Ako určiť smer vektora magnetického toku. Elektromagnetická indukcia

Magnetické materiály sú tie, ktoré sú vystavené vplyvu špeciálnych silových polí, zatiaľ čo nemagnetické materiály nie sú vystavené alebo len slabo vystavené silám. magnetické pole, ktorý je zvyčajne reprezentovaný pomocou siločiar (magnetický tok), ktoré majú určité vlastnosti. Okrem toho, že vždy tvoria uzavreté slučky, správajú sa ako elastické, to znamená, že počas deformácie sa snažia vrátiť do predchádzajúcej vzdialenosti a do svojho prirodzeného tvaru.

neviditeľná sila

Magnety majú tendenciu priťahovať určité kovy, najmä železo a oceľ, ako aj zliatiny niklu, niklu, chrómu a kobaltu. Materiály, ktoré vytvárajú príťažlivé sily, sú magnety. Sú rôzne druhy. Materiály, ktoré sa dajú ľahko zmagnetizovať, sa nazývajú feromagnetické. Môžu byť tvrdé alebo mäkké. Mäkké feromagnetické materiály ako železo rýchlo strácajú svoje vlastnosti. Magnety vyrobené z týchto materiálov sa nazývajú dočasné. Pevné materiály ako oceľ si zachovávajú svoje vlastnosti oveľa dlhšie a používajú sa ako trvalé materiály.

Magnetický tok: Definícia a charakteristika

Okolo magnetu je určité silové pole, a to vytvára možnosť energie. Magnetický tok sa rovná súčinu priemerných silových polí kolmého povrchu, do ktorého preniká. Je znázornený symbolom "Φ", meria sa v jednotkách nazývaných Webers (WB). Množstvo toku prechádzajúceho cez danú oblasť sa bude líšiť od jedného bodu k druhému okolo objektu. Magnetický tok je teda takzvaná miera sily magnetického poľa alebo elektrického prúdu, založená na celkovom počte nabitých siločiar prechádzajúcich určitou oblasťou.

Odhalenie záhady magnetických tokov

Všetky magnety, bez ohľadu na ich tvar, majú dve oblasti, nazývané póly, schopné vytvoriť určitý reťazec organizovaného a vyváženého systému neviditeľných siločiar. Tieto čiary z potoka tvoria zvláštne pole, ktorého forma je v niektorých častiach intenzívnejšia ako v iných. Oblasti s najväčšou príťažlivosťou sa nazývajú póly. Vektorové siločiary nie je možné rozpoznať voľným okom. Vizuálne sa vždy javia ako siločiary s jednoznačnými pólmi na každom konci materiálu, kde sú čiary hustejšie a koncentrovanejšie. Magnetický tok sú čiary, ktoré vytvárajú vibrácie príťažlivosti alebo odpudzovania, ukazujúce ich smer a intenzitu.

Čiary magnetického toku

Magnetické siločiary sú definované ako krivky pohybujúce sa po určitej trajektórii v magnetickom poli. Tangenta k týmto krivkám v ktoromkoľvek bode ukazuje smer magnetického poľa v ňom. Charakteristika:

Každá prietoková linka tvorí uzavretú slučku.

Tieto indukčné čiary sa nikdy nepretínajú, ale majú tendenciu sa zmenšovať alebo naťahovať, čím sa menia ich rozmery v jednom alebo druhom smere.

Siločiary majú spravidla začiatok a koniec na povrchu.

Existuje aj určitý smer zo severu na juh.

Siločiary, ktoré sú blízko seba a vytvárajú silné magnetické pole.

Keď sú susedné póly rovnaké (sever-sever alebo juh-juh), navzájom sa odpudzujú. Keď susedné póly nie sú zarovnané (sever-juh alebo juh-sever), navzájom sa priťahujú. Tento efekt pripomína známy výraz, že protiklady sa priťahujú.

Magnetické molekuly a Weberova teória

Weberova teória sa opiera o skutočnosť, že všetky atómy sú magnetické vďaka väzbám medzi elektrónmi v atómoch. Skupiny atómov sa spájajú tak, že polia, ktoré ich obklopujú, sa otáčajú rovnakým smerom. Tieto druhy materiálov sa skladajú zo skupín malých magnetov (pri pohľade na molekulárnej úrovni) okolo atómov, čo znamená, že feromagnetický materiál sa skladá z molekúl, ktoré majú príťažlivé sily. Sú známe ako dipóly a sú zoskupené do domén. Keď sa materiál zmagnetizuje, všetky domény sa stanú jedným. Materiál stráca svoju schopnosť priťahovať a odpudzovať, keď sú jeho domény oddelené. Dipóly spolu tvoria magnet, ale jednotlivo sa každý z nich snaží odpudzovať ten unipolárny, čím priťahuje opačné póly.

Polia a póly

Sila a smer magnetického poľa je určená čiarami magnetického toku. Oblasť príťažlivosti je silnejšia tam, kde sú čiary blízko seba. Čiary sú najbližšie k pólu základne prúta, kde je príťažlivosť najsilnejšia. Samotná planéta Zem je v tomto silnom poli. Pôsobí to, ako keby stredom planéty prebiehala obrovská pruhovaná magnetizovaná platňa. Severný pól strelky kompasu smeruje k bodu nazývanému severný magnetický pól, južný pól smeruje k magnetickému juhu. Tieto smery sa však líšia od geografického severného a južného pólu.

Povaha magnetizmu

Magnetizmus hrá dôležitá úloha v elektrotechnike a elektronike, pretože bez jeho komponentov, ako sú relé, solenoidy, tlmivky, tlmivky, cievky, reproduktory, elektromotory, generátory, transformátory, elektromery a pod.. Magnety nájdete v prírodných prirodzený stav vo forme magnetických rúd. Existujú dva hlavné typy, sú to magnetit (tiež nazývaný oxid železa) a magnetický železitý kameň. Molekulárna štruktúra tohto materiálu v nemagnetickom stave je prezentovaná ako voľný magnetický obvod alebo jednotlivé drobné častice, ktoré sú voľne usporiadané v náhodnom poradí. Keď sa materiál zmagnetizuje, toto náhodné usporiadanie molekúl sa zmení a drobné náhodné molekulárne častice sa zoradia takým spôsobom, že vytvárajú celý rad usporiadaní. Táto myšlienka molekulárneho usporiadania feromagnetických materiálov sa nazýva Weberova teória.

Meranie a praktická aplikácia

Najbežnejšie generátory využívajú na výrobu elektriny magnetický tok. Jeho sila je široko používaná v elektrických generátoroch. Prístroj, ktorý meria tento zaujímavý jav, sa nazýva fluxmeter, pozostáva z cievky a elektronického zariadenia, ktoré vyhodnocuje zmenu napätia v cievke. Vo fyzike je tok ukazovateľom počtu siločiar prechádzajúcich určitou oblasťou. Magnetický tok je mierou počtu magnetických siločiar.

Niekedy dokonca aj nemagnetický materiál môže mať diamagnetické a paramagnetické vlastnosti. Zaujímavý fakt je, že príťažlivé sily možno zničiť teplom alebo úderom kladivom z rovnakého materiálu, ale nemožno ich zničiť alebo izolovať jednoduchým rozlomením veľkej vzorky na dve časti. Každý rozbitý kus bude mať svoj vlastný sever a Južný pól a bez ohľadu na to, aké malé sú tieto kúsky.

Tok vektora magnetickej indukcie B cez akýkoľvek povrch. Magnetický tok cez malú oblasť dS, v rámci ktorej je vektor B nezmenený, sa rovná dФ = ВndS, kde Bn je priemet vektora na normálu k oblasti dS. Magnetický tok Ф cez konečný ... ... Veľký encyklopedický slovník

MAGNETICKÝ TOK- (tok magnetickej indukcie), tok Ф magnetického vektora. indukcia B cez k.l. povrch. M. p. dФ cez malú plochu dS, v rámci ktorej možno vektor B považovať za nezmenený, je vyjadrený súčinom veľkosti plochy a priemetu Bn vektora na ... ... Fyzická encyklopédia

magnetický tok- Skalárna hodnota rovnajúca sa toku magnetickej indukcie. [GOST R 52002 2003] magnetický tok Tok magnetickej indukcie cez povrch kolmý na magnetické pole, definovaný ako súčin magnetickej indukcie v danom bode a oblasti ... ... Technická príručka prekladateľa

MAGNETICKÝ TOK- (symbol F), miera sily a rozsahu MAGNETICKÉHO POLE. Prietok oblasťou A v pravom uhle k tomu istému magnetickému poľu je Ф=mNA, kde m je magnetická PERMEABILITA média a H je intenzita magnetického poľa. Hustota magnetického toku je tok ... ... Vedecko-technický encyklopedický slovník

MAGNETICKÝ TOK- tok Ф vektora magnetickej indukcie (pozri (5)) В cez povrch S, kolmý na vektor В v rovnomernom magnetickom poli. Jednotka magnetického toku v SI (pozri) ... Veľká polytechnická encyklopédia

MAGNETICKÝ TOK- hodnota charakterizujúca magnetické pôsobenie na daný povrch. Teplota topenia sa meria počtom magnetických siločiar prechádzajúcich daným povrchom. Technický železničný slovník. M .: Štátna doprava ...... Technický železničný slovník

magnetický tok- skalárna veličina rovnajúca sa toku magnetickej indukcie... Zdroj: ELEKTROTEHNIKA. POJMY A DEFINÍCIE ZÁKLADNÝCH POJMOV. GOST R 52002 2003 (schválené vyhláškou o štátnej norme Ruskej federácie z 01.09.2003 N 3 st) ... Oficiálna terminológia

magnetický tok- tok vektora magnetickej indukcie B cez akýkoľvek povrch. Magnetický tok cez malú oblasť dS, v rámci ktorej je vektor B nezmenený, sa rovná dФ = BndS, kde Bn je priemet vektora na normálu k oblasti dS. Magnetický tok Ф cez konečný ... ... encyklopedický slovník

magnetický tok- , tok magnetickej indukcie tok vektora magnetickej indukcie akýmkoľvek povrchom. Pre uzavretý povrch je celkový magnetický tok nulový, čo odráža povahu magnetu magnetického poľa, t.j. absenciu povahy ... Encyklopedický slovník hutníctva

magnetický tok- 12. Magnetický tok Tok magnetickej indukcie Zdroj: GOST 19880 74: Elektrotechnika. Základné pojmy. Termíny a definície pôvodný dokument 12 magnetický na ... Slovník-príručka termínov normatívnej a technickej dokumentácie

knihy

, Mitkevich V. F. Táto kniha obsahuje veľa vecí, ktorým nie je vždy venovaná náležitá pozornosť, pokiaľ ide o magnetický tok, a ktoré ešte neboli dostatočne jasne vyjadrené alebo neboli ... Kúpiť za 2252 UAH (iba Ukrajina)
Magnetický tok a jeho transformácia, VF Mitkevich Táto kniha bude vyrobená podľa vašej objednávky technológiou Print-on-Demand. V tejto knihe je veľa vecí, ktorým sa nie vždy venuje náležitá pozornosť, pokiaľ ide o...

knihy

, Mitkevich V. F. Táto kniha obsahuje veľa vecí, ktorým nie je vždy venovaná náležitá pozornosť, pokiaľ ide o magnetický tok, a ktoré ešte neboli dostatočne jasne vyjadrené alebo neboli ... Kúpiť za 2252 UAH (iba Ukrajina)
Magnetický tok a jeho transformácia, VF Mitkevich Táto kniha bude vyrobená podľa vašej objednávky technológiou Print-on-Demand. V tejto knihe je veľa vecí, ktorým sa nie vždy venuje náležitá pozornosť, pokiaľ ide o...

Pomocou siločiar je možné nielen ukázať smer magnetického poľa, ale aj charakterizovať veľkosť jeho indukcie.

Dohodli sme sa, že nakreslíme siločiary takým spôsobom, že cez 1 cm² plochy kolmo na indukčný vektor v určitom bode prejde počet čiar rovný indukcii poľa v tomto bode.

V mieste, kde je indukcia poľa väčšia, budú siločiary hrubšie. A naopak, kde je indukcia poľa menšia, siločiary sú zriedkavejšie.

Magnetické pole s rovnakou indukciou vo všetkých bodoch sa nazýva rovnomerné pole. Graficky je rovnomerné magnetické pole znázornené siločiarami, ktoré sú od seba rovnako vzdialené.

Príkladom rovnomerného poľa je pole vo vnútri dlhého solenoidu, ako aj pole medzi tesne umiestnenými paralelnými plochými pólovými nástavcami elektromagnetu.

Produkt indukcie magnetického poľa prenikajúceho do daného obvodu oblasťou obvodu sa nazýva magnetický tok magnetickej indukcie alebo jednoducho magnetický tok.

Anglický fyzik Faraday mu dal definíciu a študoval jeho vlastnosti. Zistil, že tento koncept umožňuje hlbšie uvažovanie o jednotnej povahe magnetických a elektrických javov.

Označením magnetického toku písmenom F, oblasťou obvodu S a uhlom medzi smerom indukčného vektora B a normálou n k oblasti obvodu α môžeme napísať nasledujúcu rovnosť:

Ф = В S cos α.

Magnetický tok je skalárna veličina.

Pretože hustota siločiar ľubovoľného magnetického poľa sa rovná jeho indukcii, magnetický tok sa rovná celému počtu siločiar, ktoré prechádzajú týmto obvodom.

So zmenou poľa sa mení aj magnetický tok, ktorý preniká do obvodu: keď je pole zosilnené, zväčšuje sa, a keď je pole oslabené, klesá.

Za jednotku magnetického toku sa považuje tok, ktorý preniká oblasťou 1 m², nachádza sa v magnetickom rovnomernom poli s indukciou 1 Wb / m² a je umiestnený kolmo na indukčný vektor. Takáto jednotka sa nazýva weber:

1 Wb \u003d 1 Wb / m² ˖ 1 m².

Vytvára sa meniaci sa magnetický tok elektrické pole, ktorý má uzavreté siločiary (vírové elektrické pole). Takéto pole sa prejavuje vo vodiči ako pôsobenie vonkajších síl. Tento jav sa nazýva elektromagnetická indukcia a elektromotorická sila, ktorá v tomto prípade vzniká, sa nazýva indukčná EMF.

Okrem toho je potrebné poznamenať, že magnetický tok umožňuje charakterizovať celý magnet ako celok (alebo akékoľvek iné zdroje magnetického poľa). Preto, ak to umožňuje charakterizovať jeho pôsobenie v akomkoľvek jednotlivom bode, potom je magnetický tok úplne. To znamená, že môžeme povedať, že toto je druhá najdôležitejšia, a preto, ak magnetická indukcia pôsobí ako silová charakteristika magnetického poľa, potom je magnetický tok jej energetickou charakteristikou.

Keď sa vrátime k experimentom, môžeme tiež povedať, že každú cievku si možno predstaviť ako jednu uzavretú cievku. Rovnaký obvod, ktorým bude prechádzať magnetický tok vektora magnetickej indukcie. V tomto prípade bude zaznamenaný indukčný elektrický prúd. Pod vplyvom magnetického toku sa teda v uzavretom vodiči vytvorí elektrické pole. A potom toto elektrické pole vytvorí elektrický prúd.

pravidlo pravá ruka alebo gimlet:

Smer siločiar magnetického poľa a smer prúdu, ktorý ho vytvára, sú vzájomne prepojené známym pravidlom pravej ruky alebo gimletu, ktoré zaviedol D. Maxwell a je znázornené na nasledujúcich obrázkoch:

Málokto vie, že gimlet je nástroj na vŕtanie dier do stromu. Preto je pochopiteľnejšie toto pravidlo nazvať pravidlom skrutky, skrutky alebo vývrtky. Uchopenie drôtu ako na obrázku je však niekedy životu nebezpečné!

Magnetická indukcia B:

Magnetická indukcia- je hlavnou základnou charakteristikou magnetického poľa, podobne ako vektor intenzity elektrického poľa E . Vektor magnetickej indukcie je vždy smerovaný tangenciálne k magnetickej čiare a ukazuje jej smer a silu. Jednotkou magnetickej indukcie v B = 1 T je magnetická indukcia homogénneho poľa, v ktorom je úsek vodiča s dĺžkou l\u003d 1 m, pričom v ňom je sila prúdu ja\u003d 1 A, maximálna ampérová sila pôsobí zo strany poľa - F\u003d 1 H. Smer Ampérovej sily je určený pravidlom ľavej ruky. V systéme CGS sa magnetická indukcia poľa meria v gaussoch (Gs), v systéme SI - v teslach (Tl).

Sila magnetického poľa H:

Ďalšou charakteristikou magnetického poľa je napätie, ktorý je analogický s vektorom elektrického posunu D v elektrostatike. Určené podľa vzorca:

Sila magnetického poľa je vektorová veličina, je to kvantitatívna charakteristika magnetického poľa a nezávisí od magnetických vlastností média. V systéme CGS sa sila magnetického poľa meria v oerstedoch (Oe), v systéme SI - v ampéroch na meter (A / m).

Magnetický tok F:

Magnetický tok Ф - skalárny fyzikálne množstvo charakterizujúci počet čiar magnetickej indukcie prenikajúcich uzavretým obvodom. Uvažujme o špeciálnom prípade. AT rovnomerné magnetické pole, ktorého modul indukčného vektora sa rovná ∣В ∣, je umiestnený plochá uzavretá slučka plocha S. Normála n k rovine obrysu zviera uhol α so smerom vektora magnetickej indukcie B . Magnetický tok povrchom je hodnota Ф, určená vzťahom:

Vo všeobecnom prípade je magnetický tok definovaný ako integrál vektora magnetickej indukcie B cez konečný povrch S.

Stojí za zmienku, že magnetický tok cez akýkoľvek uzavretý povrch je nulový (Gaussova veta pre magnetické polia). To znamená, že siločiary magnetického poľa sa nikde nelámu, t.j. magnetické pole má vírový charakter a tiež, že je nemožná existencia magnetických nábojov, ktoré by vytvorili magnetické pole rovnako ako elektrické náboje vytvoriť elektrické pole. V SI je jednotkou magnetického toku Weber (Wb), v systéme CGS - maxwell (Mks); 1 Wb = 108 us.

Definícia indukčnosti:

Indukčnosť – faktor úmernosti medzi elektrický šok, prúdiaci v akomkoľvek uzavretom okruhu, a magnetický tok vytvorený týmto prúdom cez povrch, ktorého okrajom je tento okruh.

V opačnom prípade je indukčnosť faktorom úmernosti vo vzorci samoindukcie.

V sústave SI sa indukčnosť meria v henry (H). Obvod má indukčnosť jeden henry, ak sa pri zmene prúdu o jeden ampér za sekundu na svorkách obvodu vyskytne samoindukčné emf jedného voltu.

Termín „indukčnosť“ navrhol Oliver Heaviside, anglický samouk v roku 1886. Jednoducho povedané, indukčnosť je vlastnosť vodiča s prúdom ukladať energiu v magnetickom poli, čo zodpovedá kapacite elektrického poľa. Nezávisí od veľkosti prúdu, ale len od tvaru a veľkosti vodiča s prúdom. Na zvýšenie indukčnosti je vodič navinutý cievky, ktorej výpočtom je program