Magnetfelt

Magnetfelt Magnetisk resonanstomografi (MR) MR er en metode for fremstilling av snittbilder av kroppen, basert på kjernemagnetisk resonans. Vha en kraftig magnet innstiller kroppens hydrogenkjerner. Bildedannelsen kommer i stand vha radiobølger med frekvens lik hydrogenkjernenes egenfrekvens. Dette gir opphav til roterende magnetiske vektorer som induserer strømsignaler i utenforliggende spoler. Vha lineære magnetfeltgradienter i ulike retninger, vil frekvens sammen med tilhørende fase fortelle hvorfra i kroppen de ulike bildesignalene kommer fra. Dermed kan det lages snittbilder av kroppen.

Magnetfelt Stavmagnet En stavmagnet består av en såkalt magnetisk nordpol N og en magnetisk sydpol S. Drysser vi jernfilspon rundt en stavmagnet, legger jernfilsponet seg i et fint linjemønster. Ulike poler tiltrekker hverandre like poler frastøter hverandre. Tiltrekning Tiltrekning Frastøtning Frastøtning

Magnetfelt Jordens magnetfelt - Magnetfeltretning Jorden omgir seg med et magnetfelt. En magnetnål vil bli påvirket av dette magnetfeltet fra jorden. Den delen av magnetnålen som peker mot den geografiske nordpol, kaller vi magnetnålens nordpol (rød farge på figuren), den andre delen av magnetnålen kaller vi magnetnålens sydpol. Ulike poler tiltrekker hverandre, like poler frastøter hverandre. Tiltrekning Frastøtning Jorden har derfor en magnetisk sydpol ved den geografiske nordpol og en geografisk nordpol ved den geografiske sydpol. S Magnetisk feltretning defineres fra magnetisk nordpol til magnetisk sydpol N

Magnetfelt Ulike magnetfelt Magnetfeltkurvene har ingen start og ingen ende, de går i ’loop’.

Magnetfelt Elektrisk felt - Magnetisk felt Elektrisk ladning Q i ro genererer et elektrisk felt E. Elektrisk ladning Q i bevegelse (strøm) genererer et magnetisk felt B (i tillegg til det elektriske feltet). Det elektriske feltet utøver en kraft F = qE på en ladning q. Det magnetiske feltet utøver en kraft F = qv x B på en ladning q i bevegelse (strøm). v q q B E E Q Q V

Magnetfelt Elektrisk / Magnetisk kraft på en ladd partikkel Eksperimenter har vist: Den magnetiske kraften på en ladd partikkel har følgende egenskaper: Den magnetiske kraften er proporsjonal med partikkelens ladning q Den magnetiske kraften er proporsjonal med partikkelens hastighet v Den magnetiske kraften er proporsjonal med magnetfeltstyrken B Den magnetiske kraften står alltid normalt på planet utspent av v og B Den magnetiske kraften er null når partikkelens hastighet v er parallell med B Magnetisk kraft på en ladning i bevegelse: Elektrisk og Magnetisk kraft på en ladd partikkel:

Magnetfelt Enhet for magnetfeltstyrke Magnetisk kraft på en ladning i bevegelse: Enheten for magnetfeltstyrke er tesla T:

Magnetfelt Spinnende partikkelbane Når en ladd partikkel beveger seg i et magnetfelt, vil partikkelens hastighetskomponent parallelt med magnetfeltet forbli uendret, mens partikkelens hastighetskomponent normalt på magnetfeltet vil forårsake en sirkelbevegelse i et plan normalt på magnetfeltet. En ladd partikkel vil pendle frem og tilbake i et flaskelignende magnetfelt. Magnetfeltet forårsaker en oscillerende kraft.

Magnetfelt Boblekammer Ladde partikler som kommer inn i et magnetfelt, vil avbøyes av magnetfeltet. Dette benyttes bl.a. i såkalte boblekamre hvor ulike elementærpartikler vil føre til ionisering og fremkalle såkalte bobler som viser partikkelbanen.

Magnetfelt Magnetisk kraft på en ladd partikkel Hastighetsutvelger Figuren viser en såkalt hastighetsutvelger. Kun de ladde partiklene som har en gitt hastighet kommer gjennom denne hastighetsutvelgeren. Hastighetsutvelgeren inneholder et elektrisk felt E og et magnetisk felt B som står normalt på hverandre, begge normalt på innkommende partikkels hastighet. Den ladde partikkelen blir nå påvirket av to motsatte krefter, en elektrisk kraft Fe og en magnetisk kraft Fm, begge normalt på partikkelens innkommende hastighet. Partikkelen slipper gjennom hastighetsutvelgeren kun hvis disse to kreftene er motsatt like store, hvis ikke vil partikkelen avbøyes inn til veggene. Kun partikler med denne hastigheten v = E/B slipper gjennom.

Magnetfelt Thompson - e/m forsøk Thompson fant i 1897 vha sitt e/m forsøk forholdet mellom elektronets ladning e og masse m. Energibevaring mellom anode og katode: Hastighetsutvelger i E/B-feltet:

Magnetfelt Magnetisk kraft på en ladd partikkel Massespektrograf En massespektrograf benyttes til å bestemme massen til atomære, ladde partikler. Første del av massespektrografen består av en hastighetsutvelger slik at hastigheten v er kjent ved utløpet av hastighetsutvelgeren. Partikkelen kommer deretter inn i et magnetfelt B som står normalt på partikkelhastigheten. Partikkelen gjennomfører en sirkelbevegelse med radius R. Partikkelens masse m kan nå beregnes. Magnetisk kraft: Kraft ved sirkelbevegelse:

Magnetfelt Magnetisk kraft på en strømførende ledning Magnetisk kraft på hver ladning: Magnetisk kraft på alle ladningene: Magnetisk kraft på infinitesimalt strømelement: dF dl

Magnetfelt Magnetisk kraft på sirkulær strømleder Magnetisk kraft på rett ledning: Magnetisk kraft på halvsirkel: Total magnetisk kraft:

Magnetfelt Høyttaler Komponenter til en høyttaler. En permanent magnet genererer et magnetisk felt som utøver krefter på stemme-spolen. Med strømretning som vist på figuren, virker kraften mot høyre. Når den elektriske strømmen oscillerer i tråd med innkommende lyd, vil høyttalermembranen koblet til stemme-spolen oscillere med samme frekvens som stemmen, dvs gjengir den innkomne stemmen.

Magnetfelt Magnetisk fluks B A Magnetisk fluks: Magnetisk fluks gjennom en lukket flate: Nettofluksen av et magnetisk felt ut gjennom en lukket flate er alltid lik null. Det går like mye fluks ut som inn av flaten.

Magnetfelt Magnetisme B A Diamagnetisme finnes i alle materialer og er tendensen til å motsette seg et ytre påtrykt magnetfelt og derfor frastøtt av magnetfeltet.

Magnetfelt Magnetisme - Magnetfelt pga elektronbevegelse Når et materiale blir plassert i et magnetfelt, vil elektronene som kretser rundt atomkjernen (i tillegg til den elektriske Coulomb-kraften fra kjernen) bli påvirket av en magnetisk kraft inn mot eller ut fra atomkjernen avhengig av elektronets rotasjonsretning rundt atomkjernen. Dette vil øke elektronets orbitale magnetiske moment i retning motsatt av det ytre påtrykte magnetfeltet B og minke det orbitale magnetiske momentet i retning av det ytre påtrykte magnetfeltet B.

Magnetfelt Magnetisme - Diamagnetisme B A S N Når et materiale blir plassert i et magnetfelt, vil elektronene som kretser rundt atomkjernen (i tillegg til den elektriske Coulomb-kraften fra kjernen) bli påvirket av en magnetisk kraft inn mot eller ut fra atomkjernen avhengig av elektronets rotasjonsretning rundt atomkjernen. Dette vil øke elektronets orbitale magnetiske moment i retning motsatt av det ytre påtrykte magnetfeltet B og minke det orbitale magnetiske momentet i retning av det ytre påtrykte magnetfeltet B.

Magnetfelt Magnetisme - Diamagnetisme B A N S

Magnetfelt Magnetisme - Diamagnetisme B A Diamagnetisme finnes i alle materialer og er tendensen til å motsette seg et ytre påtrykt magnetfelt og derfor frastøtt av magnetfeltet.

END