50ohm-contents-dl/contents/sections/magnetfalt.md

År 1820 observerade den danske naturforskaren Hans Christian Ørsted att en kompass som låg på ett bord avlänkades när han skickade en ström genom en tråd i närheten. Denna effekt, som först observerades för likström, ligger till grund för elektromagneter och elmotorer. Man kan beskriva den med hjälp av magnetiska fältlinjer - till exempel ställer en kompassnål in sig längs dessa fältlinjer.

---

De magnetiska fältlinjerna runt en strömförande ledare är alltid slutna i sig själva. Flyter en konstant likström genom en rak, utsträckt ledare, går de magnetiska fältlinjerna som koncentriska cirklar runt ledaren, som visas i figur [ref:e_konzentrisch].

[picture:833:e_konzentrisch:Koncentriska magnetiska fältlinjer runt en strömförande ledare]

---

Den så kallade magnetiska fältstyrkan beror både på den alstrande strömmen I och på avståndet till ledaren r. För en mycket lång rak ledare i vakuum gäller:

H(r) = \frac{I}{2\cdot\pi\cdot r}

Ur denna ekvation kan vi direkt härleda enheten för magnetisk fältstyrka, nämligen $\unit{\ampere\per\meter}$.

---

Inuti en cylinderspole blir bilden en annan än vid en rak ledare, eftersom den strömförande ledaren nu inte är rak utan lindad som en skruvlinje. Är cylinderspolen mycket lång jämfört med diametern får fältlinjerna inuti en rak form, och fältstyrkan är dessutom lika överallt (alltså konstant magnetisk fältstyrka över spolens tvärsnitt). Ett sådant fält kallar vi ett homogent magnetfält. Begreppet mötte vi redan vid det homogena elektriska fältet inuti en plattkondensator.

[picture:882:e_h_feld_spule:Magnetiska fältlinjer i en cylinderspole]

Observera att de magnetiska fältlinjerna hos en cylinderspole också sluter sig utanför spolen. Därigenom uppstår ett så kallat läckfält. Detta läckfält kan minskas genom att forma cylinderspolen längs sin längdaxel till en cirkel (eller ”toroid”), som är fallet hos en ringkärnespole (jämför figur [ref:e_ringkern]). Då kan de magnetiska fältlinjerna sluta sig helt inuti spolen.

[picture:40:e_ringkern:Ringkärnespole]

Exempel: En ringkärna har medeldiametern d=\qty{2,6}{\centi\meter}, N = 6 varv och strömmen I = \qty{2,5}{\ampere}. Vi beräknar först ringens medelomkrets. Se upp med enheterna -- bäst är att gå tillbaka till grundenheten \unit{\meter}.

Medelomkretsen (l_m) fås ur sambandet:

l_m = \pi \cdot d = \pi\cdot \qty{0,026}{\meter} = \qty{0,082}{\meter}

Magnetfältet alstras vid N varv av en ström som är N gånger så stor som strömmen I i ledaren. Därför gäller för den magnetiska fältstyrkan H:

H = \frac{N\cdot I}{l_m} = \frac{6 \cdot \qty{2,5}{\ampere}}{\qty{0,082}{\meter}} = \qty{183}{\ampere\per\meter}

---

Resonemangen om magnetfältet gäller även för växelström. I avsnittet om det elektromagnetiska fältet går vi närmare in på detta. I en antenn flyter en växelström, som i sin tur ger ett tidsvarierande magnetfält. Som tidigare nämnts är magnetiska fältlinjer alltid slutna i sig själva, jämför figur [ref:e_vertikalantenne_magnetfeld]. Det betyder att de aldrig har en början eller ett slut.

[picture:883:e_vertikalantenne_magnetfeld:Magnetfält vid en vertikalantenn]