Максимальний магнітний потік. Потік індукції магнітного поля

магнітна індукція - є щільністю магнітного потоку у цій точці поля. Одиницею магнітної індукції є тесла(1 Тл = 1 Вб/м2).

Повертаючись до отриманого раніше виразу (1), можна кількісно визначити магнітний потік через деяку поверхню як добуток величини заряду, що протікає через провідник, суміщений з кордоном цієї поверхні при повному зникненні магнітного поля, на опір електричного ланцюга, яким протікають ці заряди

.

В описаних вище дослідах з пробним витком (кільцем), він віддалявся на таку відстань, при якій зникали будь-які прояви магнітного поля. Але можна просто переміщати цей виток у межах поля і при цьому також будуть переміщуватися електричні заряди. Перейдемо у виразі (1) до прирощень

Ф + Δ Ф = r(q - Δ q) => Δ Ф = - rΔq => Δ q= -Δ Ф/ r

де ΔФ та Δ q- збільшення потоку та кількості зарядів. Різні знакиприростів пояснюються тим, що позитивний заряд у дослідах із видаленням витка відповідав зникненню поля, тобто. негативного збільшення магнітного потоку.

За допомогою пробного витка можна досліджувати весь простір навколо магніту або котушки зі струмом і побудувати лінії, напрямок до яких до кожної точки буде відповідати напрямку вектора магнітної індукції. B(Рис. 3)

Ці лінії називаються лініями вектора магнітної індукції або магнітними лініями .

Простір магнітного поля можна подумки розділити трубчастими поверхнями, утвореними магнітними лініями, причому поверхні можна вибрати таким чином, щоб магнітний потік усередині кожної такої поверхні (трубки) чисельно був дорівнює одиниціта зобразити графічно осьові лінії цих трубок. Такі трубки називають одиничними, а лінії їх осей - одиничними магнітними лініями . Картина магнітного поля зображена з допомогою одиничних ліній дає як якісне, а й кількісне уявлення про нього, т.к. при цьому величина вектора магнітної індукції виявляється рівною кількості ліній, що проходять через одиницю поверхні, нормальної вектору B, а кількість ліній, що проходять через будь-яку поверхню дорівнює значенню магнітного потоку .

Магнітні лінії безперервніі цей принцип можна математично представити у вигляді

тобто. магнітний потік, що проходить через будь-яку замкнуту поверхню дорівнює нулю .

Вираз (4) справедливий на поверхні sбудь-якої форми. Якщо розглядати магнітний потік, що проходить через поверхню, утворену витками циліндричної котушки (рис. 4), її можна розділити на поверхні, утворені окремими витками, тобто. s=s 1 +s 2 +...+s 8 . Причому через поверхні різних витків у загальному випадку проходитимуть різні магнітні потоки. Так, на рис. 4, через поверхні центральних витків котушки проходять вісім одиничних магнітних ліній, а через поверхні крайніх витків лише чотири.

Для того, щоб визначити повний магнітний потік, що проходить через поверхню всіх витків, потрібно скласти потоки, що проходять через поверхні окремих витків, або, інакше кажучи, зчеплення з окремими витками. Наприклад, магнітні потоки, що зчеплюються із чотирма верхніми витками котушки рис. 4, дорівнюватимуть: Ф 1 =4; Ф 2 = 4; Ф 3 = 6; Ф4 =8. Також дзеркально-симетрично з нижніми.

Потокосчеплення - віртуальний (уявний загальний) магнітний потік Ψ, що зчепляється з усіма витками котушки, чисельно дорівнює сумі потоків, що зчіплюються з окремими витками: Ψ = wе Ф m, де Ф m- магнітний потік, створюваний струмом, що проходить по котушці, а wе - еквівалентне чи ефективне число витків котушки. Фізичний сенс потокозчеплення - зчеплення магнітних полів витків котушки, яке можна виразити коефіцієнтом (кратністю) потокозчеплення k= Ψ/Ф = wе.

Тобто для наведеного на малюнку випадку двох дзеркально-симетричних половинок котушки:

Ψ = 2(Ф 1 + Ф 2 + Ф 3 + Ф 4) = 48

Віртуальність, тобто уявність потокозчеплення виявляється в тому, що воно не є реальним магнітним потоком, який ніяка індуктивність не може кратно збільшувати, але поведінка імпедансу котушки така, що здається, що магнітний потік збільшується кратно ефективної кількості витків, хоча реально - це просто взаємодія витків у тому самому полі. Якби котушка збільшувала магнітний потік своїм потокосцеплением, можна було б створювати помножувачі магнітного поля на котушці навіть без струму, бо потокосцепление не передбачає замкнутості ланцюга котушки, але лише спільну геометрію близькості витків.

Часто реальний розподіл потокозчеплення по витках котушки невідомий, але його можна прийняти рівномірним і однаковим для всіх витків, якщо реальну котушку замінити еквівалентною з іншим числом витків wе., зберігаючи при цьому величину потокозчеплення Ψ = wе Ф m, де Ф m- Потік, що зчіпляється з внутрішніми витками котушки, а wе - еквівалентне чи ефективне число витків котушки. Для розглянутого на рис. 4 випадки wе = Ψ/Ф 4 =48/8=6.

МАГНІТНИЙ ПОТІК

МАГНІТНИЙ ПОТІК(символ Ф), міра сили та протяжності МАГНІТНОГО ПОЛЯ. Потік через площу А під прямим кутом до однакового магнітного поля є Ф=mНА, де m - магнітна проникність середовища, а Н - інтенсивність магнітного поля. Щільність магнітного потоку - це потік на одиницю площі (символ В), який дорівнює Н. Зміна магнітного потоку через електричний провідник наводить електродвигуну СИЛУ.


Науково-технічний енциклопедичний словник.

Дивитися що таке "МАГНІТНИЙ ПОТІК" в інших словниках:

    Потік вектора магнітної індукції через якусь поверхню. Магнітний потікчерез малу площадку dS, у межах якої вектор незмінний, дорівнює dФ = ВndS, де Bn проекція вектора на нормаль до майданчика dS. Магнітний потік Ф через кінцеву… Великий Енциклопедичний словник

    - (Потік магнітної індукції), потік Ф вектора магн. індукції через к. л. поверхню. М. п. dФ через малий майданчик dS, в межах якого вектор можна вважати незмінним, виражається добутком величини майданчика і проекції Bn вектора на… Фізична енциклопедія

    магнітний потік- Скалярна величина, рівна потокумагнітної індукції [ГОСТ Р 52002 2003] магнітний потік Потік магнітної індукції через перпендикулярну магнітному полю поверхню, що визначається як добуток магнітної індукції в даній точці на площу. Довідник технічного перекладача

    МАГНІТНИЙ ПОТІК- потік Ф вектора магнітної індукції (див. (5)) через поверхню S, нормальну вектору в однорідному магнітному полі. Одиниця магнітного потоку в СІ (див.) … Велика політехнічна енциклопедія

    Величина, що характеризує магнітний вплив на цю поверхню. М. п. вимірюється кількістю магнітних силових ліній, що проходять цю поверхню. Технічний залізничний словник. М.: Державне транспортне… Технічний залізничний словник

    Магнітний потік - скалярна величина, Рівна потоку магнітної індукції... Джерело: ЕЛЕКТРОТЕХНІКА. ТЕРМІНИ І ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПОНЯТТЕЙ. ГОСТ Р 52002 2003 (утв. Постановою Держстандарту РФ від 09.01.2003 N 3 ст) … Офіційна термінологія

    Потік вектора магнітної індукції через якусь поверхню. Магнітний потік через малий майданчик dS, в межах якого вектор незмінний, дорівнює dФ = BndS, де Вn проекція вектора на нормаль до майданчика dS. Магнітний потік Ф через кінцеву… Енциклопедичний словник

    Класична електродинаміка … Вікіпедія

    магнітний потік- , Потік магнітної індукції потік вектора магнітної індукції через будь-яку поверхню. Для замкнутої поверхні сумарний магнітний потік дорівнює нулю, що відображає соленоїдний характер магнітного поля, тобто відсутність у природі. Енциклопедичний словник з металургії

    Магнітний потік- 12. Магнітний потік Потік магнітної індукції Джерело: ГОСТ 1988074: Електротехніка. Основні поняття. Терміни та визначення оригінал документа 12 магнітний … Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

Книжки

  • , Міткевич В. Ф.. У цій книзі міститься багато чого, на що не завжди звертається належна увага, коли мова йдепро магнітний потік, і що не було досі досить виразно висловлено чи не було…
  • Магнітний потік та його перетворення , Міткевич В. Ф.. Ця книга буде виготовлена ​​відповідно до Вашого замовлення за технологією Print-on-Demand. У цій книзі міститься багато чого, на що не завжди звертається належна увага, коли йдеться про…

Електричний дипольний момент
Електричний заряд
Електрична індукція
Електричне поле
Електростатичний потенціал Див. також: Портал: Фізика

Магнітний поток- фізична величина, що дорівнює добутку модуля вектора магнітної індукції \vec Bна площу S та косинус кута α між векторами \vec Bта нормаллю \mathbf(n). Потік \Phi_Bяк інтеграл вектора магнітної індукції \vec Bчерез кінцеву поверхню Sвизначається через інтеграл поверхнею:

{{{1}}}

При цьому векторний елемент d Sплощі поверхні Sвизначається як

{{{1}}}

Квантування магнітного потоку

Значення магнітного потоку Φ , що проходить через

Напишіть відгук про статтю "Магнітний потік"

Посилання

Уривок, що характеризує Магнітний потік

- Cest bien, mais demenagez pas de chez le princes Ваsil. – J'en sais quelque chose. N'est ce pas? [Це добре, але не переїжджайте від князя Василя. Добре мати такого друга. Я дещо про це знаю. А ви ще такі молоді. Вам потрібні поради. Ви не гніваєтеся на мене, що я користуюся правами старих. - Вона замовкла, як мовчать завжди жінки, чогось чекаючи після того, як скажуть про свої роки. - Якщо ви одружуєтеся, то інша справа. – І вона поєднала їх у один погляд. П'єр не дивився на Елен і вона на нього. Але вона була так само страшно близька йому. Він промимрив щось і почервонів.
Повернувшись додому, П'єр довго не міг заснути, думаючи про те, що сталося. Що ж сталося з ним? Нічого. Він тільки зрозумів, що жінка, яку він знав дитиною, про яку він неуважно говорив: «так, гарна», коли йому казали, що Елен красуня, він зрозумів, що ця жінка може належати йому.
«Але вона дурна, я сам казав, що вона дурна, – думав він. - Щось гидке є в тому почутті, яке вона збудила в мені, що те заборонене. Мені говорили, що її брат Анатоль був закоханий у неї, і вона закохана в нього, що була ціла історія, і що від цього відіслали Анатоля. Брат її – Іполит… Батько її – князь Василь… Це недобре», думав він; і в той же час як він міркував так (ще міркування ці залишалися незакінченими), він заставав себе усміхненим і усвідомлював, що інший ряд міркувань спливав з-за перших, що він одночасно думав про її нікчемність і мріяв про те, як вона буде його дружиною, як вона може полюбити його, як вона може бути зовсім іншою, і як усе те, що він про неї думав і чув, може бути неправдою. І він знову бачив її не якоюсь дочкою князя Василя, а бачив її тіло, тільки прикрите сірою сукнею. «Але ні, чому ж раніше не спадала мені на думку ця думка?» І знову він казав собі, що це неможливо; що щось гидке, неприродне, як йому здавалося, нечесне було б у цьому шлюбі. Він згадував її колишні слова, погляди і слова та погляди тих, хто їх бачив разом. Він згадав слова і погляди Ганни Павлівни, коли вона говорила йому про будинок, згадав тисячі таких натяків з боку князя Василя та інших, і на нього знайшов жах, чи не пов'язав він себе чимось у виконанні такої справи, яка, очевидно, нехороша і яку він не повинен робити. Але в той же час, як він сам собі висловлював це рішення, з іншого боку душі випливав її образ зі всією своєю жіночною красою.

У листопаді місяці 1805 року князь Василь мав їхати на ревізію у чотири губернії. Він влаштував для себе це призначення для того, щоб побувати заодно у своїх засмучених маєтках, і захопивши з собою (у місці розташування його полку) сина Анатоля, з ним разом заїхати до князя Миколи Андрійовича Болконського з тим, щоб одружити сина на дочці цього багатого старого. Але перш від'їзду і цих нових справ, князеві Василеві потрібно було вирішити справи з П'єром, який, щоправда, останнім часом проводив цілі дні будинку, тобто у князя Василя, у якого він жив, був смішний, схвильований і дурний (як повинен бути закоханий) у присутності Елен, але ще не робив пропозиції.

Магнітними матеріалами є ті, які схильні до впливу особливих силових полів, у свою чергу, немагнітні матеріали не схильні або слабо схильні до сил магнітного поля, яке прийнято представляти за допомогою силових ліній (магнітний потік), що володіють певними властивостями. Крім того, що вони завжди утворюють замкнуті петлі, вони поводяться так, ніби є еластичними, тобто під час спотворення намагаються повернутися в колишню відстань і свою природну форму.

Невидима сила

Магніти мають властивість притягувати до себе деякі метали, особливо залізо та сталь, а також нікель, сплави нікелю, хрому та кобальту. Матеріали, що утворюють сили тяжіння, є магнітами. Існують різні їх типи. Матеріали, які можуть легко намагнічуватись, називаються феромагнітними. Вони можуть бути твердими або м'якими. М'які феромагнітні матеріали, такі як залізо, швидко втрачають свої властивості. Магніти, виготовлені із цих матеріалів, називаються тимчасовими. Жорсткі матеріали, такі як сталь, тримають свої властивості набагато довше і використовуються як постійні.

Магнітний потік: визначення та характеристика

Навколо магніту існує певне силове поле, і це створює можливість виникнення енергії. Магнітний потік дорівнює добутку середніх силових полів перпендикулярної поверхні, яку він проникає. Його зображують за допомогою символу Φ, вимірюється він в одиницях, званих Webers (СБ). Величина потоку, що проходить через задану площу, змінюватиметься від однієї точки до іншої навколо предмета. Таким чином, магнітний потік - це так звана міра сили магнітного поля або електричного струму, заснована на загальній кількості заряджених силових ліній, що проходять через певну область.

Розкриваючи таємницю магнітних потоків

У всіх магнітів, незалежно від їхньої форми, є дві області, які називаються полюсами, здатними виробляти певний ланцюжок організованої та збалансованої системи невидимих ​​силових ліній. Ці лінії з потоку утворюють особливе поле, форма якого проявляється інтенсивніше у деяких частинах проти іншими. Області з найбільшим тяжінням називають полюсами. Лінії векторного поля неможливо знайти виявлені неозброєним оком. Візуально вони завжди відображаються у вигляді силових ліній з однозначними полюсами на кожному кінці матеріалу, де лінії більш щільні та концентровані. Магнітний потік - це лінії, які створюють вібрації тяжіння чи відштовхування, показуючи їх напрямок та інтенсивність.

Лінії магнітного потоку

Магнітні силові лінії визначаються як криві, що переміщуються певною траєкторією в магнітному полі. Щодо цих кривих у будь-якій точці показує напрямок магнітного поля в ній же. Характеристики:

    Кожна лінія потоку утворює замкнутий контур.

    Ці індукційні лінії ніколи не перетинаються, але мають тенденцію скорочуватися чи розтягуватися, змінюючи у той чи інший бік свої розміри.

    Як правило, силові лінії мають початок та кінець на поверхні.

    Є також певний напрямок із півночі на південь.

    Силові лінії, які розташовані близько одна до одної, утворюючи сильне магнітне поле.

  • Коли сусідні полюси однакові (північ-північ чи південь-південь), вони відштовхуються один від одного. Коли сусідні полюси не збігаються (північ-південь або південь-північ), вони притягуються один до одного. Цей ефект нагадує знамените вираження у тому, що протилежності притягуються.

Магнітні молекули та теорія Вебера

Теорія Вебера спирається на те, що всі атоми мають магнітні властивостізавдяки зв'язку між електронами в атомах. Групи атомів з'єднуються разом таким чином, що оточуючі поля обертаються в тому ж напрямку. Такі матеріали складаються з груп крихітних магнітиків (якщо розглядати їх на молекулярному рівні) навколо атомів це означає, що феромагнітний матеріал складається з молекул, яким властиві сили тяжіння. Вони відомі як диполі та групуються в домени. Коли матеріал намагнічений, всі домени стають єдиним цілим. Матеріал втрачає свою здатність притягати та відштовхувати у тому випадку, якщо його домени роз'єднуються. Диполі в сукупності утворюють магніт, але окремо кожен із них намагається відштовхнутися від однополярного, таким чином притягуються протилежні полюси.

Поля та полюси

Силу та напрямок магнітного поля визначають лінії магнітного потоку. Область тяжіння сильніша там, де лінії близько розташовані одна до одної. Лінії знаходяться найближче біля полюса стрижневої основи, там тяжіння найбільш сильне. Сама планета Земля знаходиться у цьому потужному силовому полі. Воно діє так, начебто гігантська смугова намагнічена пластина проходить через середину планети. Північним полюсом стрілка компаса спрямована у бік точки, що називається Північний магнітний полюс, південним полюсом вона вказує на магнітний південь. Однак ці напрямки відрізняються від географічних Північного та Південного полюсів.

Природа магнетизму

Магнетизм відіграє важливу роль в електротехніці та електроніці, тому що без його компонентів, таких як реле, соленоїди, котушки індуктивності, дроселі, котушки, не працюватимуть гучномовці, електродвигуни, генератори, трансформатори, лічильники електроенергії і т. д. Магніти можна знайти в природному стані як магнітних руд. Існують два основних типи, це магнетит (його також називають оксид заліза) та магнітний залізняк. Молекулярна структура цього матеріалу в немагнітному стані представлена ​​у вигляді вільного магнітного ланцюга або окремих крихітних частинок, що вільно розташовуються у випадковому порядку. Коли матеріал намагнічений, це випадкове розташування молекул змінюється, а малесенькі випадкові молекулярні частинки вибудовуються таким чином, що вони виробляють цілу серію домовленостей. Ця ідея молекулярного вирівнювання феромагнітних матеріалів називається теорією Вебера.

Вимірювання та практичне застосування

Найбільш поширені генератори використовують магнітний потік для електроенергії. Його сила широко використовується у електричних генераторах. Прилад, який служить для вимірювання цього цікавого явища, називається флюксметром, складається з котушки та електронного обладнання, яке оцінює зміну напруги в котушці. У фізиці потоком називається показник числа силових ліній, що проходять через певну область. Магнітний потік – це міра кількості магнітних силових ліній.

Іноді навіть немагнітний матеріал може мати діамагнітні і парамагнітні властивості. Цікавим фактомє те, що сили тяжіння можуть бути зруйновані при нагріванні або ударі молоточком з такого ж матеріалу, але вони не можуть бути знищені або ізольовані, якщо просто розбити великий екземпляр на дві частини. Кожен зламаний шматок матиме свій власний північний і південний полюс, і не має значення, наскільки маленькими за розміром будуть ці шматочки.


Якщо електричний струмЯк показали досліди Ерстеда, створює магнітне поле, то чи не може у свою чергу магнітне поле викликати електричний струм у провіднику? Багато вчених за допомогою дослідів намагалися знайти відповідь на це питання, але першим вирішив це завдання Майкл Фарадей (1791 – 1867).
У 1831 р. Фарадей виявив, що у замкнутому провідному контурі при зміні магнітного поля виникає електричний струм. Цей струм назвали індукційним струмом.
Індукційний струм у котушці з металевого дротувиникає при всуванні магніту всередину котушки і при висуванні магніту з котушки (рис. 192),

а також при зміні сили струму в другій котушці, магнітне поле якої пронизує першу котушку (рис. 193).

Явлення виникнення електричного струму в замкнутому провідному контурі при змінах магнітного поля, що пронизує контур, називається електромагнітною індукцією.
Поява електричного струму в замкнутому контурі при змінах магнітного поля, що пронизує контур, свідчить про дію в контурі сторонніх сил неелектростатичної природи або виникнення ЕРС індукції.Кількісний опис явища електромагнітної індукціїдається на основі встановлення зв'язку між ЕРС індукції та фізичною величиноюзваної магнітним потоком.
Магнітний потік.Для плоского контуру, розташованого в однорідному магнітному полі (мал. 194), магнітним потоком Фчерез поверхню площею Sназивають величину, рівну добутку модуля вектора магнітної індукції на площу Sі на косинус кута між вектором та нормаллю до поверхні:

Правило Ленца.Досвід показує, що напрямок індукційного струму в контурі залежить від того, зростає або зменшується магнітний потік, що пронизує контур, а також від напрямку вектора індукції магнітного поля щодо контуру. Загальне правило, що дозволяє визначити напрямок індукційного струму в контурі, було встановлено в 1833 Е. X. Ленцем.
Правило Ленца можна наочно показати з допомогою легеніалюмінієвого кільця (рис. 195).

Досвід показує, що при внесенні постійного магнітукільце відштовхується від нього, а при видаленні притягується до магніту. Результат дослідів залежить від полярності магніту.
Відштовхування та тяжіння суцільного кільця пояснюється виникненням індукційного струму в кільці при змінах магнітного потоку через кільце та дією на індукційний струммагнітного поля. Очевидно, що при всуванні магніту в кільце індукційний струм у ньому має такий напрямок, що створене цим струмом магнітне поле протидіє зовнішньому магнітному полю, а при висуванні магніту індукційний струм у ньому має такий напрямок, що вектор індукції його магнітного поля збігається у напрямку з вектором індукції зовнішнього поля.
Загальне формулювання правила Ленца:що виникає в замкнутому контурі індукційний струм має такий напрямок, що створений ним магнітний потік через площу, обмежену контуром, прагне компенсувати зміну магнітного потоку, яким викликається даний струм.
Закон електромагнітної індукції. Експериментальне дослідженнязалежність ЕРС індукції від зміни магнітного потоку призвело до встановлення закону електромагнітної індукції:ЕРС індукції у замкнутому контурі пропорційна швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену контуром.
У СІ одиниця магнітного потоку обрана такою, щоб коефіцієнт пропорційності між ЕРС індукції і зміною магнітного потоку дорівнював одиниці. При цьому закон електромагнітної індукціїформулюється наступним чином: ЕРС індукції в замкнутому контурі дорівнює модулю швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену контуром:

З урахуванням правила Ленца закон електромагнітної індукції записується так:

ЕРС індукції у котушці.Якщо послідовно з'єднаних контурах відбуваються однакові зміни магнітного потоку, то ЕРС індукції у яких дорівнює сумі ЕРС індукції у кожному з контурів. Тому при зміні магнітного потоку в котушці, що складається з nоднакових витків дроту, загальна ЕРС індукції в nразів більше ЕРС індукції в одиночному контурі:

Для однорідного магнітного поля на підставі рівняння (54.1) слід, що його магнітна індукція дорівнює 1 Тл, якщо магнітний потік через контур площею 1 м 2 дорівнює 1 Вб:

.

Вихрове електричне поле. Закон електромагнітної індукції (54.3) відомої швидкостізміни магнітного потоку дозволяє знайти значення ЕРС індукції в контурі та при відомому значенні електричного опоруконтур обчислити силу струму в контурі. Однак при цьому залишається нерозкритим фізичний сенсявища електромагнітної індукції Розглянемо це докладніше.

Виникнення електричного струму в замкнутому контурі свідчить про те, що при зміні магнітного потоку, що пронизує контур, на вільні електричні заряди в контурі діють сили. Провід контуру нерухомий, нерухомими можна вважати вільні електричні заряди в ньому. На нерухомі електричні заряди може діяти лише електричне поле. Отже, за будь-якої зміні магнітного поля в навколишньому просторі виникає електричне поле. Це електричне поле і надає руху вільні електричні заряди в контурі, створюючи індукційний електричний струм. Електричне поле, що виникає при змінах магнітного поля, називають вихровим електричним полем.

Робота сил вихрового електричного поляз переміщення електричних набоїв і є роботою сторонніх сил, джерелом ЕРС індукції.

Вихрове електричне поле відрізняється від електростатичного поля тим, що воно не пов'язане з електричними зарядами, його лінії напруженості є замкненими лініями. Робота сил вихрового електричного поля при русі електричного заряду замкнутої лініїможе бути відмінна від нуля.

ЕРС індукції в провідниках, що рухаються.Явище електромагнітної індукції спостерігається і в тих випадках, коли магнітне поле не змінюється в часі, але магнітний потік через контур змінюється через рух провідників контуру в магнітному полі. І тут причиною виникнення ЕРС індукції є не вихрове електричне полі, а сила Лоренца.

Loading...Loading...