Currently set to Index
Currently set to Follow

Поток вектора магнитной индукции: формула, природа магнетизма и другое

Что такое магнитный поток

Проводя эксперименты и работая в области магнитных явлений, Вебер дал определение магнитного потока. Он описал это как меру силы и охвата депутата. Это одна из физических величин, которую можно найти, зная величину вектора магнитной индукции В → (IUI). Также необходимо знать площадь пересекаемой поверхности и синус угла между IUI и нормалью к плоскости.

Единицы измерения

Магнитный поток обозначается буквой, измеряется в Веберах (Вб). Блок назван в честь ученого. Следовательно, 1 Втб характеризует магнитный поток Φ, создаваемый магнитным полем с индукцией в один тесла (1 Тл), которое проникает через плоскость площадью один квадратный метр (1 м2) с учетом того, что эта поверхность расположена под прямым углом к ​​IUI (B→).

Формула магнитного потока

Равно количеству линий магнитной индукции, пересекающих участок S, как показано на рисунке 1. Поток магнитной индукции по формуле принимает положительные и отрицательные значения. Его знак зависит от выбора положительного направления нормали к участку S. Часто положительное направление нормали связано с направлением тока, идущего вокруг границы. Для этого направления возьмите поступательное движение правого винта во время его текущего вращения.

Формула магнитного потока

Картинка 1

Природа магнетизма

Согласно одной из легенд, в Греции когда-то жил пастух по имени Магнес. И вот он каким-то образом прошел со своим стадом овец, сел на камень и обнаружил, что конец его посоха, сделанный из железа, начал притягиваться к этому камню. С тех пор этот камень получил название магнетит в честь Магнса. Этот камень – оксид железа.

магнетит
Если такой камень положить на деревянную доску в воде или подвесить на веревке, он всегда выравнивается в определенном положении. Один конец всегда указывал на СЕВЕР, а другой – на ЮГ.

магнетит на воде

Это каменное владение использовалось древними цивилизациями. Поэтому это был своего рода первый компас. Потом такой камень стали точить и сделали из него несколько фигурок. Например, так выглядел древний китайский компас, ложка которого была сделана из того же магнетита. Ручка этой ложки всегда была направлена ​​на юг.

китайский древний компас

Что ж, тогда мы остановили свой выбор на практичности и небольшом размере. Из магнетита были вырезаны маленькие стрелы, которые подвешивались на тонкую иглу посередине. Так стали появляться первые маленькие компасы.

древний компас со стрелой

Конечно, древние цивилизации еще не знали, что такое север и юг. Поэтому одну сторону магнетита они назвали Северным полюсом, а противоположный конец – Южным. Названия на английском языке очень легко запомнить, если кто-то видел американский мультфильм «Южный парк», он же Южный парк).

южный парк

Магнитные линии и магнитный поток

Магнитные силовые линии были обнаружены экспериментально вокруг магнита. Эти магнитные линии создают так называемое магнитное поле.

силовые линии магнитного поля

Как видно на рисунке, концентрация магнитных силовых линий на краях магнита намного больше, чем в центре. Это говорит о том, что магнитное поле наиболее сильное у краев магнита, а в центре оно практически равно нулю. Направление силовых линий магнитного поля – это направление с севера на юг.

Ошибочно думать, что магнитные силовые линии начинают свое движение на Северном полюсе и заканчивают свою жизнь на Южном полюсе. Это неверно. Магнитные линии: замкнутые и сплошные. В магните это будет выглядеть так.

замкнутые магнитные линии

Если соединить два противоположных полюса вместе, то возникнет притяжение магнитов

взаимодействие противоположных магнитных полей

Если подойти к одноименным столбам, то они будут отброшены

взаимодействие одинаковых полюсов магнита

Итак, ниже приведены важные свойства магнитных силовых линий.

  • Магнитные линии не поддаются гравитации.
  • Никогда не перекрывайте друг друга.
  • Всегда формируйте замкнутые петли.
  • У них есть точное направление с севера на юг.
  • Чем выше концентрация силовых линий, тем сильнее магнитное поле.
  • Слабая концентрация силовых линий указывает на слабое магнитное поле.

Магнитные силовые линии, образующие магнитное поле, также называют магнитным потоком.

Итак, давайте посмотрим на две цифры и ответим на вопрос, где плотность магнитного потока будет максимальной? Цифра «а» или цифра «б”?

плотность магнитного потока

Мы видим, что на рисунке «а» магнитных силовых линий немного, а на рисунке «б» их концентрация намного выше. Следовательно, мы можем сделать вывод, что плотность магнитного потока на рисунке «b» больше, чем на рисунке «a”.

В физике формула для магнитного потока записывается как

формула магнитного потока

где это находится

F – магнитный поток, Вебер

B – плотность магнитного потока, Тесла

a – угол между перпендикуляром n (чаще называемым нормальным) и плоскостью S, в градусах

S – площадь, через которую проходит магнитный поток, м2

магнитный поток

Что такое 1 Вебер? Вебер – это магнитный поток, который создается индукционным полем в 1 тесла на площади 1 м2, расположенной перпендикулярно направлению магнитного поля.

Магнитное поле проводника с током

Оказывается, если электрический ток проходит через проводник, вокруг него образуется магнитное поле.

правило буравчика

Здесь можно вспомнить известное правило буравчика, но для наглядности я бы предпочел использовать правило самореза, так как почти каждый хоть раз в жизни вкручивал болт или саморез.

саморез

Закручиваем по часовой стрелке – винт идет вниз. В нашем случае он показывает направление электрического тока. Движение наших рук показывает направление силовых линий магнитного поля. Все так же, когда начинаем откручивать саморез. Он начинает подниматься, то есть в нашем случае показывает направление электрического тока, и наша рука в этот момент рисует направление силовых линий магнитного поля в воздухе.

Также часто в учебниках физики можно увидеть, что направление электрического тока от нас нарисовано кружком с крестиком, а к нам – кружком с точкой. В этом случае мы снова представляем себе саморез и уже в голове увидим направление магнитного поля.

направление электрического тока

Как вы думаете, что будет, если сделать такую ​​петлю из проволоки? Что изменится в этом случае?

сумма магнитного поля

Рассмотрим этот случай подробнее. Итак, в этой плоскости оба проводника создают магнитное поле, поэтому теоретически они должны отталкивать друг друга. Но если они хорошо защищены, тогда начинается самое интересное. Давайте посмотрим, как это выглядит с высоты птичьего полета.

сумма магнитных полей

Как видите, в области, где складываются магнитные силовые линии, плотность магнитного потока зашкаливает.

Правило правой руки

«Правило правой руки» помогает определить, в каком направлении будет двигаться индукционный ток. Расшифровка этого метода, придуманного для запоминания, выглядит следующим образом:

  • правая рука расположена в МП так, чтобы ладонь находилась под углом 90 ° к магнитным силовым линиям;
  • большой палец направлен в сторону движения проводника.

Индукционный ток проходит там, где указывают четыре пальца.

Проводящая рамка в магнитном поле

Явление электромагнитной индукции состоит в том, что при изменении поля, пронизывающего проводящую рамку или катушку, в ней возникает электродвижущая сила (ЭДС):

Электромагнитная индукция, эксперимент Фарадея

Рис. 1. Электромагнитная индукция, эксперимент Фарадея.

Энергия магнитного поля, используемая в этом эксперименте, характеризуется магнитной индукцией. Однако при попытке описать наблюдаемое явление оказалось, что одного этого значения недостаточно.

Если мы запишем в таблицу значения ЭДС, индуцированной магнитным полем, имеющим одинаковую плотность магнитных линий в разных условиях, то окажется, что ЭДС, возникающая в квадратной рамке, имеет гораздо большее значение, чем ЭДС в рама длинная и узкая (по периметру).

И самая большая ЭДС возникает в круглом цикле.

Причиной тому была разная «зона покрытия» шасси. Длинная узкая область кадра невелика, она «закрывает» небольшое «поле» и ЭДС внутри нее также мала. Квадратная рамка имеет наибольшую площадь с тем же периметром, а круглое кольцо – наибольшую, следовательно, рамка «покрывает» большее «количество поля», и ЭДС в этом кадре также больше.

Не менее важной оказалась ориентация рамки относительно направления магнитного поля. Наибольшая ЭДС возникает, если проводящая рамка перпендикулярна линиям магнитной индукции. Если плоскость кадра параллельна этим линиям, то, независимо от его площади и силы магнитного поля, ЭДС не будет отображаться в кадре.

Понятие магнитного потока

Таким образом, для описания явления электромагнитной индукции было введено понятие «магнитный поток», который характеризует «охват поля» рамкой. Эта концепция объединяет все величины, от которых зависит наведенная ЭДС в кадре: индукция поля, площадь и ориентация кадра. Большая греческая буква Ф (фи) используется для обозначения):

$$ Ф = Bscos alfa$

Следовательно, магнитный поток представляет собой величину, равную произведению индукции магнитного поля, площади проводящей цепи и косинуса угла между нормалью к цепи и направлением линий индукции.

Магнитный поток Ф = Вч

Рис. 2. Магнитный поток Ф = Вч.

Из приведенной выше формулы магнитного потока можно вывести определение его единицы – Вебера (Вб):

$$ 1Wb = 1T × 1m ^ 2 × cos alpha$,

то есть магнитный поток 1 Вебера – это магнитный поток, проходящий через рамку площадью 1 квадратный метр, которая ориентирована перпендикулярно линиям однородного магнитного поля с индукцией 1 Тесла.

Магнитный поток зависит от

Рис. 3. Магнитный поток зависит от…

Чтобы понять термин «магнитный поток», вы можете представить аналогию с обычным потоком воды. Расход воды, как правило, зависит от давления воды (аналог индукции) и площади поперечного сечения трубы (аналог площади каркаса), а поскольку вода, в отличие от магнитного поля, является всегда заключен в трубку, поток воды всегда направлен через сечение трубки, а значение косинуса в формуле всегда равно единице.

Теорема Гаусса для магнитной индукции

Что является источником магнитного поля.

Великий немецкий ученый Карл Гаусс, отличившийся в математике, физике и астрономии, вывел закон (теорему) в области магнетизма. Он показал, что в отличие от электрического поля, создаваемого электрическими зарядами, МП не создается магнитными зарядами. Их просто нет в классической электродинамике.

Информация Теорема Гаусса принадлежит к основным законам электродинамики и является частью системы уравнений Максвелла. Он описывает соотношение между потоком напряженности электрического поля, которое проникает через произвольную замкнутую поверхность, и суммой зарядов, помещенных в объем, очерченный этой поверхностью. Сумма выражается в алгебраической форме.

По сравнению с магнитной индукцией поток B →, проходящий через замкнутую поверхность S, имеет нулевое значение.

Квантование магнитного потока

В 1961 году было практически установлено, что если направить магнитный поток через кольцевой сверхпроводник, через который протекает электричество, величина будет кратна кванту потока Φ0 = h / 2e = 2,067833758 * 10-15Vb. Это значение СИ.

Этот эксперимент провели американцы Дивер и Фэрбэнк. Они квантовали с помощью полой трубки, пропуская через нее круговые токи сверхпроводящей природы. Их квантовый результат оказался вдвое меньше. Это было связано с тем, что электроны в сверхпроводящей ситуации расщепляются на пары. Частицы образовали две с зарядом 2е. Именно движение этих пар определяет природу сверхпроводящего тока.

Довожу до вашего сведения. Сверхпроводники – это материалы, в которых сопротивление резко падает при падении температуры до определенного значения. Он практически равен нулю, поэтому можно говорить о сверхпроводящих свойствах. Металлы, которые являются отличными проводниками – золото, серебро, платина, в таких условиях не приобретают сверхпроводящих свойств.

Правило Ленца

Магнитный поток, изменение которого приводит к появлению в цепи индукционного тока, назовем внешним магнитным потоком. И то же магнитное поле, которое создает этот магнитный поток, мы будем называть его внешним магнитным полем.

Зачем нам эти термины? Дело в том, что возникающий в цепи индукционный ток создает собственное магнитное поле, которое по принципу суперпозиции добавляет к внешнему магнитному полю.

В результате, наряду с внешним магнитным потоком, через контур будет проходить собственный магнитный поток, создаваемый магнитным полем индукционного тока.

Оказывается, эти два магнитных потока – внутренний и внешний – тесно связаны друг с другом.

Правило Ленца. Индукционный ток всегда имеет такое направление, что его магнитный поток предотвращает изменение внешнего магнитного потока.

Правило Ленца позволяет найти направление индукционного тока в любой ситуации.

Рассмотрим несколько примеров применения правила Ленца.

Предположим, что границу пересекает магнитное поле, которое со временем увеличивается (рис. (3)). Например, мы приближаем магнит к границе снизу, северный полюс которого в данном случае обращен вверх, к границе.

Магнитный поток через контур увеличивается. Индукционный ток будет иметь такое направление, чтобы создаваемый им магнитный поток предотвращал увеличение внешнего магнитного потока. Для этого магнитное поле, создаваемое индукционным током, должно быть направлено против внешнего магнитного поля.

Индукционный ток течет против часовой стрелки, если смотреть со стороны создаваемого им магнитного поля. В этом случае ток будет направлен по часовой стрелке, если смотреть сверху, со стороны внешнего магнитного поля, как показано на (Рис. (3)).

Рис. 3. Магнитный поток увеличивается

Теперь предположим, что магнитное поле, входящее в цепь, со временем уменьшается (рис. 4). Например, мы удаляем направленный вниз магнит с пути, и северный полюс магнита указывает на путь.

Рис. 4. Магнитный поток уменьшается

Магнитный поток через цепь уменьшается. Индукционный ток будет иметь такое направление, чтобы его собственный магнитный поток поддерживал внешний магнитный поток, предотвращая его уменьшение. Для этого магнитное поле индукционного тока должно быть направлено в том же направлении, что и внешнее магнитное поле.

В этом случае индукционный ток будет течь против часовой стрелки, если смотреть сверху, со стороны обоих магнитных полей.

В чем измеряется магнитный поток

В случае неоднородного магнитного поля S не будет плоской, и плоскость может быть разделена на элементарные области dS, считающиеся плоскими, поле которых также предполагается однородным. Магнитный поток dΦ определяется через эту поверхность. Регистрация будет проходить в форме:

dΦ = BdScos α = B → dS→.

Найдите полный поток через поверхность S:

Φ = SBdScos α = ∫SB → dS→.

Основной единицей измерения магнитного потока в системе СИ является Вебер (Вб). 1 Втб = 1 тл1 м2.

Связь магнитного потока и работы сил магнитного поля

Элементарная работа δA, совершаемая силами магнитного поля, выражается через элементарное изменение потока вектора магнитной индукции dΦ:

A = IdΦ.

Если проводник с током совершает последнее движение, сила тока постоянна, поэтому работа сил поля равна:

A = IΦ2-Φ1, где Φ1 обозначается потоком через кольцо в начале движения, Φ2 – поток через кольцо в конце движения.

Теорема Гаусса для магнитного поля

Величина полного магнитного потока через замкнутую поверхность S равна нулю:

∮B → dS → = 0.

Выражение ∮B → dS → = 0 справедливо для любого магнитного поля. Это уравнение считается аналогом теоремы Остроградского-Гаусса в вакуумной электростатике:

E → dS → = qε0.

Запись ∮B → dS → = 0 указывает на то, что источником магнитного поля являются не магнитные заряды, а электрические токи.

Вам нужна помощь учителя? Опишите задачу – и наши специалисты вам помогут! Опишите задачу Пример 1

дан бесконечно длинный прямой проводник с током I, возле которого стоит квадратная рамка. Через него проходит ток с силой I. Сторона рамы – это. Он находится в одной плоскости с проводом, как показано на рисунке 2. Расстояние от ближайшей стороны рамки до проводника равно b. Найдите работу магнитной силы, когда снимете рамку с поля. Учитывайте постоянные токи.

Теорема Гаусса для магнитного поля

Фигура 2

Решение

Индукция магнитного поля длинного проводника с током в той части, где расположена квадратная рамка, направлена ​​на нас.

необходимо учитывать наличие рамки с током в неоднородном поле, что означает уменьшение магнитной индукции с удалением от провода.

Возьмем за основу формулу магнитного потока и работы, которая их связывает:

A = I’Φ2-Φ1 (1.1), где I ‘принимается за ток в рамке, Φ1 – как поток через квадратную рамку с расстоянием от ее стороны до провода, равным b. 2 = 0. Это связано с тем, что конечное положение кадра находится вне магнитного поля, как задано условием. Отсюда следует, что выражение для формулы (1.1) изменится:

А = -I’Ф1 (1.2).

Переходим к нормали n → и выбираем ее направление относительно контура квадрата относительно нас, используя правило правого винта. Отсюда следует, что для всех элементов поверхности, ограниченных границей квадратной рамки, угол между нормалью n → и вектором B → равен. Формула обтекания поверхности рамы на расстоянии x от проволоки примет вид:

dΦ = -BdS = -B a dx = -μ02πIldxx (1.3) величина индукции магнитного поля бесконечно длинного проводника с током силой I будет:

B = μ02πxIl (1.4).

Отсюда следует, что для нахождения всего потока из (1.3) потребуется:

1 = ∫S-μ02πIldxx = -μ02πIl∫bb + adxx = -μ02πIllnb + ab (1.5).

Подставим формулу (1.5) в (1.2). Работа, которую вы ищете, приравнивается к:

А = I’μ02πIllnb + ab.

Ответ: A = μ02πII’l lnb + ab.

Пример 2

Найдите силу, действующую на раму из предыдущего примера.

Решение

Чтобы найти необходимую силу, действующую на квадратную рамку с током в поле длинного провода, предположим, что под действием магнитной силы рамка смещается на небольшое расстояние dx. Мы говорим о производительности труда, равной:

δA = Fdx (2.1).

Элементарная работа δA может быть выражена как:

δA = i dΦ (2.2).

Сделаем то же самое с силой, используя формулы (2.1), (2.2). У нас есть:

Fdx = Я Φ → F = Я Φdx (2.3).

Воспользуемся выражением, полученным в примере 1:

dΦ = -μ02πIldxx → dΦdx = -μ02πIlx (2.4).

Заменим dΦdx в (2.3). У нас есть:

F = I’μ02πIlx (2.5).

Каждый элемент контура квадратной рамки находится под действием силы (силы Ампера). Отсюда следует, что на каркас действуют 4 силы и что стороны AB и DC равны по размеру и противоположны по направлению. Выражение принимает вид:

FAB → + FDC → = 0 (2.6), т.е их сумма равна нулю. Тогда будет записано значение результирующей силы, приложенной к контуру:

F → = FAD → + FBC → (2.6).

Используя правило левой руки, получаем направление этих сил по прямой в противоположных направлениях:

F = FAD-FBC (2.7).

Ищем силу FAD, действующую на сторону AD, по формуле (2.5), где x = b:

FAD = Они равны 02πIlb (2,8).

Значение FBC будет:

FBC = I’μ02πIlb + a (2.9).

Чтобы найти необходимую силу:

F = I’μ02πIlb-I’μ02πIlb + a = II’μ0l2π1b-1b + a.

Ответ: F = II’μ0l2π1b-1b + a. Магнитные силы толкают текущую рамку до тех пор, пока она не займет исходную ориентацию относительно поля провода.

Постоянные магниты

Постоянные магниты могут действовать как источник магнитного поля (МП). Они сделаны из магнетита. Это естественно известно как оксид железа. Это черный минерал с молекулярной структурой FeO · Fe2O3. Свойства магнитов известны давно. У магнитов два полюса: северный и южный.

Постоянные магниты можно классифицировать по следующим критериям:

  • материал, из которого изготовлен магнит;
  • модуль;
  • сфера использования.

Магниты с постоянными полюсами доступны в различных материалах:

  • ферриты – прессованные изделия из порошков оксида железа и других оксидов металлов;
  • редкоземельные элементы – нодим (NdFeB), самарий (SmCo), литье (металлические сплавы), полимер (магнитопласты).

Форма магнитов очень разная:

  • цилиндрические (прямоугольные);
  • подкова;
  • кольцевая;
  • в форме диска.

Важно! В зависимости от формы положение полюсов и направление магнитных линий вблизи поля соответственно меняются.

Направление линий МП в зависимости от формы магнита

Постоянные магниты широко используются в различных отраслях народного хозяйства:

  • МРТ – медицинский прибор для диагностики человеческого организма;
  • жесткие диски в современных компьютерах;
  • в радиотехнике, при производстве громкоговорителей;
  • изготовление декоративных украшений с использованием магнитов на полимерной основе.

В двигателях постоянного тока эти магниты встроены в корпус индуктора.

Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция – явление возникновения тока в замкнутой проводящей цепи при изменении пронизывающего ее магнитного потока.

Явление электромагнитной индукции было открыто М. Фарадеем.

Майкл Фарадей провел серию экспериментов, которые помогли раскрыть явление электромагнитной индукции.

Время опыта. Две катушки были намотаны на токонепроводящей основе: витки первой катушки располагались между витками второй. Витки одной катушки были замкнуты на гальванометр, а другая была подключена к источнику тока.

Когда ключ был закрыт и ток прошел через вторую катушку, в первой появился импульс тока. Когда ключ был открыт, также наблюдался импульс тока, но ток через гальванометр протекал в обратном направлении.

Опыт два. Первая катушка была подключена к источнику тока, а вторая – к гальванометру. В этом случае вторая катушка переместилась относительно первой. При приближении или удалении катушки регистрировался ток.

Опыт три. Катушка закрывается к гальванометру, и магнит приближается (расширяется) относительно катушки

опыт

Вот что показали эти эксперименты:

  • Индукционный ток возникает только при изменении линий магнитной индукции.
  • Направление тока будет разным при увеличении количества линий и при их уменьшении.
  • Сила индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока. Само поле может меняться или граница может двигаться в неоднородном магнитном поле.
Почему возникает индукционный ток?

Ток в цепи может существовать, когда на свободные заряды действуют внешние силы. Работа этих сил по перемещению одиночного положительного заряда по замкнутой цепи равна ЭДС.

Это означает, что при изменении количества магнитных линий на граничной поверхности в ней появляется ЭДС, которая называется ЭДС индукции.

Закон электромагнитной индукции

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея) звучит так:

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока на поверхности, ограниченной кольцом.

Математически это можно описать формулой:

Закон Фарадея

закон Фарадея

Ɛi – индукционная ЭДС В

ΔФ / Δt – скорость изменения магнитного потока Вт / с

Знак «-» в формуле позволяет учитывать направление индукционного тока. Индукционный ток в замкнутой цепи всегда направлен так, что магнитный поток поля, создаваемого этим током через поверхность, ограниченную кольцом, уменьшает те изменения поля, которые вызывают появление индукционного тока.

Если цепь состоит из N витков (т.е это катушка), ЭДС индукции будет рассчитываться следующим образом.

Закон Фарадея для цепи из N витков

закон Фарадея для контура

Ɛi – индукционная ЭДС В

ΔФ / Δt – скорость изменения магнитного потока Вт / с

N – количество оборотов –

Сила индукционного тока в замкнутом токопроводящем контуре с сопротивлением R​:

Закон Ома для проводящей цепи

Закон Ома

Ɛi – индукционная ЭДС В

I – сила индукционного тока [А]

R – сопротивление цепи [Ом]

Если проводник длины l будет двигаться со скоростью v в постоянном однородном магнитном поле с индукцией B, ЭДС электромагнитной индукции будет равна:

Индукционная ЭДС для движущегося проводника

Индукция ЭДС

Ɛi – индукционная ЭДС В

B – магнитная индукция [Тл]

v – скорость проводника [м / с]

l – длина жилы [м]

Возникновение индукционного электромагнитного поля в проводнике, движущемся в магнитном поле, объясняется действием силы Лоренца на свободные заряды в движущихся проводниках. В этом случае сила Лоренца играет роль внешней силы.

Проводник, движущийся в магнитном поле, по которому протекает индукционный ток, испытывает магнитное торможение. Полная работа силы Лоренца равна нулю.

Количество тепла в цепи выделяется как за счет работы внешней силы, которая сохраняет скорость проводника неизменной, так и за счет уменьшения кинетической энергии проводника.

Изменение магнитного потока, попадающего в замкнутый контур, может происходить по двум причинам:

  • из-за движения цепи или ее частей в постоянном магнитном поле с течением времени. Это тот случай, когда проводники, а вместе с ними и носители свободного заряда движутся в магнитном поле
  • из-за изменения во времени магнитного поля с неподвижным контуром. В этом случае возникновение индукционной ЭДС уже нельзя объяснить действием силы Лоренца. Явление электромагнитной индукции в неподвижных проводниках, возникающее при изменении окружающего магнитного поля, также описывается формулой Фарадея

Следовательно, явления индукции в подвижных и неподвижных проводниках протекают одинаково, но физическая причина возникновения индукционного тока в этих двух случаях оказывается различной:

  • в случае движущихся проводников ЭДС индукции возникает из-за силы Лоренца
  • в случае неподвижных проводников ЭДС индукции является следствием действия вихревого электрического поля на свободные заряды, возникающего при изменении магнитного поля.

Соленоид

Но что, если вы сделаете много, много таких циклов? Возьмите круглую шпульку, намотайте на нее нить и снимите шпульку. У нас должно получиться что-то вроде этого.

соленоид

Если вы приложите к этой катушке постоянное напряжение, магнитные силовые линии будут выглядеть следующим образом.

плотность магнитного потока соленоида

Посмотрите на сумасшедшую плотность магнитного потока внутри такой катушки! Получается, что из каждого цикла суммируется магнитное поле, что в конечном итоге обеспечивает такую ​​плотность магнитного потока. Эта катушка также называется катушкой индуктивности или соленоида.

Вот также диаграмма, показывающая, как магнитные силовые линии складываются в соленоид.

принцип работы соленоида

Плотность магнитного потока зависит от силы тока, протекающего через соленоид. Для увеличения плотности магнитного потока достаточно намотать на катушки еще больше катушек и вставить сердечник из специального материала – феррита.

многообмоточная катушка

Если в электрических цепях есть такое понятие, как ЭДС – электродвижущая сила, то в магнитных цепях есть ее аналог – МДФ – магнитодвижущая сила. Магнитодвижущая сила выражается как ток, протекающий через катушку из N витков, и выражается в ампер-витках.

многообмоточная катушка

где это находится

I – ток в катушке, Ампер

N – количество витков катушки, шт)

Еще рекомендую посмотреть очень простой и интересный видеоролик о магнитном поле.

Видео

Оцените статью
radiochipi.ru
Adblock
detector