praxi ju využívame v celom rade zariadení od elektromotorov až po jednoduché domáce magnety. Ak si chcete jej pôsobenie vyskúšať v praxi, neodýmové magnety sú ideálnou voľbou.