Fluxul de inducție magnetică (flux magnetic).
Elementul unei suprafețe arbitrare poate fi reprezentat ca un vector DS numeric egal cu suprafața elementului de suprafață D S și orientat de-a lungul normalului către suprafață.
Prin definiție, fluxul de inducție magnetică printr-un element al suprafeței D S este produsul scalar al vectorului magnetic de inducție B de către vectorul D S.
Folosind o imagine vizuală a liniilor de câmp de forță, se poate spune că fluxul magnetic este egal cu numărul liniilor de forță ale vectorului de inducție magnetic care trece în unghi drept prin zona D S.
Dimensiunea fluxului magnetic: [Ф] = Тл / м 2 = Вб (вебер).
Amplitudinea fluxului magnetic printr-o suprafață poate varia în funcție de timp din două motive:
1. dacă variația inducției magnetice variază, adică B = B (t);
2. dacă suprafața suprafeței prin care trece linia câmpului magnetic, adică S = S (t).
Fenomenul inducției electromagnetice este că orice modificare a fluxului magnetic F. care penetrează o buclă închisă provoacă apariția unui curent de inducție în circuit.
Legea Faraday-Lenz afirmă că
Emf de inducție este egal cu rata de schimbare a fluxului magnetic luate cu semnul opus.
Conform regulii Lenz:
Curentul de inducție are o astfel de direcție încât câmpul magnetic creat de acesta să prevină schimbarea fluxului magnetic.
Mecanismul electronic al inducției EMF
Figura arată un cadru cu o latură mobilă. Câmpul magnetic este direcționat de la noi.
Trageți partea în mișcare cu viteză. Forța Lorentz acționează asupra încărcării + q
Mutarea unei taxe la o distanță l și efectuarea muncii.
Observăm că în conformitate cu legea lui Faraday:
Partea mobilă a cadrului "mătură" în timpul dt zona dS = lvdt. atunci
Rezultatul este același:
Mecanismul electronic pentru inducerea EMF este lucrarea componentei forței Lorentz.
Câmpul electric câmp electric
Să mergem în cadrul de referință asociat cu partea mobilă a cadrului.
În acest cadru de referință, v = 0 ,. dar câmpul magnetic se mișcă cu viteză.
Deoarece sarcina q este staționară și o forță de mărime acționează asupra sarcinii staționare q. prin urmare, această forță acționează din partea câmpului ELECTRIC prin intensitate.
Sursa acestui câmp electric nu este o sarcină, ca în cazul static, ci un câmp magnetic în mișcare. Un astfel de câmp electric se numește vortex, deoarece liniile sale de tensiune sunt închise. Lucrarea câmpului vortex pe transferul de sarcină de-a lungul unui contur închis nu este egală cu zero (spre deosebire de câmpul electrostatic).
Unele fapte experimentale
Să luăm în considerare câteva fapte experimentale:
- Magnetul permanent este introdus în bobină, închis pe galvanometru sau scos din el. Când magnetul se mișcă în circuit, un curent electric
Un rezultat similar va avea loc în cazul unui electromagnet în mișcare, prin care trece un curent direct, în raport cu bobina primară sau atunci când curentul din bobina secundară staționară se schimbă.
- rama închisă pe un galvanometru este plasată într-un câmp magnetic uniform și rotită. Un curent electric apare în cadru. Dacă cadrul se mișcă înainte fără a traversa liniile de forță, atunci curentul nu apare în el.
- cadrul se mișcă într-un câmp magnetic neomogen. Numărul de linii de inducție care traversează cadrul variază. Un curent electric apare în cadru.
Curentul care apare în circuit când modificările fluxului magnetic se numește curentul de inducție.
Condiția existenței unui curent electric într-o buclă închisă este prezența unei forțe electromotoare care menține diferența de potențial. În consecință, atunci când se schimbă un flux magnetic care trece printr-un circuit închis, în el se formează un EMF, care se numește EMF de inducție (e i).
Astfel, fenomenul de inducție electromagnetică constă în apariția unui EMF în circuit cu o schimbare a fluxului magnetic care pătrunde în circuit.
Dacă buclă este închisă, EMF de inducție se manifestă prin apariția unui curent electric de inducție
I = e i / R. unde R este rezistența la buclă.
Dacă bucla este deschisă, apare o diferență de potențial la capetele conductorului, egală cu e i.
Direcția curentului de inducție în circuit este determinată de regula Lenz:
Curentul inductiv este direcționat astfel încât câmpul său magnetic să poată rezista modificării fluxului magnetic prin care acesta este cauzat.
Direcția curentului de inducție este definită după cum urmează:
- setați direcția câmpului magnetic extern B.
- determină dacă fluxul vectorului magnetic de inducție al câmpului extern crește sau scade.
- prin regula Lenz, indică direcția vectorului magnetic de inducție al curentului de inducție B i.
- prin regula șurubului drept, determină direcția curentului de inducție în circuit.
Autoinducția este un caz particular al diferitelor manifestări ale inducției electromagnetice.
Luați în considerare circuitul conectat la sursa de curent (Figura 6). Curentul curge prin circuit. Acest curent creează un câmp magnetic în spațiul din jur. Ca rezultat, conturul este pătruns de fluxul magnetic intrinsec F. Este evident că fluxul magnetic intrinsec este proporțional cu curentul din circuitul care a creat câmpul magnetic:
Coeficientul de proporționalitate L se numește inductanța circuitului. Inductanța depinde de dimensiunea, forma conductorului, proprietățile magnetice ale hranei. Unitate de măsură a inductanței în sistemul SI - 1 Henry (HH).
Dacă curentul din circuit se schimbă, atunci fluxul auto-magnetic Fs se modifică și el. Schimbarea valorii lui Φs duce la inducerea unui EMF în contur. Acest fenomen se numește auto-inducție, iar valoarea corespunzătoare este auto-inductanța EM e.
Lăsați conturul cu curentul I. Fluxul magnetic Φ prin contur este proporțional cu curentul I.
Puteți scrie relația dintre curent și curent:
aici L este inductanța circuitului, [L] = TH (henry).
Dacă eu ≠ const. I = I (t), apoi Φ = Φ (t), și o emf de inducție, în conformitate cu
dacă L = const.
Ca urmare, dependența câmpului într-un feromagnet pe un câmp extern variabil are forma unei buclă de histereză, care este reprezentată în axele B-H.
Vectorul este numit vectorul de intensitate a câmpului magnetic. Are un caracter auxiliar, forța caracteristică unui câmp magnetic este vectorul inducției magnetice. Legătura dintre vectori și este scrisă după cum urmează: