كيفية تحديد اتجاه متجه التدفق المغناطيسي. الحث الكهرومغناطيسي

المواد المغناطيسية هي تلك التي تخضع لتأثير مجالات القوة الخاصة ، في حين أن المواد غير المغناطيسية لا تخضع للقوى أو تخضع بشكل ضعيف. حقل مغناطيسي، والتي يتم تمثيلها عادةً باستخدام خطوط القوة (التدفق المغناطيسي) التي لها خصائص معينة. بالإضافة إلى تشكيل حلقات مغلقة دائمًا ، فإنهم يتصرفون كما لو كانوا مرنين ، أي أثناء التشويه ، يحاولون العودة إلى مسافتهم السابقة وإلى شكلهم الطبيعي.

قوة غير مرئية

تميل المغناطيسات إلى جذب بعض المعادن ، وخاصة الحديد والصلب ، وكذلك سبائك النيكل والنيكل والكروم والكوبالت. المواد التي تخلق قوى جذابة هي المغناطيس. هناك أنواع مختلفة. المواد التي يمكن أن تكون ممغنطة بسهولة تسمى المغناطيسية الحديدية. يمكن أن تكون صلبة أو لينة. المواد المغناطيسية اللينة مثل الحديد تفقد خصائصها بسرعة. تسمى المغناطيسات المصنوعة من هذه المواد مؤقتة. المواد الصلبة مثل الفولاذ تحتفظ بخصائصها لفترة أطول وتستخدم كمواد دائمة.

التدفق المغناطيسي: التعريف والتوصيف

يوجد حول المغناطيس مجال قوة معين ، وهذا يخلق إمكانية الطاقة. الفيض المغناطيسييساوي حاصل ضرب حقول القوة المتوسطة للسطح العمودي الذي تخترقه. يتم تصويره باستخدام الرمز "Φ" ، ويتم قياسه بوحدات تسمى Webers (WB). يختلف مقدار التدفق الذي يمر عبر منطقة معينة من نقطة إلى أخرى حول الكائن. وبالتالي ، فإن التدفق المغناطيسي هو ما يسمى بقياس قوة المجال المغناطيسي أو التيار الكهربائي ، بناءً على العدد الإجمالي لخطوط القوة المشحونة التي تمر عبر منطقة معينة.

الكشف عن سر التدفقات المغناطيسية

جميع المغناطيسات ، بغض النظر عن شكلها ، لها منطقتان ، تسمى الأقطاب ، قادرة على إنتاج سلسلة معينة من نظام منظم ومتوازن من خطوط القوة غير المرئية. تشكل هذه الخطوط من التيار مجالًا خاصًا ، يكون شكله أكثر كثافة في بعض الأجزاء منه في أجزاء أخرى. المناطق ذات الجذب الأكبر تسمى الأعمدة. لا يمكن الكشف عن خطوط المجال المتجه بالعين المجردة. من الناحية المرئية ، تظهر دائمًا كخطوط قوة ذات أقطاب لا لبس فيها في كل طرف من نهاية المادة ، حيث تكون الخطوط أكثر كثافة وتركيزًا. التدفق المغناطيسي هو خطوط تخلق اهتزازات جذب أو تنافر ، تظهر اتجاهها وشدتها.

خطوط التدفق المغناطيسي

مغناطيسي خطوط القوةتُعرَّف على أنها منحنيات تتحرك على طول مسار معين في مجال مغناطيسي. يُظهر ظل هذه المنحنيات عند أي نقطة اتجاه المجال المغناطيسي فيها. صفات:

يشكل كل خط تدفق حلقة مغلقة.

لا تتقاطع خطوط الحث هذه أبدًا ، ولكنها تميل إلى الانكماش أو التمدد ، وتغيير أبعادها في اتجاه أو آخر.

كقاعدة عامة ، خطوط القوة لها بداية ونهاية على السطح.

هناك أيضًا اتجاه معين من الشمال إلى الجنوب.

تشكل خطوط المجال القريبة من بعضها البعض مجالًا مغناطيسيًا قويًا.

عندما تكون الأقطاب المتجاورة متماثلة (شمال-شمال أو جنوب-جنوب) ، فإنها تتنافر. عندما لا يتم محاذاة الأقطاب المجاورة (شمال - جنوب أو جنوب - شمال) ، فإنها تنجذب إلى بعضها البعض. هذا التأثير يذكرنا بالتعبير الشهير الذي يجذب الأضداد.

الجزيئات المغناطيسية ونظرية ويبر

تعتمد نظرية ويبر على حقيقة أن جميع الذرات مغناطيسية بسبب الروابط بين الإلكترونات في الذرات. تتحد مجموعات الذرات معًا بطريقة تدور فيها الحقول المحيطة بها في نفس الاتجاه. تتكون هذه الأنواع من المواد من مجموعات من المغناطيسات الصغيرة (عند عرضها على المستوى الجزيئي) حول الذرات ، مما يعني أن المادة المغناطيسية تتكون من جزيئات لها قوى جذب. تُعرف باسم ثنائيات الأقطاب ويتم تجميعها في مجالات. عندما تكون المادة ممغنطة ، تصبح جميع المجالات واحدة. تفقد المادة قدرتها على الجذب والصد عند فصل مجالاتها. تشكل ثنائيات الأقطاب معًا مغناطيسًا ، ولكن بشكل فردي ، يحاول كل واحد منهم صد القطب أحادي القطب ، وبالتالي جذب القطبين المعاكسين.

الحقول والأعمدة

يتم تحديد قوة واتجاه المجال المغناطيسي بواسطة خطوط التدفق المغناطيسي. تكون منطقة الجذب أقوى حيث تكون الخطوط قريبة من بعضها البعض. الخطوط هي الأقرب لعمود قاعدة القضيب ، حيث يكون الجاذبية أقوى. كوكب الأرض نفسه في هذا المجال القوي. إنه يعمل كما لو أن لوحة ممغنطة مخططة عملاقة تمر في منتصف الكوكب. يتم توجيه القطب الشمالي لإبرة البوصلة نحو نقطة تسمى القطب المغناطيسي الشمالي ، والقطب الجنوبي يشير إلى الجنوب المغناطيسي. ومع ذلك ، فإن هذه الاتجاهات تختلف عن القطب الشمالي والجنوبي الجغرافي.

طبيعة المغناطيسية

المسرحيات المغناطيسية دور مهمفي الهندسة الكهربائية والإلكترونيات ، لأنه بدون مكوناتها ، مثل المرحلات ، والملفات اللولبية ، والمحاثات ، والموانع ، والملفات ، ومكبرات الصوت ، والمحركات الكهربائية ، والمولدات ، والمحولات ، وعدادات الكهرباء ، إلخ. الحالة الطبيعيةعلى شكل خامات مغناطيسية. هناك نوعان رئيسيان ، وهما أكسيد الحديد الأسود وحجر الحديد المغناطيسي. يتم تقديم التركيب الجزيئي لهذه المادة في حالة غير مغناطيسية كدائرة مغناطيسية فضفاضة أو جزيئات صغيرة فردية يتم ترتيبها بحرية بترتيب عشوائي. عندما تكون مادة ممغنطة ، يتغير هذا الترتيب العشوائي للجزيئات ، وتصطف الجزيئات الجزيئية العشوائية الصغيرة بطريقة تنتج سلسلة كاملة من الترتيبات. تسمى فكرة المحاذاة الجزيئية للمواد المغناطيسية بنظرية ويبر.

القياس والتطبيق العملي

تستخدم المولدات الأكثر شيوعًا التدفق المغناطيسي لتوليد الكهرباء. تستخدم قوتها على نطاق واسع في المولدات الكهربائية. يُطلق على الجهاز الذي يقيس هذه الظاهرة المثيرة للاهتمام مقياس التدفق ، وهو يتكون من ملف ومعدات إلكترونية تقوم بتقييم التغير في الجهد في الملف. في الفيزياء ، يعتبر التدفق مؤشرًا لعدد خطوط القوة التي تمر عبر منطقة معينة. التدفق المغناطيسي هو قياس عدد خطوط القوة المغناطيسية.

في بعض الأحيان ، يمكن أن يكون للمادة غير المغناطيسية أيضًا خصائص نفاذية مغناطيسية وامتياز مغناطيسي. حقيقة مثيرة للاهتمامهو أن قوى الجذب يمكن تدميرها بالحرارة أو بضربها بمطرقة من نفس المادة ، لكن لا يمكن تدميرها أو عزلها بمجرد كسر عينة كبيرة إلى قسمين. كل قطعة مكسورة سيكون لها شمالها و القطب الجنوبي، ومهما كانت هذه القطع صغيرة.

تدفق متجه الحث المغناطيسي B عبر أي سطح. التدفق المغناطيسي من خلال مساحة صغيرة dS ، حيث لا يتغير المتجه B ، يساوي dФ = ВndS ، حيث Bn هو إسقاط المتجه على الخط الطبيعي للمنطقة dS. التدفق المغناطيسي Ф خلال النهائي ... ... كبير قاموس موسوعي

الفيض المغناطيسي- (تدفق الحث المغناطيسي) ، تدفق Ф للناقل المغناطيسي. التعريفي B من خلال c.l. سطح. M. p. dФ من خلال مساحة صغيرة dS ، حيث يمكن اعتبار المتجه B دون تغيير ، يتم التعبير عنه بمنتج حجم المنطقة وإسقاط Bn للمتجه على ... ... موسوعة فيزيائية

الفيض المغناطيسي- قيمة عددية تساوي تدفق الحث المغناطيسي. [GOST R 52002 2003] التدفق المغناطيسي تدفق الحث المغناطيسي من خلال سطح عمودي على المجال المغناطيسي ، يعرف بأنه ناتج الحث المغناطيسي عند نقطة معينة والمنطقة ... ... دليل المترجم الفني

الفيض المغناطيسي- (الرمز F) ، مقياس قوة ومدى المجال المغناطيسي. التدفق عبر المنطقة A عند الزوايا القائمة لنفس المجال المغناطيسي هو Ф = mNA ، حيث m هي القدرة المغناطيسية للوسط ، و H هي شدة المجال المغناطيسي. كثافة التدفق المغناطيسي هي التدفق ... ... القاموس الموسوعي العلمي والتقني

الفيض المغناطيسي- تدفق Ф لمتجه الحث المغناطيسي (انظر (5)) عبر السطح S ، طبيعي للمتجه В في مجال مغناطيسي موحد. وحدة التدفق المغناطيسي في SI (انظر) ... موسوعة البوليتكنيك الكبرى

الفيض المغناطيسي- قيمة تميز التأثير المغناطيسي على سطح معين. M. p. يقاس بعدد خطوط القوة المغناطيسية التي تمر عبر سطح معين. القاموس الفني للسكك الحديدية. م: النقل الحكومي ... ... القاموس الفني للسكك الحديدية

الفيض المغناطيسي- كمية قياسية مساوية لتدفق الحث المغناطيسي ... المصدر: ELEKTROTEHNIKA. شروط وتعريفات المفاهيم الأساسية. GOST R 52002 2003 (تمت الموافقة عليه بموجب مرسوم معيار الدولة للاتحاد الروسي بتاريخ 01/09/2003 N 3 st) ... المصطلحات الرسمية

الفيض المغناطيسي- تدفق متجه الحث المغناطيسي B عبر أي سطح. التدفق المغناطيسي من خلال مساحة صغيرة dS ، حيث لا يتغير المتجه B ، يساوي dФ = BndS ، حيث Bn هو إسقاط المتجه على النطاق الطبيعي للمنطقة dS. التدفق المغناطيسي Ф خلال النهائي ... ... قاموس موسوعي

الفيض المغناطيسي- تدفق الحث المغناطيسي لمتجه الحث المغناطيسي عبر أي سطح. بالنسبة للسطح المغلق ، يكون التدفق المغناطيسي الكلي هو صفر ، مما يعكس طبيعة الملف اللولبي للحقل المغناطيسي ، أي غياب ... القاموس الموسوعي لعلم المعادن

الفيض المغناطيسي- 12. التدفق المغناطيسي للحث المغناطيسي المصدر: GOST 19880 74: الهندسة الكهربائية. مفاهيم أساسية. المصطلحات والتعاريف الوثيقة الأصلية 12 مغناطيسية على ... قاموس - كتاب مرجعي للمصطلحات المعيارية والتقنية

كتب

، Mitkevich V.F. يحتوي هذا الكتاب على الكثير الذي لا يتم إيلاء الاهتمام الواجب دائمًا عندما يتعلق الأمر بالتدفق المغناطيسي ، ولم يتم التعبير عنه بشكل واضح أو لم يتم التعبير عنه ... اشترِ 2252 UAH (أوكرانيا فقط)
التدفق المغناطيسي وتحولاته ، VF Mitkevich سيتم إنتاج هذا الكتاب وفقًا لطلبك باستخدام تقنية الطباعة عند الطلب. هناك الكثير في هذا الكتاب الذي لا يحظى دائمًا بالاهتمام الواجب عندما يتعلق الأمر بـ ...

كتب

، Mitkevich V.F. يحتوي هذا الكتاب على الكثير الذي لا يتم إيلاء الاهتمام الواجب دائمًا عندما يتعلق الأمر بالتدفق المغناطيسي ، ولم يتم التعبير عنه بشكل واضح أو لم يتم التعبير عنه ... اشترِ 2252 UAH (أوكرانيا فقط)
التدفق المغناطيسي وتحولاته ، VF Mitkevich سيتم إنتاج هذا الكتاب وفقًا لطلبك باستخدام تقنية الطباعة عند الطلب. هناك الكثير في هذا الكتاب الذي لا يحظى دائمًا بالاهتمام الواجب عندما يتعلق الأمر بـ ...

باستخدام خطوط القوة ، لا يمكن للمرء فقط إظهار اتجاه المجال المغناطيسي ، ولكن أيضًا تحديد حجم تحريضه.

اتفقنا على رسم خطوط القوة بطريقة تسمح بمرور عدد الخطوط المساوية لاستقراء المجال في هذه النقطة خلال 1 سم² من المساحة ، المتعامدة مع متجه الحث عند نقطة معينة.

في المكان الذي يكون فيه تحريض المجال أكبر ، ستكون خطوط القوة أكثر سمكًا. وعلى العكس من ذلك ، حيث يكون الحث الميداني أقل ، تكون خطوط القوة أكثر ندرة.

يسمى المجال المغناطيسي الذي له نفس الحث في جميع النقاط مجالًا موحدًا. بيانياً ، يتم تمثيل المجال المغناطيسي المنتظم بخطوط القوة ، والتي تكون متباعدة بشكل متساوٍ عن بعضها البعض.

مثال على المجال المنتظم هو الحقل الموجود داخل ملف لولبي طويل ، بالإضافة إلى المجال بين قطع قطب مسطحة متوازية متقاربة من مغناطيس كهربائي.

يُطلق على ناتج تحريض المجال المغناطيسي الذي يخترق دائرة معينة من خلال منطقة الدائرة اسم التدفق المغناطيسي للحث المغناطيسي ، أو ببساطة التدفق المغناطيسي.

قدم له الفيزيائي الإنجليزي فاراداي تعريفًا ودرس خصائصه. اكتشف أن هذا المفهوم يسمح بدراسة أعمق للطبيعة الموحدة للظواهر المغناطيسية والكهربائية.

بالإشارة إلى التدفق المغناطيسي بالحرف F ، ومنطقة الدائرة S والزاوية بين اتجاه متجه الحث B والعادي n لمنطقة الدائرة α ، يمكننا كتابة المساواة التالية:

Ф = В S cos α.

التدفق المغناطيسي هو كمية عددية.

نظرًا لأن كثافة خطوط القوة للمجال المغناطيسي التعسفي تساوي الاستقراء ، فإن التدفق المغناطيسي يساوي العدد الكامل لخطوط القوة التي تتخلل هذه الدائرة.

مع التغيير في المجال ، يتغير أيضًا التدفق المغناطيسي الذي يتخلل الدائرة: عندما يتم تقوية المجال ، فإنه يزداد ، وعندما يضعف الحقل ، يتناقص.

تعتبر وحدة التدفق المغناطيسي هي التدفق الذي يتخلل مساحة 1 متر مربع ، وتقع في مجال مغناطيسي موحد ، مع تحريض 1 Wb / m² ، وتقع بشكل عمودي على ناقل الحث. هذه الوحدة تسمى ويبر:

1 واط \ u003d 1 واط / م² ˖ 1 متر مربع.

يولد التدفق المغناطيسي المتغير الحقل الكهربائي، والتي لديها خطوط قوة مغلقة (المجال الكهربائي الدوامي). يتجلى مثل هذا المجال في الموصل على أنه عمل قوى خارجية. هذه الظاهرة تسمى الحث الكهرومغناطيسي ، والقوة الدافعة الكهربائية التي تنشأ في هذه الحالة تسمى الحث EMF.

بالإضافة إلى ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن التدفق المغناطيسي يجعل من الممكن تمييز المغناطيس بأكمله ككل (أو أي مصادر أخرى للمجال المغناطيسي). لذلك ، إذا كان من الممكن توصيف عملها في أي نقطة مفردة ، فإن التدفق المغناطيسي يكون بالكامل. وهذا هو ، يمكننا القول أن هذا هو ثاني أهم ، وبالتالي ، إذا كان الحث المغناطيسي يعمل كخاصية قوة من خصائص المجال المغناطيسي ، فإن التدفق المغناطيسي هو خاصية الطاقة الخاصة به.

بالعودة إلى التجارب ، يمكننا أيضًا أن نقول أنه يمكن تخيل كل ملف ملف على أنه ملف مغلق واحد. نفس الدائرة التي يمر من خلالها التدفق المغناطيسي لمتجه الحث المغناطيسي. في هذه الحالة ، سيتم ملاحظة التيار الكهربائي الاستقرائي. وبالتالي ، فإنه تحت تأثير التدفق المغناطيسي يتشكل مجال كهربائي في موصل مغلق. ثم يشكل هذا المجال الكهربائي تيارًا كهربائيًا.

قاعدة اليد اليمنىأو gimlet:

يرتبط اتجاه خطوط المجال المغناطيسي واتجاه التيار الذي يخلقه بالقاعدة المعروفة لليد اليمنى أو المثقاب ، والتي قدمها د.ماكسويل وتوضحها الأشكال التالية:

قلة من الناس يعرفون أن المثقاب هو أداة لحفر ثقوب في الشجرة. لذلك ، من المفهوم أكثر أن نطلق على هذه القاعدة قاعدة المسمار أو المسمار أو المفتاح. ومع ذلك ، فإن الإمساك بالسلك كما في الشكل يهدد الحياة أحيانًا!

الحث المغناطيسي ب:

الحث المغناطيسي- هي السمة الأساسية الرئيسية للمجال المغناطيسي ، على غرار متجه شدة المجال الكهربائي E. يتم دائمًا توجيه ناقل الحث المغناطيسي بشكل عرضي إلى الخط المغناطيسي ويظهر اتجاهه وقوته. وحدة الحث المغناطيسي في B = 1 T هي الحث المغناطيسي لحقل متجانس ، حيث يكون جزء من الموصل بطول ل\ u003d 1 م ، مع القوة الحالية فيه أنا\ u003d 1 أ ، تعمل قوة الأمبير القصوى من جانب الحقل - F\ u003d 1 H. يتم تحديد اتجاه قوة أمبير بقاعدة اليد اليسرى. في نظام CGS ، يتم قياس الحث المغناطيسي للمجال بوحدة gauss (Gs) ، في نظام SI - في teslas (Tl).

شدة المجال المغناطيسي H:

خاصية أخرى للمجال المغناطيسي هي توتر، وهو مشابه لمتجه الإزاحة الكهربائية D في الكهرباء الساكنة. تحددها الصيغة:

شدة المجال المغناطيسي هي كمية متجهة ، وهي خاصية كمية للمجال المغناطيسي ولا تعتمد على الخصائص المغناطيسية للوسيط. في نظام CGS ، تقاس شدة المجال المغناطيسي بالدرجات (Oe) ، في نظام SI - بالأمبير لكل متر (A / m).

التدفق المغناطيسي F:

التدفق المغناطيسي Ф - عددي الكمية الماديةتحديد عدد خطوط الحث المغناطيسي التي تخترق حلقة مغلقة. لنفكر في حالة خاصة. في مجال مغناطيسي موحد، التي يكون معامل ناقلها للحث يساوي ∣В ∣ ، يتم وضعه حلقة مغلقة مسطحةالمنطقة S. يجعل n الطبيعي للمستوى الكنتوري زاوية α مع اتجاه متجه الحث المغناطيسي B. التدفق المغناطيسي عبر السطح هو القيمة Ф ، التي تحددها العلاقة:

في الحالة العامة ، يتم تعريف التدفق المغناطيسي على أنه جزء لا يتجزأ من متجه الحث المغناطيسي B من خلال السطح المحدود S.

تجدر الإشارة إلى أن التدفق المغناطيسي عبر أي سطح مغلق يساوي صفرًا (نظرية غاوس للمجالات المغناطيسية). هذا يعني أن خطوط قوة المجال المغناطيسي لا تنكسر في أي مكان ، أي المجال المغناطيسي له طبيعة دوامة ، كما أنه من المستحيل وجود شحنات مغناطيسية من شأنها أن تخلق مجالًا مغناطيسيًا بنفس طريقة الشحنات الكهربائيةخلق مجال كهربائي. في SI ، وحدة التدفق المغناطيسي هي Weber (Wb) ، في نظام CGS - maxwell (Mks) ؛ 1 واط = 10 8 µs.

تعريف الحث:

الحث - عامل التناسب بين صدمة كهربائية، التي تتدفق في أي دائرة مغلقة ، والتدفق المغناطيسي الناتج عن هذا التيار عبر السطح ، والتي تكون حافتها هذه الدائرة.

خلاف ذلك ، الحث هو عامل التناسب في صيغة الحث الذاتي.

في نظام SI ، يقاس الحث بالهنري (H). تحتوي الدائرة على محاثة من هنري واحد إذا ، عندما يتغير التيار بمقدار واحد أمبير في الثانية ، يحدث emf ذاتي الحث من واحد فولت عند أطراف الدائرة.

تم اقتراح مصطلح "الحث" بواسطة أوليفر هيفيسايد ، وهو عالم انجليزي علم نفسه في عام 1886. ببساطة ، الحث هو خاصية للموصل الحامل للتيار لتخزين الطاقة في مجال مغناطيسي ، أي ما يعادل السعة في مجال كهربائي. لا يعتمد على حجم التيار ، ولكن فقط على شكل وحجم الموصل الحامل للتيار. لزيادة الحث ، يتم جرح الموصل لفائف، الذي هو حساب البرنامج