Магнитный поток

Магнитный поток через замкнутую поверхность равен нулю, т.е.

Магнитный поток

Магнитный поток можно представить в виде набора магнитных линий, пересекающих область S.

Магнитный поток

6

Если вектор магнитного потока не перпендикулярен к поверхности, определите нормальную составляющую Bn вектора магнитного потока, который перпендикулярен к поверхности (рис. ). Магнитный поток

4

В общем случае, когда магнитный поток рассчитывается для любой поверхности в неоднородном поле, поверхность должна быть разделена на бесконечно малые плоские элементы площадью dS. Можно предположить, что в каждой элементарной области магнитная индукция одинакова. Поэтому поток над одной элементарной поверхностью

5

Магнитный поток на любой поверхности может быть найден путем суммирования (интегрирования) элементарных потоков:

2

Магнитный поток через замкнутую поверхность равен нулю, т.е.

1

Поскольку магнитные линии замкнуты, а любая линия, входящая в замкнутую поверхность, должна ее покинуть, поток через контур также равен нулю, если контур параллелен магнитному полю.
Магнитный поток должен быть известен или заранее определен при анализе и расчете работы различных электрических устройств, приборов и систем.

То есть, магнитный поток 1 Вебера – это магнитный поток, проходящий через рамку площадью 1 квадратный метр, ориентированную перпендикулярно линии однородного магнитного поля индукцией 1 Тесла.

Понятие магнитного потока

Таким образом, для описания явления электромагнитной индукции было введено понятие “магнитный поток” для описания “охвата поля” рамки. Эта концепция объединяет все величины, от которых зависит ЭДС, индуцированная в рамке – индукция поля, площадь поверхности и ориентация рамки. Для обозначения этого используется заглавная греческая буква F (phi):

Таким образом, магнитный поток – это величина, равная произведению индукции магнитного поля, площади проводящего контура и косинуса угла между нормалью к контуру и направлением линий индукции.

Магнитный поток F=BScosa

Рис. 2 Магнитный поток F=BScosa.

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

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

Магнитный поток зависит от

Рисунок 3: Магнитный поток зависит от…

Чтобы понять концепцию “магнитного потока”, можно представить себе аналогию с обычным потоком воды. Поток воды существенно зависит от высоты подъема воды (аналог индукции) и площади поперечного сечения трубы (аналог поля рамки), а поскольку вода, в отличие от магнитного поля, всегда заключена внутри трубы, поток воды всегда ориентирован поперек поперечного сечения трубы, и значение косинуса в формуле всегда равно единице.

Магнитный поток. Индукция магнитного поля характеризует магнитное поле в данной точке пространства. Для того чтобы охарактеризовать магнитное поле во всех точках поверхности, охваченной замкнутым контуром, введем физическую величину, называемую магнитный поток (плотность магнитного потока).

Физика. 10 класс

После экспериментов Эрстеда и Ампера стало ясно, что электрические и магнитные поля имеют один и тот же источник: движущиеся электрические заряды. Это позволило предположить, что они каким-то образом связаны друг с другом. Фарадей был абсолютно убежден в единстве электрических и магнитных явлений. Вскоре после открытия Эрстеда Фарадей записал в своем дневнике в декабре 1821 года: “Превратить магнетизм в электричество”. На решение этой фундаментальной задачи у него ушло десять лет. После многочисленных экспериментов Фарадей совершил прорыв – создав и разорвав электрическую цепь в одной катушке, он получил электрический ток в замкнутой цепи другой катушки. Фарадей назвал наблюдаемое явление электромагнитной индукцией.

Магнитный поток. Индукция магнитного поля характеризует магнитное поле в определенной точке пространства. Чтобы охарактеризовать магнитное поле во всех точках поверхности, ограниченной замкнутым контуром, введем физическую величину, называемую магнитный поток (плотность магнитного потока).

Магнитный поток через плоскую поверхность в однородном магнитном поле, – физическая скалярная величина, равная произведению модуля индукции магнитного поля, площади поверхности и косинуса угла между направлениями нормали к этой поверхности и индукции магнитного поля (рис. 173):

Единицей магнитного потока в СИ является вебер (Вб). 1 Вб – магнитный поток однородного магнитного поля с индукцией 1 Тесла через плоскую поверхность, перпендикулярную индукции магнитного поля, площадь которой равна 1 м 2 .

Из уравнения (31.1) следует, что магнитный поток зависит от взаимной ориентации линий индукции магнитного поля и нормали к плоской поверхности. Магнитный поток максимален, если α = 0, т.е. если поверхность перпендикулярна линии индукции магнитного поля:

Если плоская поверхность параллельна линии индукции (α = 90°), магнитный поток через него равен нулю.

На практике часто возникают ситуации, когда линии индукции магнитного поля пересекают поверхности, ограниченные более чем одним контуром. Например, линии индукции могут пересекать поверхности, ограниченные электромагнитными катушками, которые “параллельны” друг другу и имеют одинаковую площадь поверхности. В этом случае магнитный поток задается формулой

где N – число витков электромагнитной катушки S – площадь, ограниченная каждым витком.

Магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, можно изменить, изменяя: 1) индукция магнитного поля, в котором находится петля; 2) размеры петли; 3) ориентация петли в магнитном поле.

Квадратный проволочный каркас с длиной стороны а = 4 см помещен в однородное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны плоскости рамки, а модуль индукции В = 0,5 Тесла. Какова потеря магнитного потока через поверхность, ограниченную рамкой, при повороте ее на угол β = 90°?

Другим типом устройства, предназначенного для создания МП, является электромагнит. Когда через его обмотку проходит электрический ток, сердечник становится магнитом. Таким образом, электромагнит состоит из следующих частей:

Теорема Гаусса о магнитной индукции

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

Информация.Теорема, выведенная Гауссом, относится к основным законам электродинамики и является частью системы уравнений Максвелла. Она описывает связь между потоком напряженности электрического поля через замкнутую произвольную поверхность и суммой зарядов, расположенных в объеме, определяемом этой поверхностью. Сумма выражается в алгебраической форме.

Что касается магнитной индукции, то поток B→, проходящий через замкнутую поверхность S, равен нулю.

Поток магнитной индукции

A = I ‘ μ 0 2 π I l – ln b + a b .

В котором измеряется магнитный поток

В случае неоднородного магнитного поля S не будет плоским, но плоскость можно разделить на элементарные плоскости d S , рассматриваемые как плоские, поле которых также предполагается однородным. Магнитный поток d Φ определяется этой поверхностью. Запись будет иметь вид:

d Φ = B d S cos α = B → d S → .

Нахождение суммарного потока, проходящего через поверхность S :

Φ = ∫ S B d S cos α = ∫ S B → d S → .

Основной единицей СИ магнитного потока является вебер ( V b ) . 1 V b = 1 T l 1 m 2 .

Со школы мы можем представить себе линии магнитной индукции соленоида, можем представить себе его поле и понимаем, что концентрация линий поля, их насыщенность, наибольшая в центре данного соленоида. Здесь очень важно помнить о принципе бура, чтобы правильно указать направление линий поля.

Прежде всего, спасибо за завершение статьи! Один из способов поддержать меня как автора – подписаться на мое сообщество в Facebook, где я иногда публикую “местные статьи”.

Во-вторых, вернемся к началу статьи. Там я попытался показать, почему физика удивительна. Я не хочу быть пустословом, поэтому просто попрошу вас запомнить все, что описано выше. Мы работали с моделями, которые относятся к физике электричества, и перенесли их в физику магнетизма. Уверен, вы заметили, как часто элементы механики встречаются в других разделах. Это действительно потрясающе! Однако самое главное – не попасть в рабство иллюзии, что все законы мира нам прекрасно известны.

Читайте далее:
Сохранить статью?