Dintre mărimile fizice, un loc important îl ocupă fluxul magnetic. Acest articol explică ce este și cum să-i determine valoarea.

Ce este fluxul magnetic

Aceasta este o mărime care determină nivelul câmpului magnetic care trece prin suprafață. Notat „FF” și depinde de intensitatea câmpului și de unghiul de trecere al câmpului prin această suprafață.

Se calculează după formula:

FF=B⋅S⋅cosα, unde:

• FF - flux magnetic;
• B este valoarea inducției magnetice;
• S este suprafața prin care trece acest câmp;
• cosα este cosinusul unghiului dintre perpendiculara pe suprafață și flux.

Unitatea de măsură SI este „weber” (Wb). 1 weber este creat de un câmp de 1 T care trece perpendicular pe o suprafață de 1 m².

Astfel, debitul este maxim atunci când direcția acestuia coincide cu verticala și este egal cu „0” dacă este paralel cu suprafața.

Interesant. Formula pentru fluxul magnetic este similară cu formula prin care se calculează iluminarea.

magneți permanenți

Una dintre sursele câmpului sunt magneții permanenți. Ele sunt cunoscute de secole. Un ac de busolă era făcut din fier magnetizat, iar în Grecia antică exista o legendă despre o insulă care atrăgea părțile metalice ale navelor către sine.

Magneții permanenți au diferite forme și sunt fabricați din diferite materiale:

• fier - cel mai ieftin, dar au o forță mai puțin atractivă;
• neodim - dintr-un aliaj de neodim, fier și bor;
• Alnico este un aliaj de fier, aluminiu, nichel și cobalt.

Toți magneții sunt bipolari. Acest lucru este cel mai vizibil la dispozitivele cu tije și potcoave.

Dacă tija este atârnată în mijloc sau așezată pe o bucată plutitoare de lemn sau spumă, atunci se va întoarce în direcția nord-sud. Polul care îndreaptă spre nord se numește polul nord și este vopsit cu albastru pe instrumentele de laborator și notat cu „N”. Cea opusă, îndreptată spre sud, este roșie și marcată cu „S”. Polii asemănători atrag magneții, în timp ce polii opuși resping.

În 1851, Michael Faraday a propus conceptul de linii închise de inducție. Aceste linii părăsesc polul nord al magnetului, trec prin spațiul înconjurător, intră în sud și în interiorul dispozitivului revin spre nord. Cele mai apropiate linii și intensitatea câmpului sunt aproape de poli. Și aici forța de atracție este mai mare.

Dacă o bucată de sticlă este plasată pe dispozitiv și pilitura de fier este turnată deasupra într-un strat subțire, atunci acestea vor fi amplasate de-a lungul liniilor câmpului magnetic. Când mai multe dispozitive sunt amplasate unul lângă celălalt, rumegușul va arăta interacțiunea dintre ele: atracție sau repulsie.

Câmpul magnetic al Pământului

Planeta noastră poate fi reprezentată ca un magnet, a cărui axă este înclinată cu 12 grade. Intersecțiile acestei axe cu suprafața se numesc poli magnetici. Ca orice magnet, liniile de forță ale Pământului merg de la polul nord la sud. Lângă poli, aceștia merg perpendicular pe suprafață, așa că acul busolei nu este de încredere acolo și trebuie folosite alte metode.

Particulele „vântului solar” au o sarcină electrică, așa că atunci când se deplasează în jurul lor, apare un câmp magnetic care interacționează cu câmpul Pământului și direcționează aceste particule de-a lungul liniilor de forță. Astfel, acest câmp protejează suprafața pământului de radiațiile cosmice. Cu toate acestea, în apropierea polilor, aceste linii sunt perpendiculare pe suprafață, iar particulele încărcate intră în atmosferă, provocând aurora boreală.

În 1820, Hans Oersted, în timp ce conducea experimente, a văzut efectul unui conductor prin care trece un curent electric pe un ac de busole. Câteva zile mai târziu, André-Marie Ampere a descoperit atracția reciprocă a două fire, prin care curgea un curent în aceeași direcție.

Interesant.În timpul sudării electrice, cablurile din apropiere se mișcă atunci când curentul se schimbă.

Ampère a sugerat mai târziu că acest lucru se datorează inducției magnetice a curentului care curge prin fire.

Într-o bobină înfășurată cu un fir izolat prin care curge un curent electric, câmpurile conductorilor individuali se întăresc reciproc. Pentru a crește forța de atracție, bobina este înfășurată pe un miez de oțel deschis. Acest miez devine magnetizat și atrage părți de fier sau cealaltă jumătate a miezului în relee și contactori.

Inductie electromagnetica

Când fluxul magnetic se modifică, în fir este indus un curent electric. Acest fapt nu depinde de ceea ce provoacă această schimbare: mișcarea unui magnet permanent, mișcarea unui fir sau o modificare a puterii curentului într-un conductor apropiat.

Acest fenomen a fost descoperit de Michael Faraday la 29 august 1831. Experimentele sale au arătat că EMF (forța electromotoare) care apare într-un circuit limitat de conductori este direct proporțională cu viteza de schimbare a fluxului care trece prin zona acestui circuit.

Important! Pentru apariția EMF, firul trebuie să traverseze liniile de forță. Când vă deplasați de-a lungul liniilor, nu există EMF.

Dacă bobina în care apare EMF este inclusă în circuitul electric, atunci apare un curent în înfășurare, care creează propriul câmp electromagnetic în inductor.

Când un conductor se mișcă într-un câmp magnetic, în el este indus un EMF. Direcționalitatea sa depinde de direcția de mișcare a firului. Metoda prin care se determină direcția inducției magnetice se numește „metoda mâinii drepte”.

Calculul mărimii câmpului magnetic este important pentru proiectarea mașinilor electrice și a transformatoarelor.

Video

Moment dipol electric
Incarcare electrica
inducție electrică
Câmp electric
potenţial electrostatic

magnetostatice
Legea Biot-Savart-Laplace legea lui Ampère Moment magnetic Un câmp magnetic flux magnetic Inductie magnetica

Electrodinamică
potențial vectorial Dipol Potentialele lui Lienar - Wiechert forța Lorentz Curent de polarizare Inducția unipolară Ecuațiile lui Maxwell Electricitate Forta electromotoare Inductie electromagnetica Radiatie electromagnetica Câmp electromagnetic

Circuit electric
Legea lui Ohm legile lui Kirchhoff Inductanţă ghid de unde radio Rezonator Capacitate electrică conductivitate electrică Rezistență electrică Impedanta electrica

Oameni de știință de seamă
Henry Cavendish Michael Faraday Nikola Tesla André-Marie Ampère Gustav Robert Kirchhoff James Clerk (Clark) Maxwell Henry Rudolf Hertz Albert Abraham Michelson Robert Andrews Milliken

Vezi si: Portal: Fizica

flux magnetic- mărime fizică egală cu produsul modulului vectorului de inducție magnetică $\backslash vec\; B$ la aria S și la cosinusul unghiului α între vectori $\backslash vec\; B$ si normal $\backslash mathbf(n)$. curgere $\backslash Phi\_B$ ca o integrală a vectorului de inducție magnetică $\backslash vec\; B$ prin suprafața de capăt S este definită prin integrala peste suprafață:

{{{1}}}

În acest caz, elementul vectorial d S suprafață S definit ca

{{{1}}}

Cuantificarea fluxului magnetic

Valorile fluxului magnetic prin care trece Φ

Scrieți o recenzie la articolul „Flux magnetic”

Legături

Un fragment care caracterizează fluxul magnetic

- C "est bien, mais ne demenagez pas de chez le prince Basile. Il est bon d" avoir un ami comme le prince, spuse ea, zâmbind prințului Vasily. - J "en sais quelque chose. N" est ce pas? [Asta e bine, dar nu te îndepărta de prințul Vasily. E bine să ai un astfel de prieten. Știu ceva despre asta. Nu-i așa?] Și încă ești atât de tânăr. Ai nevoie de sfaturi. Nu ești supărat pe mine că folosesc drepturile bătrânelor. - A tăcut, așa cum femeile tac mereu, așteptând ceva după ce spun despre anii lor. - Dacă te căsătorești, atunci altă problemă. Și le-a pus împreună într-o singură privire. Pierre nu se uită la Helen, iar ea la el. Dar ea era încă teribil de aproape de el. A mormăit ceva și a roșit.
Întorcându-se acasă, Pierre nu a putut dormi mult timp, gândindu-se la ce i se întâmplase. Ce s-a intamplat cu el? Nimic. Și-a dat seama doar că femeia pe care a cunoscut-o în copilărie, despre care a spus absent: „Da, bine”, când i s-a spus că Helen este frumoasă, și-a dat seama că această femeie i-ar putea aparține.
„Dar ea este proastă, eu însumi am spus că este proastă”, se gândi el. - Este ceva urât în ​​sentimentul pe care l-a trezit în mine, ceva interzis. Mi s-a spus că fratele ei Anatole era îndrăgostit de ea, iar ea era îndrăgostită de el, că există o întreagă poveste și că Anatole a fost dat afară din asta. Fratele ei este Ippolit... Tatăl ei este prințul Vasily... Asta nu-i bine, se gândi el; și în același timp în care raționa așa (aceste raționamente erau încă neterminate), s-a forțat să zâmbească și și-a dat seama că din cauza primelor a ieșit la suprafață o altă serie de raționamente, că în același timp se gândea la nesemnificația ei. și visând cum va fi soția lui, cum l-ar putea iubi, cum ar putea fi complet diferită și cum tot ce a gândit și a auzit despre ea ar putea fi neadevărat. Și a văzut-o din nou nu ca pe un fel de fiică a principelui Vasily, ci și-a văzut tot trupul, acoperit doar cu o rochie cenușie. „Dar nu, de ce nu mi-a venit acest gând înainte?” Și iarăși și-a spus că este imposibil; că ceva urât, nefiresc, după cum i se părea, necinstit ar fi în această căsătorie. Și-a amintit de cuvintele ei de odinioară, de privirile ei și de cuvintele și privirile celor care le văzuseră împreună. Și-a amintit cuvintele și înfățișările Annei Pavlovna când i-a vorbit despre casă, și-a amintit mii de astfel de indicii de la prințul Vasily și alții și a fost îngrozit că nu s-a obligat în niciun fel în realizarea unui asemenea lucru, care , evident, nu a fost bun și ceea ce nu trebuie să facă. Dar în același timp în care își exprima această decizie, din cealaltă parte a sufletului său imaginea ei a ieșit la suprafață cu toată frumusețea ei feminină.

În noiembrie 1805, principele Vasily a trebuit să meargă în patru provincii pentru un audit. Și-a aranjat această întâlnire pentru a-și vizita în același timp moșiile ruinate și luând cu el (la locația regimentului său) fiul său Anatole, împreună cu el să-l cheme pe prințul Nikolai Andreevici Bolkonski pentru a se căsători cu fiul său. fiicei acestui bătrân bogat. Dar înainte de a pleca și de aceste noi treburi, prințul Vasily a trebuit să rezolve treburile cu Pierre, care, e adevărat, petrecuse zile întregi acasă, adică cu prințul Vasily, cu care locuia, era ridicol, agitat și prost ( așa cum ar trebui să fie îndrăgostit) în prezența lui Helen, dar tot nu i-a cerut în căsătorie.

DEFINIȚIE

Flux de vector de inducție magnetică(sau flux magnetic) (dФ) în cazul general, printr-o zonă elementară, se numește o mărime fizică scalară, care este egală cu:

unde este unghiul dintre direcția vectorului de inducție magnetică () și direcția vectorului normal () față de locul 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 un circuit prin care curge curent. 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 un circuit purtător de curent, prin suprafața delimitată de acest circuit, este întotdeauna mai mare decât zero.

Unitatea de măsură pentru fluxul de inducție magnetică în sistemul internațional de unități (SI) este weber (Wb). Formula (4) poate fi utilizată pentru a determina unitatea de flux magnetic. Un Weber se numește flux magnetic care trece printr-o suprafață plană, cu o suprafață de 1 metru pătrat, plasată perpendicular pe liniile de forță ale unui câmp magnetic uniform:

Teorema lui Gauss pentru câmp magnetic

Teorema Gauss pentru un flux de câmp 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 și 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:

Rezultă că teoremele Gauss pentru fluxurile vectorului de inducție magnetică () și puterea câmpului electrostatic (), printr-o suprafață închisă, diferă fundamental.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Exercițiu	Calculați fluxul vectorului de inducție magnetică prin solenoid, care are N spire, lungimea miezului l, aria secțiunii transversale S, permeabilitatea magnetică a miezului. Curentul care circulă prin solenoid este I.
Soluţie	În interiorul solenoidului, câmpul magnetic poate fi considerat uniform. Inducția magnetică este ușor de găsit folosind teorema de circulație a câmpului magnetic și alegând un circuit dreptunghiular ca circuit închis (circulația vectorului de-a lungul căruia vom considera (L)) un circuit dreptunghiular (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 (): Fluxul total de inducție magnetică care trece prin toate turele:
Răspuns

EXEMPLUL 2

Exercițiu	Care va fi fluxul de inducție magnetică printr-un cadru pătrat, care se află în vid în același plan cu un conductor drept infinit de lung cu curent (Fig. 1). Cele două laturi ale cadrului sunt paralele cu firul. Lungimea laturii cadrului este b, distanța de la una dintre laturile cadrului este c.
Soluţie	Expresia prin care este posibilă determinarea inducției câmpului magnetic va fi considerată cunoscută (vezi Exemplul 1 din secțiunea „Unitatea de măsură a inducției magnetice”):

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 Ф prin finalul ...... Dicţionar enciclopedic mare

FLUX MAGNETIC- (fluxul inducției magnetice), fluxul Ф al vectorului magnetic. inductie B prin c.l. suprafaţă. M. p. dФ printr-o zonă mică dS, în cadrul căreia vectorul B poate fi considerat neschimbat, se exprimă prin produsul mărimii ariei și proiecția Bn a vectorului pe ... ... Enciclopedie fizică

flux magnetic- O valoare 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 și aria ... ... Manualul Traducătorului Tehnic

FLUX MAGNETIC- (simbol F), o măsură a puterii și extinderii CÂMPULUI MAGNETIC. Curgerea prin zona A în unghi drept față de același câmp magnetic este Ф=mNA, unde m este PERMEABILITATEA magnetică a mediului, iar 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)) В prin suprafața S, normal cu vectorul В într-un câmp magnetic uniform. Unitatea fluxului magnetic în SI (vezi) ... Marea Enciclopedie Politehnică

FLUX MAGNETIC- o valoare care caracterizează efectul magnetic asupra unei suprafeţe date. M. p. se măsoară 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: ELEKTROTEHNIKA. TERMENI ȘI DEFINIȚII ALE CONCEPTELOR DE BAZĂ. GOST R 52002 2003 (aprobat prin Decretul Standardului de Stat al Federației Ruse din 01/09/2003 N 3) ... 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 Ф prin finalul ...... Dicţionar enciclopedic

flux magnetic- , flux de inducție magnetică flux al 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 natura a ... 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

• , Mitkevici V. F. Categorie: Matematică Editura: YoYo Media, Producator: YoYo Media, Cumpărați pentru 2591 UAH (numai Ucraina)
• Fluxul magnetic și transformarea sa, Mitkevich V.F., Această carte conține multe cărora nu li se acordă întotdeauna atenția cuvenită atunci când vine vorba de fluxul magnetic și care nu au fost încă suficient de clar exprimate sau nu au fost... Categorie: Matematică și Știință Seria: Editura:

Ce este fluxul magnetic?

Pentru a oferi o formulare cantitativă exactă a legii lui Faraday a inducției electromagnetice, este necesar să se introducă o nouă valoare - fluxul vectorului de inducție magnetică.

Vectorul de inducție magnetică caracterizează câmpul magnetic în fiecare punct din spațiu. Puteți introduce o altă valoare 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 plat închis (circuit), limitând aria suprafeței S și plasat într-un câmp magnetic uniform (Fig. 2.4). Normala (vectorul al cărui modul este egal cu unu) la planul conductorului formează un unghi cu direcția vectorului de inducție magnetică. Fluxul magnetic Ф (fluxul vectorului de inducție magnetică) printr-o suprafață cu aria S este o valoare egală cu produsul dintre modulul vectorului de inducție magnetică prin 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 fluxul magnetic este mai mare, cu atât mai mare este B n și S. Valoarea F este numită „flux magnetic” prin analogie cu fluxul de apă, care este cu atât mai mare, cu atât debitul de apă și aria secțiunii transversale a ​țeava.

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

Unitatea de măsură a fluxului magnetic este weber. în 1 weber (1 Wb) este creat de un câmp magnetic uniform cu o inducție de 1 T printr-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 generalizate despre fluxul magnetic

Lecția de fizică de astăzi cu noi 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 fluxul magnetic sau fluxul 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 considera un conductor închis sau un circuit cu o suprafață S. Să presupunem că trece un câmp magnetic uniform cu inducție B. Atunci fluxul magnetic F vectorul de inducție magnetică printr-o suprafață cu o suprafață S este valoarea lui produsul dintre modulul vectorului de inducție magnetică B și aria circuitului S și prin cos unghiul dintre vectorul B și normalul cos alfa:

În general, am ajuns la concluzia că dacă plasăm un circuit cu un curent într-un câmp magnetic, atunci toate liniile de inducție ale acestui câmp magnetic vor 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.

Și acum să ne amintim cu ce este egală unitatea de flux magnetic:

Direcția și cantitatea fluxului magnetic

Dar este de asemenea necesar să știm 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 și de dimensiunea circuitului, adică cu cât este mai mare dimensiunea circuitului, cu atât fluxul magnetic va trece prin acesta.

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.

Odată cu creșterea intensității câmpului magnetic, inducția magnetică va crește în mod natural. În plus, și mărimea fluxului magnetic va crește proporțional, în funcție de mărimea crescută a inducției.

Sarcina practică

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

2. Cum credeți, cum se poate schimba fluxul magnetic dacă luăm un circuit închis, care este situat la un anumit unghi față de liniile de inducție magnetică, iar aria sa este înjumătățită, iar modulul vectorial este de patru ori?
3. Uită-te la opțiunile de răspuns și spune-mi cum să orientez cadrul într-un câmp magnetic uniform, astfel încât fluxul prin acest cadru să fie zero? Care dintre răspunsuri va fi corect?

4. Priviți cu atenție desenul circuitelor reprezentate I și II și dați un răspuns, cum se poate schimba fluxul magnetic în timpul rotației lor?

5. Ce crezi că determină direcția curentului de inducție?
6. Care este diferența dintre inducția magnetică și fluxul magnetic? Numiți aceste diferențe.
7. Care este formula fluxului magnetic și cantitățile care sunt 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 în așa fel încât poate perturba comunicațiile radio, poate cauza defecțiunea busolei și poate afecta negativ bunăstarea umană. Astfel de procese se numesc furtuni magnetice.

Myakishev G. Ya., Fizică. Clasa a 11-a: manual. pentru învăţământul general instituţii: de bază şi de profil. niveluri / G. Ya. Myakishev, B. V. Bukhovtsev, V. M. Charugin; ed. V. I. Nikolaev, N. A. Parfenteva. - Ed. a XVII-a, revizuită. si suplimentare - M.: Educaţie, 2008. - 399 p.: ill.