磁束ベクトルの方向を決定する方法。電磁誘導

磁性材料は特殊な力の場の影響を受けるものであり、非磁性材料は力の影響を受けないか、弱い影響を受けます。磁場、通常、特定の特性を持つ力線 (磁束) を使用して表されます。常に閉じたループを形成することに加えて、それらは弾性があるかのように動作します。つまり、歪み中に、以前の距離と自然な形状に戻ろうとします。

目に見えない力

磁石は特定の金属、特に鉄や鋼、ニッケル、ニッケル、クロム、コバルト合金を引き付ける傾向があります。引力を生み出す物質は磁石です。それらにはさまざまな種類があります。磁化しやすい物質を強磁性体といいます。硬い場合もあれば柔らかい場合もあります。鉄などの柔らかい強磁性材料はすぐにその特性を失います。これらの材料で作られた磁石は一時磁石と呼ばれます。スチールなどの硬い材料は、その特性をより長期間保持し、半永久的に使用されます。

磁束: 定義と特性

磁石の周りには特定の力場があり、これがエネルギーの可能性を生み出します。磁束は、それが浸透する表面に垂直な平均力場の積に等しい。それは記号「Φ」で表され、ウェーバー（WB）と呼ばれる単位で測定されます。特定の領域を通過する流れの量は、オブジェクトの周囲のある点から別の点まで異なります。したがって、磁束は、特定の領域を通過する荷電力線の総数に基づく磁場または電流の強さのいわゆる尺度です。

磁束の謎を解く

すべての磁石には、その形状に関係なく、極と呼ばれる 2 つの領域があり、目に見えない力線の組織化されたバランスのとれたシステムの特定の連鎖を生み出すことができます。流れからのこれらの線は特別なフィールドを形成し、その形状はある部分では他の部分に比べてより強く見えます。最大の引力を持つ領域は極と呼ばれます。ベクトル力線は肉眼では検出できません。視覚的には、それらは常に材料の両端に明確な極を持つ力線として表示され、そこでは線がより密で集中します。磁束は引力または反発の振動を生み出す線であり、その方向と強さを示します。

磁束線

磁気電力線磁場内で特定の経路に沿って移動する曲線として定義されます。任意の点におけるこれらの曲線の接線は、その点における磁場の方向を示します。特徴:

各動線は閉ループを形成します。

これらの誘導線は決して交差することはありませんが、短くなったり伸びたりして、一方向または別の方向に寸法が変化する傾向があります。

一般に、磁力線は表面に始まりと終わりがあります。

北から南への特定の方向もあります。

力線が互いに接近して配置され、強力な磁場を形成します。

隣接する極が同じ（南北または南と南）の場合、それらは互いに反発します。隣接する極が一直線に並んでいない場合（南北または南北）、それらは互いに引き付けられます。この効果は、反対のものは引き合うという有名な格言を思い出させます。

磁性分子とウェーバー理論

ウェーバーの理論は、原子内の電子間の結合により、すべての原子が磁気特性を持っているという事実に基づいています。原子のグループは、周囲のフィールドが同じ方向に回転するような方法で結合します。この種の材料は、原子の周囲にある小さな磁石のグループ (分子レベルで見た場合) で構成されています。これは、強磁性材料が引力を持つ分子で構成されていることを意味します。これらは双極子として知られ、ドメインにグループ化されます。材料が磁化されると、すべての磁区が 1 つになります。材料のドメインが分離されると、材料は引き付けたり反発したりする能力を失います。双極子は一緒になって磁石を形成しますが、それぞれが個別に単極子から遠ざけようとするため、反対の極が引き付けられます。

フィールドとポール

磁場の強さと方向は磁束線によって決まります。線が互いに近い場所では、吸引領域がより強くなります。ラインはロッドの根元のポールに最も近く、吸引力が最も強い場所です。地球自体はこの強力な力の場の中にあります。それはあたかも巨大な磁化されたストライププレートが惑星の中央を通過しているかのように機能します。コンパスの針の北極は磁北極と呼ばれる点を指し、南極は磁南を指します。ただし、これらの方向は地理的な北極や南極とは異なります。

磁気の性質

磁気の遊び重要な役割リレー、ソレノイド、インダクター、チョーク、コイル、スピーカー、電気モーター、発電機、変圧器、電力メーターなどのコンポーネントがなければ機能しないため、電気工学や電子工学の分野で使用されています。自然な状態磁性鉱石の形で。主な種類は、磁鉄鉱 (酸化鉄とも呼ばれます) と磁性鉄鉱石の 2 つです。非磁性状態におけるこの材料の分子構造は、自由な磁性鎖またはランダムな順序で自由に配置された個々の小さな粒子の形で表されます。材料が磁化されると、このランダムな分子の配置が変化し、小さなランダムな分子粒子が整列して一連の配置が生成されます。強磁性体の分子配列に関するこの考え方はウェーバー理論と呼ばれます。

測定と実用化

最も一般的な発電機は、磁束を使用して電気を生成します。その電力は発電機に広く使用されています。この興味深い現象を測定するために使用される機器は磁束計と呼ばれ、コイルと、コイルにかかる電圧の変化を測定する電子機器で構成されています。物理学において、磁束は特定の領域を通過する力線の数の指標です。磁束は磁力線の数の尺度です。

場合によっては、非磁性材料でも反磁性や常磁性の特性を持つことがあります。興味深い事実それは、引力は加熱したり、同じ材質のハンマーで叩いたりすることで破壊できるが、大きな標本を単に二つに割るだけでは破壊したり孤立させたりすることはできないということです。それぞれの壊れた破片には独自の北と南極、ピースがどれほど小さいかは関係ありません。

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力線を使用すると、磁場の方向を示すだけでなく、その誘導の大きさを特徴付けることもできます。

私たちは、ある点での誘導ベクトルに垂直な 1 cm2 の領域を通って、この点での磁場誘導に等しい数の線が通過するような方法で磁力線を引くことに同意しました。

磁場の誘導が大きい場所では、磁力線の密度が高くなります。逆に、磁場の誘導が少ない場合には、磁力線の頻度も少なくなります。

すべての点で同じ誘導を持つ磁場を均一磁場と呼びます。均一な磁場は、互いに等間隔に配置された力線によって図示されます。

均一磁場の例としては、長いソレノイド内部の磁場や、電磁石の密に配置された平行で平らな磁極片間の磁場があります。

回路の面積によって特定の回路を貫通する磁場の誘導の積は、磁束、磁気誘導、または単に磁束と呼ばれます。

英国の物理学者ファラデーはそれに定義を与え、その特性を研究しました。彼は、この概念により、磁気現象と電気現象の統一された性質をより深く考察できることを発見しました。

磁束を文字Ф、輪郭領域S、誘導ベクトルBの方向と輪郭領域の法線nとの間の角度αで表すと、次の等式を書くことができます。

Ф = В S cos α。

磁束はスカラー量です。

任意の磁場の力線の密度はその誘導に等しいため、磁束は特定の回路を貫く力線の全数に等しくなります。

磁場が変化すると、回路に浸透する磁束も変化します。磁場が強くなると磁束は増加し、磁場が弱まると減少します。

磁束の単位は、均一な磁場に配置され、1 Wb/m2 の誘導で、誘導ベクトルに垂直に配置された 1 m2 の領域を貫く磁束と見なされます。このような単位はウェーバーと呼ばれます。

1 Wb = 1 Wb/m² ˖ 1 m²。

磁束の変化により、電界、閉じた力線（渦電場）を持ちます。このような場は、外部の力の作用として指揮者の中に現れます。この現象を電磁誘導といい、このときに生じる起電力を誘導起電力といいます。

さらに、磁束によって磁石全体 (またはその他の磁場の発生源) を全体として特徴付けることが可能になることに注意してください。したがって、磁束の作用を任意の 1 点で特徴付けることができれば、磁束は完全に特徴づけられることになります。つまり、これは二番目に重要であると言えますが、これは、磁場の力の特性として磁気誘導が働くとすれば、磁束はそのエネルギーの特性であることを意味します。

実験に戻ると、コイルの各巻きは個別の閉じた巻きとして想像できるとも言えます。磁気誘導ベクトルの磁束が通過する同じ回路。この場合、誘導電流が観測されます。したがって、閉じた導体内に電界が形成されるのは磁束の影響下です。そして、この電場が電流を形成します。

ルール右手またはギムレット:

磁力線の方向と磁力線を生み出す電流の方向は、D. マクスウェルによって導入されたよく知られた右手の法則またはギムレットによって相互に関連しており、次の図で説明されています。

ギムレットが木材に穴を開けるための道具であることを知っている人はほとんどいません。したがって、この規則をネジ、ネジ、またはコルク栓抜きの規則と呼ぶ方が理解しやすいです。ただし、写真のようにワイヤーをつかむと、場合によっては命の危険があります。

磁気誘導B:

磁気誘導- は、電界強度ベクトル E と同様、磁界の主な基本特性です。磁気誘導ベクトルは常に磁力線の接線方向を向いており、その方向と強さを示します。 B = 1 T における磁気誘導の単位は、均一磁場の磁気誘導とみなされます。私= 1 m、現在の強さを表す私= 1 A、フィールド側から作用する最大力アンペア - F= 1 H。アンペア力の方向は左手の法則によって決まります。 CGS システムでは磁場誘導はガウス (G) で測定され、SI システムではテスラ (T) で測定されます。

磁界強度H:

磁場のもう一つの特徴は、 テンション、これは静電気学の電気変位ベクトル D に相当します。次の式で決定されます。

磁場の強さはベクトル量であり、磁場の定量的な特性であり、媒体の磁気特性には依存しません。 CGS システムでは磁場の強さはエルステッド (Oe) で測定され、SI システムではアンペア/メートル (A/m) で測定されます。

磁束F:

磁束 F - スカラー物理量、閉回路を貫通する磁気誘導線の数を特徴づけます。特殊な場合を考えてみましょう。で均一な磁場誘導ベクトルの大きさが ∣B ∣ に等しい、が配置されます。フラットな閉ループ輪郭面の法線 n は、磁気誘導ベクトル B の方向と角度 α を作ります。表面を通る磁束は量 Ф であり、次の関係によって決まります。

一般に、磁束は有限曲面 S を通る磁気誘導ベクトル B の積分として定義されます。

閉じた表面を通る磁束はゼロであることに注目する価値があります (磁場のガウスの定理)。これは、磁力線がどこでも途切れないことを意味します。磁場には渦の性質があり、また、磁場と同じように磁場を作り出す磁荷の存在は不可能です。電気料金電場を作ります。 SI では磁束の単位はウェーバー (Wb)、CGS システムではマクスウェル (Mx) です。 1 Wb = 10 8 μs。

インダクタンスの定義:

インダクタンスと間の比例係数電気ショック、ある閉回路を流れ、この電流によって表面を流れる磁束が発生し、その端がこの回路です。

それ以外の場合、インダクタンスは自己誘導式の比例係数になります。

SI 単位では、インダクタンスはヘンリー (H) 単位で測定されます。電流が 1 秒あたり 1 アンペアずつ変化するときに、回路の端子に 1 ボルトの自己誘導起電力が現れる場合、回路のインダクタンスは 1 ヘンリーになります。

「インダクタンス」という用語は、1886 年に独学のイギリス人科学者オリバー・ヘヴィサイドによって提案されました。簡単に言うと、インダクタンスは、磁界内でエネルギーを蓄積する電流が流れる導体の特性であり、電界のキャパシタンスに相当します。それは電流の大きさには依存せず、電流を流す導体の形状とサイズにのみ依存します。インダクタンスを増やすために導体を巻きます。 コイル、その計算はプログラムが専用に行うものです

磁束ベクトルの方向を決定する方法。 電磁誘導