Mărimea fluxului magnetic este determinată de formula. Flux de inducție magnetică

Ce este fluxul magnetic?

Pentru a da o formulare cantitativă precisă a legii inductie electromagnetica Faraday, trebuie să introduceți o nouă cantitate - fluxul vectorului de inducție magnetică.

Vectorul de inducție magnetică caracterizează câmpul magnetic în fiecare punct din spațiu. Puteți introduce o altă cantitate care depinde de valorile vectorului nu într-un punct, ci în toate punctele suprafeței delimitate de un contur plat închis.

Pentru a face acest lucru, luați în considerare un conductor (circuit) plat închis, care delimitează o suprafață de zonă S și plasat într-un câmp magnetic uniform (Fig. 2.4). Normala (vectorul al cărui modul este egal cu unitatea) la planul conductorului formează un unghi cu direcția vectorului de inducție magnetică. Fluxul magnetic Ф (fluxul vectorului de inducție magnetică) printr-o suprafață a ariei S este o valoare egală cu produsul dintre mărimea vectorului de inducție magnetică de aria S și cosinusul unghiului dintre vectori și:

Produsul este o proiecție a vectorului de inducție magnetică pe normala la planul de contur. De aceea

Cu cât valoarea lui B n și S este mai mare, cu atât este mai mare valoarea lui F se numește „flux magnetic” prin analogie cu fluxul de apă, care este mai mare cu cât viteza curgerii apei și aria secțiunii transversale sunt mai mari. a conductei.

Fluxul magnetic poate fi interpretat grafic ca o valoare proporțională cu numărul de linii de inducție magnetică care pătrund pe o suprafață a ariei S.

Unitate flux magnetic este Weber. 1 weber (1 Wb) este creat de un câmp magnetic uniform cu o inducție de 1 T printr-o suprafață cu o suprafață de 1 m 2 situată perpendicular pe vectorul de inducție magnetică.

Fluxul magnetic depinde de orientarea suprafeței în care pătrunde câmpul magnetic.

Informații generale despre fluxul magnetic

Lecția de fizică de astăzi este dedicată subiectului fluxului magnetic. Pentru a oferi o formulare cantitativă exactă a legii lui Faraday a inducției electromagnetice, va trebui să introducem o nouă mărime, care se numește de fapt flux magnetic sau flux al vectorului de inducție magnetică.

Din clasele anterioare știți deja că câmpul magnetic este descris de vectorul de inducție magnetică B. Pe baza conceptului de vector de inducție B, putem găsi fluxul magnetic. Pentru a face acest lucru, vom lua în considerare un conductor sau un circuit închis cu aria S. Să presupunem că un câmp magnetic uniform cu inducție B trece prin acesta valoarea produsului modulului vectorului de inducție magnetică B cu aria circuitului S și pe cosul unghiului dintre vectorul B și cosul normal alfa:

În general, tu și cu mine am ajuns la concluzia că, dacă plasezi un circuit purtător de curent într-un câmp magnetic, atunci toate liniile de inducție ale acestui camp magnetic va trece prin circuit. Adică, putem spune cu siguranță că linia de inducție magnetică este această inducție foarte magnetică, care este situată în fiecare punct al acestei linii. Sau putem spune că liniile de inducție magnetică sunt fluxul vectorului de inducție de-a lungul spațiului limitat și descris de aceste linii, adică fluxul magnetic.

Acum să ne amintim cu ce este egală o unitate de flux magnetic:

Direcția și cantitatea fluxului magnetic

Dar mai trebuie să știți că fiecare flux magnetic are propria sa direcție și valoare cantitativă. În acest caz, putem spune că circuitul pătrunde într-un anumit flux magnetic. Și, de asemenea, trebuie remarcat faptul că mărimea fluxului magnetic depinde de dimensiunea circuitului, adică de ce marime mai mare circuit, cu atât fluxul magnetic va trece prin el mai mare.

Aici putem rezuma și spune că fluxul magnetic depinde de aria spațiului prin care trece. Dacă, de exemplu, luăm un cadru fix de o anumită dimensiune, care este pătruns de un câmp magnetic constant, atunci în acest caz fluxul magnetic care trece prin acest cadru va fi constant.

Pe măsură ce puterea câmpului magnetic crește, inducția magnetică va crește în mod natural. În plus, mărimea fluxului magnetic va crește proporțional în funcție de mărimea crescută a inducției.

Sarcina practică

1. Priviți cu atenție această figură și răspundeți la întrebarea: Cum se poate schimba fluxul magnetic dacă circuitul se rotește în jurul axei OO?

2. Cum credeți că se poate schimba fluxul magnetic dacă luăm o buclă închisă, care este situată la un anumit unghi față de liniile de inducție magnetică și aria sa este redusă la jumătate, iar modulul vectorial este mărit de patru ori?
3. Uită-te la opțiunile de răspuns și spune-mi cum ar trebui să fie orientat cadrul într-un câmp magnetic uniform, astfel încât fluxul prin acest cadru să fie zero? Care răspuns este corect?

4. Priviți cu atenție desenul circuitelor reprezentate I și II și dați un răspuns, cum se poate schimba fluxul magnetic atunci când se rotesc?

5. Ce crezi că determină direcția curentului de inducție?
6. Care este diferența dintre inducția magnetică și fluxul magnetic? Numiți aceste diferențe.
7. Numiți formula fluxului magnetic și mărimile incluse în această formulă.
8. Ce metode de măsurare a fluxului magnetic cunoașteți?

Este interesant de știut

Știați că creșterea activității solare afectează câmpul magnetic al Pământului și aproximativ la fiecare unsprezece ani și jumătate crește atât de mult încât poate perturba comunicațiile radio, poate cauza funcționarea defectuoasă a busolei și poate afecta negativ bunăstarea umană. Astfel de procese se numesc furtuni magnetice.

Myakishev G. Ya., Fizică. Clasa a XI-a: educațională. pentru invatamantul general instituţii: de bază şi de profil. niveluri / G. Ya Myakishev, B. V. Bukhovtsev, V. M. Charugin; editat de V. I. Nikolaeva, N. A. Parfentieva. - Ed. a XVII-a, revizuită. si suplimentare - M.: Educaţie, 2008. - 399 p.: ill.

Flux magnetic (flux de linii de inducție magnetică) prin contur este numeric egal cu produsul mărimii vectorului de inducție magnetică de aria limitată de contur și de cosinusul unghiului dintre direcția vectorului de inducție magnetică și normala la suprafața limitată de acest contur.

Formula pentru lucrul forței Amperi atunci când un conductor drept se mișcă cu DCîntr-un câmp magnetic uniform.

Astfel, munca efectuată de forța lui Ampere poate fi exprimată în termeni de curent în conductorul deplasat și modificarea fluxului magnetic prin circuitul în care este conectat acest conductor:

Inductanța buclei.

Inductanţă - fizic o valoare egală numeric cu fem-ul autoinductiv care apare în circuit atunci când curentul se modifică cu 1 Amper într-o secundă.
Inductanța poate fi calculată și folosind formula:

unde Ф este fluxul magnetic prin circuit, I este puterea curentului din circuit.

Unități SI ale inductanței:

Energia câmpului magnetic.

Un câmp magnetic are energie. La fel cum un condensator încărcat are o rezervă energie electrica, în bobina prin spirele căreia curge curent, există o rezervă de energie magnetică.

Inductie electromagnetica.

Inductie electromagnetica - fenomen de apariţie curent electricîntr-o buclă închisă când fluxul magnetic care trece prin el se modifică.

Experimentele lui Faraday. Explicația inducției electromagnetice.

Dacă aduceți un magnet permanent aproape de bobină sau invers (Fig. 3.1), în bobină va apărea un curent electric. Același lucru se întâmplă cu două bobine strâns distanțate: dacă o sursă de curent alternativ este conectată la una dintre bobine, atunci și cealaltă va experimenta curent alternativ, dar acest efect se manifestă cel mai bine dacă două bobine sunt conectate cu un miez

Conform definiției lui Faraday, aceste experimente au următoarele în comun: dacă fluxul vectorului de inducție care pătrunde într-un circuit închis, conducător, se modifică, atunci în circuit apare un curent electric.

Acest fenomen se numește fenomen inductie electromagnetica , iar curentul este inducţie. În acest caz, fenomenul este complet independent de metoda de modificare a fluxului vectorului de inducție magnetică.

Formula e.m.f. inductie electromagnetica.

emf indus într-o buclă închisă este direct proporțională cu viteza de schimbare a fluxului magnetic prin aria limitată de această buclă.

regula lui Lenz.

regula lui Lenz

Curentul indus care apare într-un circuit închis cu câmpul său magnetic contracarează modificarea fluxului magnetic care îl provoacă.

Auto-inducția, explicația ei.

Auto-inducție- fenomenul de apariție a FEM indusă într-un circuit electric ca urmare a unei modificări a intensității curentului.

Închiderea circuitului
Când există un scurtcircuit în circuitul electric, curentul crește, ceea ce determină o creștere a fluxului magnetic în bobină, și apare un câmp electric vortex, îndreptat împotriva curentului, adică. În bobină apare o f.e.m. de auto-inducție, împiedicând creșterea curentului în circuit (câmpul vortex inhibă electronii).
Ca urmare, L1 se aprinde mai târziu decât L2.

Circuit deschis
Când circuitul electric este deschis, curentul scade, are loc o scădere a fluxului în bobină și apare un câmp electric vortex, dirijat ca un curent (încercând să mențină aceeași putere a curentului), adică. În bobină apare o f.e.m. autoindusă, menținând curentul în circuit.
Ca rezultat, L clipește puternic când este oprit.

în electrotehnică, fenomenul de autoinducție se manifestă atunci când circuitul este închis (curentul electric crește treptat) și când circuitul este deschis (curentul electric nu dispare imediat).

Formula e.m.f. autoinducere.

EMF auto-inductivă împiedică creșterea curentului atunci când circuitul este pornit și scăderea curentului când circuitul este deschis.

Prima și a doua prevedere ale teoriei câmpului electromagnetic a lui Maxwell.

1. Orice s-a mutat câmp electric generează un câmp magnetic vortex. Un câmp electric alternativ a fost numit de Maxwell deoarece, ca un curent obișnuit, produce un câmp magnetic. Un câmp magnetic turbionar este generat atât de curenții de conducție Ipr (sarcini electrice în mișcare), cât și de curenții de deplasare (în mișcare). câmp electric E).

Prima ecuație a lui Maxwell

2. Orice câmp magnetic deplasat generează un câmp electric vortex (legea de bază a inducției electromagnetice).

A doua ecuație a lui Maxwell:

Radiatie electromagnetica.

Unde electromagnetice, radiații electromagnetice- o perturbare (schimbare de stare) a câmpului electromagnetic care se propagă în spațiu.

3.1. Val - Acestea sunt vibrații care se propagă în spațiu în timp.
Unde mecanice se poate răspândi numai într-un mediu (substanță): într-un gaz, într-un lichid, într-un solid. Sursa undelor sunt corpurile oscilante care creează deformarea mediului în spațiul înconjurător. O condiție necesară pentru apariția undelor elastice este apariția în momentul perturbării mediului de forțe care îl împiedică, în special, elasticitatea. Ele tind să apropie particulele învecinate atunci când se depărtează și să le împingă una de cealaltă când se apropie. Forțele elastice, care acționează asupra particulelor îndepărtate de sursa perturbației, încep să le dezechilibreze. Unde longitudinale caracteristic numai mediilor gazoase şi lichide, dar transversal– și la solide: motivul pentru aceasta este că particulele care alcătuiesc aceste medii se pot mișca liber, deoarece nu sunt fixate rigid, spre deosebire de solide. În consecință, vibrațiile transversale sunt fundamental imposibile.

Undele longitudinale apar atunci când particulele mediului oscilează, orientate de-a lungul vectorului de propagare a perturbației. Undele transversale se propagă într-o direcție perpendiculară pe vectorul de impact. Pe scurt: dacă într-un mediu deformarea cauzată de o perturbare se manifestă sub formă de forfecare, întindere și compresiune, atunci vorbim de un corp solid pentru care atât longitudinal cât și unde transversale. Dacă apariția unei schimbări este imposibilă, atunci mediul poate fi oricare.

Fiecare val se deplasează cu o anumită viteză. Sub viteza undei înțelege viteza de propagare a perturbației. Deoarece viteza unei unde este o valoare constantă (pentru un mediu dat), distanța parcursă de undă este egală cu produsul dintre viteză și timpul de propagare a acesteia. Astfel, pentru a găsi lungimea de undă, trebuie să înmulțiți viteza undei cu perioada de oscilație din ea:

Lungime de undă - distanta dintre doua puncte cele mai apropiate unul de altul in spatiu, in care vibratiile apar in aceeasi faza. Lungimea de undă corespunde perioadei spațiale a undei, adică distanța pe care „parcurge” un punct cu fază constantă într-un interval de timp egal cu perioada de oscilație, prin urmare

Numărul valului(numit si frecvența spațială) este raportul 2 π radian la lungimea de undă: analogul spațial al frecvenței circulare.

Definiție: numărul de undă k este rata de creștere a fazei de undă φ după coordonatele spațiale.

3.2. Val de avion - o undă al cărei front are forma unui plan.

Frontul unei unde plane are dimensiuni nelimitate, vectorul viteză a fazei este perpendicular pe front. O undă plană este o soluție specială a ecuației de undă și un model convenabil: o astfel de undă nu există în natură, deoarece frontul unei undă plană începe la și se termină la , ceea ce, evident, nu poate exista.

Ecuația oricărei unde este o soluție ecuație diferențială, numit val. Ecuația de undă pentru funcție se scrie astfel:

Unde

· - operator Laplace;

· - functia ceruta;

· - raza vectorului punctului dorit;

· - viteza undei;

· - timp.

suprafața valului - locul geometric al punctelor care suferă perturbări ale coordonatei generalizate în aceeași fază. Caz special suprafața de undă - front de undă.

A) Val de avion este o undă ale cărei suprafețe de undă sunt o colecție de plane paralele între ele.

B) Undă sferică este o undă ale cărei suprafețe de undă sunt o colecție de sfere concentrice.

Ray- suprafata de linie, normala si val. Direcția de propagare a undelor se referă la direcția razelor. Dacă mediul de propagare a undelor este omogen și izotrop, razele sunt drepte (și dacă unda este plană, sunt drepte paralele).

Conceptul de rază în fizică este de obicei folosit doar în optică geometrică și acustică, deoarece atunci când apar efecte care nu sunt studiate în aceste direcții, sensul conceptului de rază se pierde.

3.3. Caracteristicile energetice ale undei

Mediul în care se propagă unda are energie mecanică, constând din energii mișcare oscilatorie toate particulele sale. Energia unei particule cu masa m 0 se găsește prin formula: E 0 = m 0 Α 2ω 2/2. O unitate de volum a mediului conține n = p/m 0 particule (ρ - densitatea mediului). Prin urmare, o unitate de volum a mediului are energie w р = nЕ 0 = ρ Α 2ω 2 /2.

Densitatea energiei volumetrice(W р) - energia mișcării vibraționale a particulelor mediului conținute într-o unitate a volumului său:

Flux de energie(F) - o valoare egală cu energia transferată de o undă printr-o suprafață dată pe unitate de timp:

Intensitatea undei sau densitatea fluxului de energie(I) - o valoare egală cu fluxul de energie transferat de o undă printr-o unitate de suprafață perpendiculară pe direcția de propagare a undei:

3.4. Undă electromagnetică

Undă electromagnetică- procesul de propagare a unui câmp electromagnetic în spaţiu.

Condiție de apariție undele electromagnetice. Modificările câmpului magnetic apar atunci când curentul din conductor se schimbă, iar curentul din conductor se schimbă atunci când se schimbă viteza sarcini electriceîn ea, adică atunci când sarcinile se mișcă cu accelerație. În consecință, undele electromagnetice ar trebui să apară din mișcarea accelerată a sarcinilor electrice. Când viteza de încărcare este zero, există doar un câmp electric. La o viteză de încărcare constantă, apare un câmp electromagnetic. Odată cu mișcarea accelerată a unei sarcini, este emisă o undă electromagnetică, care se propagă în spațiu cu o viteză finită.

Undele electromagnetice se propagă în materie cu o viteză finită. Aici ε și μ sunt permeabilitățile dielectrice și magnetice ale substanței, ε 0 și μ 0 sunt constantele electrice și magnetice: ε 0 = 8,85419·10 –12 F/m, μ 0 = 1,25664·10 –6 H/m.

Viteza undelor electromagnetice în vid (ε = μ = 1):

Principalele caracteristici Radiația electromagnetică este în general considerată a fi frecvența, lungimea de undă și polarizarea. Lungimea de undă depinde de viteza de propagare a radiației. Viteza grupului de propagare a radiației electromagnetice în vid este egală cu viteza luminii în alte medii, această viteză este mai mică.

Radiația electromagnetică este de obicei împărțită în intervale de frecvență (vezi tabelul). Nu există tranziții ascuțite între intervale, acestea se suprapun uneori, iar granițele dintre ele sunt arbitrare. Deoarece viteza de propagare a radiației este constantă, frecvența oscilațiilor sale este strict legată de lungimea de undă în vid.

Interferența undelor. Valuri coerente. Condiții pentru coerența valurilor.

Lungimea căii optice (OPL) a luminii. Relația dintre diferența o.d.p. unde cu diferență în fazele oscilațiilor cauzate de unde.

Amplitudinea oscilației rezultate atunci când interferează două unde. Condiții pentru maximele și minimele de amplitudine în timpul interferenței a două unde.

Franjuri de interferență și model de interferență pe un ecran plat când este iluminat de două fante paralele înguste și lungi: a) lumină roșie, b) lumină albă.

1) INTERFERENȚA UNDELOR- o astfel de suprapunere a undelor în care amplificarea lor reciprocă, stabilă în timp, are loc în unele puncte din spațiu și slăbindu-se în altele, în funcție de relația dintre fazele acestor unde.

Conditiile necesare pentru a observa interferența:

1) undele trebuie să aibă aceleași (sau apropiate) frecvențe pentru ca imaginea rezultată din suprapunerea undelor să nu se modifice în timp (sau să nu se schimbe foarte repede pentru a putea fi înregistrată în timp);

2) undele trebuie să fie unidirecționale (sau să aibă o direcție similară); două unde perpendiculare nu vor interfera niciodată (încercați să adăugați două unde sinusoidale perpendiculare!). Cu alte cuvinte, undele adăugate trebuie să aibă vectori de undă identici (sau strâns dirijați).

Se numesc undele pentru care sunt îndeplinite aceste două condiții COERENT. Prima condiție este uneori numită coerență temporală, al doilea - coerență spațială.

Să luăm ca exemplu rezultatul adunării a două sinusoide unidirecționale identice. Vom varia doar schimbarea lor relativă. Cu alte cuvinte, adăugăm două unde coerente care diferă doar în fazele lor inițiale (fie sursele lor sunt deplasate una față de alta, fie ambele).

Dacă sinusoidele sunt amplasate astfel încât maximele (și minimele) lor să coincidă în spațiu, ele se vor amplifica reciproc.

Dacă sinusoidele sunt deplasate unul față de celălalt cu o jumătate de perioadă, maximele uneia vor cădea pe minimele celeilalte; sinusoidele se vor distruge reciproc, adică se va produce slăbirea lor reciprocă.

Matematic arată așa. Adăugați două valuri:

Aici x 1Și x 2- distanta de la sursele de unde pana la punctul din spatiu in care observam rezultatul suprapunerii. Amplitudinea pătrată a undei rezultate (proporțională cu intensitatea undei) este dată de:

Maximul acestei expresii este 4A 2, minim - 0; totul depinde de diferența dintre fazele inițiale și de așa-numita diferență de calea undei :

Când într-un anumit punct din spațiu se va observa un maxim de interferență și când - un minim de interferență.

În a noastră exemplu simplu sursele undelor și punctul din spațiu în care observăm interferența sunt pe aceeași linie dreaptă; de-a lungul acestei linii, modelul de interferență este același pentru toate punctele. Dacă îndepărtăm punctul de observație de linia dreaptă care leagă sursele, ne vom afla într-o regiune a spațiului în care modelul de interferență se schimbă de la un punct la altul. În acest caz, vom observa interferența undelor cu frecvențe egale și vectori de undă apropiati.

2)1. Lungimea căii optice este produsul dintre lungimea geometrică d a căii unei unde luminoase într-un mediu dat și indicele de refracție absolut al acestui mediu n.

2. Diferența de fază a două unde coerente dintr-o sursă, dintre care una parcurge lungimea căii într-un mediu cu un indice de refracție absolut, iar cealaltă - lungimea căii într-un mediu cu un indice de refracție absolut:

unde , , λ este lungimea de undă a luminii în vid.

3) Amplitudinea oscilației rezultate depinde de o mărime numită diferență de cursă valuri

Dacă diferența de cale este egală cu un număr întreg de unde, atunci undele ajung în punctul în fază. Când sunt adăugate, undele se întăresc reciproc și produc o oscilație cu amplitudine dublă.

Dacă diferența de cale este egală cu un număr impar de semi-unde, atunci undele ajung în punctul A în antifază. În acest caz, se anulează reciproc, amplitudinea oscilației rezultate este zero.

În alte puncte din spațiu, se observă o întărire sau o slăbire parțială a undei rezultate.

4) Experiența lui Jung

În 1802, un om de știință englez Thomas Young a efectuat un experiment în care a observat interferența luminii. Lumină dintr-un gol îngust S, a căzut pe un paravan cu două fante apropiate S 1Și S 2. Trecând prin fiecare dintre fante, fasciculul de lumină s-a extins, iar pe ecranul alb fasciculele de lumină trec prin fante S 1Și S 2, suprapus. În regiunea în care fasciculele de lumină s-au suprapus, s-a observat un model de interferență sub formă de dungi alternante luminoase și întunecate.

Implementarea interferenței luminii de la surse de lumină convenționale.

Interferența luminii pe filmul subțire. Condiții pentru interferența maximă și minimă a luminii pe film în lumina reflectată și transmisă.

Franjuri de interferență de grosime egală și franjuri de interferență de înclinare egală.

1) Fenomenul de interferență se observă într-un strat subțire de lichide nemiscibile (kerosen sau ulei la suprafața apei), în bule de săpun, benzină, pe aripile fluturilor, în culori pătate etc.

2) Interferența apare atunci când un fascicul inițial de lumină se împarte în două fascicule pe măsură ce trece printr-o peliculă subțire, cum ar fi pelicula aplicată pe suprafața lentilelor lentilelor acoperite. O rază de lumină care trece printr-o peliculă de grosime va fi reflectată de două ori - de pe suprafețele sale interioare și exterioare. Razele reflectate vor avea o diferență de fază constantă egală cu dublul grosimii filmului, ceea ce face ca razele să devină coerente și să interfereze. Stingerea completă a razelor va avea loc la , unde este lungimea de undă. Dacă nm, atunci grosimea filmului este 550:4 = 137,5 nm.

Materialele magnetice sunt cele care sunt supuse influenței câmpurilor de forță speciale, la rândul lor, materialele nemagnetice nu sunt supuse sau slab supuse forțelor unui câmp magnetic, care este de obicei reprezentat de linii de forță (flux magnetic) având anumite proprietăți. Pe lângă faptul că formează mereu bucle închise, se comportă ca și cum ar fi elastice, adică în timpul distorsiunii încearcă să revină la distanța anterioară și la forma lor naturală.

Puterea Invizibilă

Magneții tind să atragă anumite metale, în special fier și oțel, precum și aliaje de nichel, nichel, crom și cobalt. Materialele care creează forțe atractive sunt magneții. Există diferite tipuri de ele. Materialele care pot fi magnetizate cu ușurință se numesc feromagnetice. Pot fi tari sau moi. Materialele feromagnetice moi, cum ar fi fierul, își pierd rapid proprietățile. Magneții fabricați din aceste materiale sunt numiți temporari. Materialele dure, cum ar fi oțelul, își păstrează proprietățile mult mai mult timp și sunt folosite permanent.

Fluxul magnetic: definiție și caracteristici

Există un anumit câmp de forță în jurul magnetului, iar acest lucru creează posibilitatea de energie. Fluxul magnetic este egal cu produsul câmpurilor medii de forță perpendiculare pe suprafața în care pătrunde. Este reprezentată prin simbolul „Φ” și se măsoară în unități numite Webers (WB). Cantitatea de flux care trece printr-o zonă dată va varia de la un punct la altul în jurul obiectului. Astfel, fluxul magnetic este o așa-numită măsură a intensității unui câmp magnetic sau curent electric bazat pe numărul total linii de forță încărcate care trec printr-o anumită zonă.

Dezvăluirea misterului fluxului magnetic

Toți magneții, indiferent de forma lor, au două zone numite poli care sunt capabile să producă un anumit lanț de sistem organizat și echilibrat de linii de forță invizibile. Aceste linii din flux formează un câmp special, a cărui formă apare mai intensă în unele părți în comparație cu altele. Regiunile cu cea mai mare atracție se numesc poli. Liniile de câmp vectorial nu pot fi detectate cu ochiul liber. Vizual, ele apar întotdeauna ca linii de forță cu poli clari la fiecare capăt al materialului, unde liniile sunt mai dense și mai concentrate. Fluxul magnetic este linii care creează vibrații de atracție sau repulsie, arătându-și direcția și intensitatea.

Linii de flux magnetic

Liniile de câmp magnetic sunt definite ca curbe care se deplasează de-a lungul unei anumite căi într-un câmp magnetic. Tangenta la aceste curbe în orice punct arată direcția câmpului magnetic în acel punct. Caracteristici:

Fiecare linie de curgere formează o buclă închisă.

Aceste linii de inducție nu se intersectează niciodată, ci tind să se scurteze sau să se întindă, schimbându-și dimensiunile într-o direcție sau alta.

De regulă, liniile de câmp au un început și un sfârșit la suprafață.

Există, de asemenea, o direcție specifică de la nord la sud.

Linii de forță care sunt situate aproape una de alta, formând un câmp magnetic puternic.

• Când polii adiacenți sunt aceiași (nord-nord sau sud-sud), se resping reciproc. Când polii adiacenți nu sunt aliniați (nord-sud sau sud-nord), ei sunt atrași unul de celălalt. Acest efect amintește expresie celebră că contrariile se atrag.

Molecule magnetice și teoria lui Weber

Teoria lui Weber se bazează pe faptul că toți atomii au proprietăți magnetice datorită legăturii dintre electronii din atomi. Grupurile de atomi se leagă între ele în așa fel încât câmpurile din jurul lor se rotesc în aceeași direcție. Aceste tipuri de materiale sunt alcătuite din grupuri de magneți minusculi (când sunt priviți la nivel molecular) în jurul atomilor, ceea ce înseamnă că un material feromagnetic este alcătuit din molecule care au forțe atractive. Acestea sunt cunoscute sub numele de dipoli și sunt grupate în domenii. Când materialul este magnetizat, toate domeniile devin unul singur. Un material își pierde capacitatea de a atrage și de a respinge dacă domeniile sale devin separate. Dipolii formează împreună un magnet, dar în mod individual fiecare dintre ei încearcă să se îndepărteze de cel unipolar, atrăgând astfel polii opuși.

Câmpuri și stâlpi

Puterea și direcția câmpului magnetic sunt determinate de liniile de flux magnetic. Zona de atracție este mai puternică acolo unde liniile sunt aproape unele de altele. Liniile sunt cel mai aproape de polul bazei tijei, unde atracția este cea mai puternică. Planeta Pământ însăși este situată în acest câmp de forță puternic. Se comportă ca și cum o placă uriașă cu dungi magnetizate ar trece prin mijlocul planetei. polul Nord Acul busolei îndreaptă către un punct numit Nord pol magnetic, polul său sudic indică sudul magnetic. Cu toate acestea, aceste direcții sunt diferite de polul nord și sud geografic.

Natura magnetismului

Magnetismul joacă rol importantîn inginerie electrică și electronică, deoarece fără componentele sale, cum ar fi relee, solenoizi, inductoare, bobine, difuzoare, motoare electrice, generatoare, transformatoare, contoare de energie electrică etc., magneții pot fi găsiți în stare naturală sub formă de minereuri magnetice. Există două tipuri principale, magnetită (numită și oxid de fier) ​​și minereu de fier magnetic. Structura moleculară a acestui material într-o stare nemagnetică este prezentată sub forma unui lanț magnetic liber sau a unor particule minuscule individuale care sunt aranjate liber într-o ordine aleatorie. Când un material este magnetizat, acest aranjament aleatoriu de molecule se schimbă, iar particulele moleculare aleatorii minuscule se aliniază în așa fel încât produc o serie întreagă de aranjamente. Această idee de aliniere moleculară a materialelor feromagnetice se numește teoria lui Weber.

Măsurare și aplicare practică

Cele mai comune generatoare folosesc fluxul magnetic pentru a produce electricitate. Puterea sa este utilizată pe scară largă în generatoarele electrice. Instrumentul folosit pentru a măsura acest fenomen interesant se numește fluxmetru, care constă dintr-o bobină și un echipament electronic care măsoară modificarea tensiunii pe bobină. În fizică, fluxul este un indicator al numărului de linii de forță care trec printr-o anumită zonă. Fluxul magnetic este o măsură a numărului de linii de forță magnetice.

Uneori, chiar și un material nemagnetic poate avea și proprietăți diamagnetice și paramagnetice. Fapt interesant este că forțele de atracție pot fi distruse prin încălzire sau lovire cu un ciocan din același material, dar nu pot fi distruse sau izolate prin simpla spargere a unui specimen mare în două. Fiecare piesă spartă va avea propriul pol nord și sud, indiferent cât de mici sunt piesele.

Curgerea vectorului de inducție magnetică B prin orice suprafață. Fluxul magnetic printr-o zonă mică dS, în care vectorul B este neschimbat, este egal cu dФ = ВndS, unde Bn este proiecția vectorului pe normala zonei dS. Fluxul magnetic F prin final... ... Mare Dicţionar enciclopedic

FLUX MAGNETIC- (flux de inducție magnetică), flux F al vectorului magnetic. inductie B prin k.l. suprafaţă. M. p dФ printr-o zonă mică dS, în limitele căreia vectorul B poate fi considerat neschimbat, este exprimat prin produsul mărimii ariei și proiecția Bn a vectorului pe ... ... Enciclopedie fizică

flux magnetic- O mărime scalară egală cu fluxul de inducție magnetică. [GOST R 52002 2003] flux magnetic Fluxul inducției magnetice printr-o suprafață perpendiculară pe câmpul magnetic, definit ca produsul inducției magnetice într-un punct dat cu suprafața... ... Ghidul tehnic al traducătorului

FLUX MAGNETIC- (simbol F), o măsură a puterii și extinderii CÂMPULUI MAGNETIC. Fluxul prin zona A în unghi drept față de același câmp magnetic este Ф = mHA, unde m este PERMEABILITATEA magnetică a mediului și H este intensitatea câmpului magnetic. Densitatea fluxului magnetic este fluxul... ... Dicționar enciclopedic științific și tehnic

FLUX MAGNETIC- fluxul Ф al vectorului de inducție magnetică (vezi (5)) B prin suprafața S normală vectorului B într-un câmp magnetic uniform. Unitatea SI a fluxului magnetic (cm) ... Marea Enciclopedie Politehnică

FLUX MAGNETIC- o valoare care caracterizează efectul magnetic asupra unei suprafeţe date. Câmpul magnetic este măsurat prin numărul de linii de forță magnetice care trec printr-o suprafață dată. Dicționar tehnic feroviar. M.: Transport de stat... ... Dicționar tehnic feroviar

Flux magnetic- o mărime scalară egală cu fluxul de inducție magnetică... Sursa: ELECTRICĂ. TERMENI ȘI DEFINIȚII ALE CONCEPTELOR DE BAZĂ. GOST R 52002 2003 (aprobat prin Rezoluția Standardului de Stat al Federației Ruse din 01/09/2003 N 3 art.) ... Terminologie oficială

flux magnetic- fluxul vectorului de inducție magnetică B prin orice suprafață. Fluxul magnetic printr-o zonă mică dS, în care vectorul B este neschimbat, este egal cu dФ = BndS, unde Bn este proiecția vectorului pe normala zonei dS. Fluxul magnetic F prin final... ... Dicţionar enciclopedic

flux magnetic- , fluxul de inducție magnetică este fluxul vectorului de inducție magnetică prin orice suprafață. Pentru o suprafață închisă, fluxul magnetic total este zero, ceea ce reflectă natura solenoidală a câmpului magnetic, adică absența în natură... Dicţionar Enciclopedic de Metalurgie

Flux magnetic- 12. Flux magnetic Flux de inducție magnetică Sursa: GOST 19880 74: Inginerie electrică. Noțiuni de bază. Termeni și definiții document original 12 magnetic pe... Dicționar-carte de referință de termeni ai documentației normative și tehnice

Cărți

• , Mitkevich V. F.. Această carte conține o mulțime cărora nu li se acordă întotdeauna atenția cuvenită când vine vorba de fluxul magnetic și care nu a fost încă precizat suficient de clar sau nu a fost... Cumpărați pentru 2252 UAH (numai Ucraina)
• Fluxul magnetic și transformarea sa, Mitkevich V.F.. Această carte va fi produsă în conformitate cu comanda dumneavoastră folosind tehnologia Print-on-Demand. Această carte conține multe cărora nu li se acordă întotdeauna atenția cuvenită când vine vorba de...

DEFINIȚIE

Flux vectorial de inducție magnetică(sau flux magnetic) (dФ) în cazul general, printr-o zonă elementară se numește scalar cantitate fizica, care este egal cu:

unde este unghiul dintre direcția vectorului de inducție magnetică () și direcția vectorului normal () față de aria dS ().

Pe baza formulei (1), fluxul magnetic printr-o suprafață arbitrară S se calculează (în cazul general) astfel:

Fluxul magnetic al unui câmp magnetic uniform printr-o suprafață plană poate fi găsit ca:

Pentru un câmp uniform, o suprafață plană situată perpendicular pe vectorul de inducție magnetică, fluxul magnetic este egal cu:

Fluxul vectorului de inducție magnetică poate fi negativ și pozitiv. Acest lucru se datorează alegerii unei direcții pozitive. Foarte des fluxul vectorului de inducție magnetică este asociat cu circuitul prin care curge curentul. În acest caz, direcția pozitivă a normalei la contur este legată de direcția curgerii curentului prin regula brațului drept. Apoi, fluxul magnetic care este creat de circuitul purtător de curent prin suprafața delimitată de acest circuit este întotdeauna mai mare decât zero.

Unitatea de măsură a fluxului magnetic în Sistemul Internațional de Unități (SI) este Weber (Wb). Formula (4) poate fi utilizată pentru a determina unitatea de măsură a fluxului magnetic. Un Weber este un flux magnetic care trece printr-o suprafață plană cu o zonă de 1 metru patrat, plasat perpendicular pe liniile de forță ale unui câmp magnetic uniform:

Teorema lui Gauss pentru câmp magnetic

Teorema lui Gauss pentru fluxul câmpului magnetic reflectă faptul că nu există sarcini magnetice, motiv pentru care liniile de inducție magnetică sunt întotdeauna închise sau merg la infinit, nu au început sau sfârșit.

Teorema lui Gauss pentru fluxul magnetic este formulată după cum urmează: Fluxul magnetic prin orice suprafață închisă (S) este egal cu zero. În formă matematică, această teoremă se scrie după cum urmează:

Se dovedește că teoremele lui Gauss pentru fluxurile vectorului de inducție magnetică () și intensitatea câmpului electrostatic () printr-o suprafață închisă diferă fundamental.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Exercițiu	Calculați fluxul vectorului de inducție magnetică printr-un solenoid care are N spire, lungimea miezului l, aria secțiune transversală S, permeabilitatea magnetică a miezului. Curentul care curge prin solenoid este egal cu I.
Soluţie	În interiorul solenoidului, câmpul magnetic poate fi considerat uniform. Inducția magnetică poate fi găsită cu ușurință folosind teorema privind circulația unui câmp magnetic și alegând un contur dreptunghiular ca buclă închisă (circulația vectorului de-a lungul căruia vom lua în considerare (L)) (va acoperi toate N spire). Apoi scriem (luăm în considerare că în afara solenoidului câmpul magnetic este zero, în plus, unde conturul L este perpendicular pe liniile de inducție magnetică B = 0): În acest caz, fluxul magnetic printr-o tură a solenoidului este egal cu (): Fluxul total de inducție magnetică care trece prin toate turele:
Răspuns

EXEMPLUL 2