Cholesterolis
17.10.2019

Vielos magnetinis srautas. Magnetizmo prigimtis: magnetinis srautas, apibrėžimas, savybės, bendrosios charakteristikos

Tarp fizikinių dydžių magnetinis srautas užima svarbią vietą. Šiame straipsnyje paaiškinama, kas tai yra ir kaip nustatyti jo dydį.

Formula-magnitnogo-potoka-600x380.jpg?x15027" alt="magnetinio srauto formulė" width="600" height="380">!}

Magnetinio srauto formulė

Kas yra magnetinis srautas

Tai dydis, nulemiantis paviršių einančio magnetinio lauko lygį. Jis žymimas „FF“ ir priklauso nuo lauko stiprumo ir lauko praėjimo per šį paviršių kampo.

Jis apskaičiuojamas pagal formulę:

FF=B⋅S⋅cosα, kur:

  • FF – magnetinis srautas;
  • B yra magnetinės indukcijos dydis;
  • S – paviršiaus plotas, per kurį praeina šis laukas;
  • cosα – kampo tarp statmeno paviršiui ir srauto kosinusas.

SI matavimo vienetas yra „Weber“ (Wb). 1 Weber sukuriamas 1 Tesla lauko, einančio statmenai 1 m² ploto paviršiui.

Taigi srautas yra didžiausias, kai jo kryptis sutampa su vertikale ir yra lygus „0“, jei jis yra lygiagretus paviršiui.

Įdomus. Magnetinio srauto formulė yra panaši į formulę, pagal kurią apskaičiuojamas apšvietimas.

Nuolatiniai magnetai

Vienas iš lauko šaltinių yra nuolatiniai magnetai. Jie buvo žinomi daugelį šimtmečių. Kompaso adata buvo pagaminta iš įmagnetintos geležies, o Senovės Graikijoje sklandė legenda apie salą, kuri traukė metalines laivų dalis.

Nuolatiniai magnetai yra įvairių formų ir yra pagaminti iš skirtingų medžiagų:

  • geležinės yra pigiausios, bet turi mažiau patrauklios jėgos;
  • neodimis - pagamintas iš neodimio, geležies ir boro lydinio;
  • Alnico yra geležies, aliuminio, nikelio ir kobalto lydinys.

Visi magnetai yra dvipoliai. Labiausiai tai pastebima meškerės ir pasagos įrenginiuose.

Jei meškerė bus pakabinta nuo vidurio arba padėta ant plaukiojančio medžio ar putplasčio gabalo, jis pasisuks šiaurės-pietų kryptimi. Į šiaurę nukreiptas ašigalis vadinamas šiaurės ašigaliu, laboratoriniuose prietaisuose nudažytas mėlyna spalva ir pažymėtas „N“. Priešinga, nukreipta į pietus, yra raudona ir pažymėta „S“. Magnetai su panašiais poliais traukia, o priešingais poliais atstumia.

1851 m. Michaelas Faradėjus pasiūlė uždarų indukcijos linijų koncepciją. Šios linijos išeina iš šiaurinio magneto poliaus, praeina per aplinkinę erdvę, patenka į pietus ir grįžta į šiaurę įrenginio viduje. Linijos ir lauko stiprumas yra arčiausiai ašigalių. Patraukimo jėga čia taip pat didesnė.

Jei ant prietaiso uždėsite stiklo gabalėlį ir ant viršaus plonu sluoksniu pabarstysite geležies drožles, jos išsidės palei magnetinio lauko linijas. Kai šalia bus pastatyti keli įrenginiai, pjuvenos parodys jų tarpusavio sąveiką: trauką ar atstūmimą.

Magnit-i-zheleznye-opilki-600x425.jpeg?x15027" alt=" magnetinės ir geležinės drožlės" width="600" height="425">!}

Magnetinės ir geležinės drožlės

Žemės magnetinis laukas

Mūsų planetą galima įsivaizduoti kaip magnetą, kurio ašis pasvirusi 12 laipsnių. Šios ašies susikirtimai su paviršiumi vadinami magnetiniais poliais. Kaip ir bet kuris magnetas, Žemės jėgos linijos eina nuo šiaurinio ašigalio į pietus. Prie stulpų jie eina statmenai paviršiui, todėl ten kompaso adata yra nepatikima, tenka naudoti kitus metodus.

„Saulės vėjo“ dalelės turi elektros krūvį, todėl judant aplink jas atsiranda magnetinis laukas, sąveikaujantis su Žemės lauku ir nukreipiantis šias daleles jėgos linijomis. Taigi šis laukas apsaugo žemės paviršių nuo kosminės spinduliuotės. Tačiau šalia ašigalių šios linijos nukreiptos statmenai paviršiui, o įkrautos dalelės patenka į atmosferą, sukeldamos šiaurės pašvaistę.

Elektromagnetai

1820 metais Hansas Oerstedas, atlikdamas eksperimentus, matė laidininko, kuriuo teka elektros srovė, poveikį kompaso adata. Po kelių dienų Andre-Marie Ampere atrado abipusį dviejų laidų, kuriais srovė teka ta pačia kryptimi, trauką.

Įdomus. Elektrinio suvirinimo metu šalia esantys kabeliai pasislenka pasikeitus srovei.

Vėliau Amperas pasiūlė, kad tai įvyko dėl laidais tekančios srovės magnetinės indukcijos.

Ritėje, apvyniotoje izoliuotu laidu, kuriuo teka elektros srovė, atskirų laidininkų laukai sustiprina vienas kitą. Norint padidinti traukos jėgą, ritė suvyniojama ant atviros plieninės šerdies. Ši šerdis yra įmagnetinta ir pritraukia geležines dalis arba kitą šerdies pusę relėse ir kontaktorius.

Elektromagnit-1-600x424.jpg?x15027" alt="Elektromagnetai" width="600" height="424">!}

Elektromagnetai

Elektromagnetinė indukcija

Pasikeitus magnetiniam srautui, laidoje indukuojama elektros srovė. Šis faktas nepriklauso nuo to, kas sukelia šį pokytį: nuolatinio magneto judėjimas, laido judėjimas ar srovės stiprumo pasikeitimas šalia esančiame laidininke.

Šį reiškinį 1831 m. rugpjūčio 29 d. atrado Michaelas Faradėjus. Jo eksperimentai parodė, kad EMF (elektrovaros jėga), atsirandanti grandinėje, kurią riboja laidininkai, yra tiesiogiai proporcinga srauto, einančio per šios grandinės sritį, kitimo greičiui.

Svarbu! Kad atsirastų emf, laidas turi kirsti elektros linijas. Judant išilgai linijų, EML nėra.

Jei ritė, kurioje atsiranda EMF, yra prijungta prie elektros grandinės, tada apvijoje atsiranda srovė, sukurianti savo elektromagnetinį lauką induktoryje.

Dešinės rankos taisyklė

Kai laidininkas juda magnetiniame lauke, jame indukuojamas emf. Jo kryptis priklauso nuo laido judėjimo krypties. Metodas, kuriuo nustatoma magnetinės indukcijos kryptis, vadinamas „dešinės rankos metodu“.

Pravilo-pravoj-ruki-600x450.jpg?x15027" alt="Dešinės rankos taisyklė" width="600" height="450">!}

Dešinės rankos taisyklė

Elektros mašinų ir transformatorių projektavimui svarbu apskaičiuoti magnetinio lauko dydį.

Vaizdo įrašas

Siekdami suprasti naujosios „magnetinio srauto“ sąvokos prasmę, išsamiai išanalizuosime kelis eksperimentus su EML sukėlimu, atkreipdami dėmesį į kiekybinę atliktų stebėjimų pusę.

Savo eksperimentuose naudosime sąranką, parodytą Fig. 2.24.

Jį sudaro didelė, kelių apsisukimų ritė, suvyniota, tarkime, ant storo laminuoto kartono vamzdžio. Ritė maitinama iš akumuliatoriaus per jungiklį ir reguliavimo reostatą. Apie ritėje sumontuotos srovės dydį galima spręsti pagal ampermetrą (2.24 pav. neparodyta).

Didžiosios ritės viduje galima sumontuoti dar vieną mažą ritę, kurios galai sujungti su magnetoelektriniu prietaisu – galvanometru.

Kad vaizdas būtų aiškesnis, dalis ritės rodoma išpjauta – tai leidžia matyti mažos ritės vietą.

Kai jungiklis uždaromas arba atidaromas, mažoje ritėje sukeliamas EML ir galvanometro adata trumpam išmeta iš nulinės padėties.

Pagal nuokrypį galima spręsti, kuriuo atveju taikomas EML didesnis, o kuriuo mažesnis.

Ryžiai. 2.24. Prietaisas, kuriame galite ištirti EML indukciją kintančiu magnetiniu lauku

Pastebėjus padalų, kuriomis išmeta rodyklė, skaičių, galima kiekybiškai palyginti sukeltos emf poveikį.

Pirmas pastebėjimas. Į didelės ritės vidų įkišę nedidelę, ją sutvirtinsime ir kol kas jų vietoje nieko nekeisime.

Įjunkime jungiklį ir, keisdami po akumuliatoriaus prijungto reostato varžą, nustatykime tam tikrą srovės vertę, pvz.

Dabar stebėdami galvanometrą išjunkite jungiklį. Tegul jo atmetimas n yra lygus 5 padaloms į dešinę:

Kai išjungiama 1A srovė.

Dar kartą įjunkite jungiklį ir, keisdami varžą, padidinkite didelės ritės srovę iki 4 A.

Leiskime galvanometrui nurimti ir vėl išjunkite jungiklį, stebėdami galvanometrą.

Jei jo išmetimas buvo 5 padalos išjungiant srovę 1 A, tai dabar, išjungus 4 A, pastebime, kad išmetimas padidėjo 4 kartus:

Kai išjungta 4A srovė.

Tęsiant tokius stebėjimus, nesunku daryti išvadą, kad galvanometro atmetimas, taigi ir sukeltas EML, didėja proporcingai perjungiamos srovės padidėjimui.

Tačiau mes žinome, kad srovės pokytis sukelia magnetinio lauko pasikeitimą (jo indukciją), todėl teisinga išvada iš mūsų stebėjimo yra tokia:

sukeltas emf yra proporcingas magnetinės indukcijos kitimo greičiui.

Išsamesni pastebėjimai patvirtina šios išvados teisingumą.

Antras pastebėjimas. Toliau stebėkime galvanometro atmetimą, išjungdami tą pačią srovę, tarkime, 1-4 A. Bet mes pakeisime mažosios ritės apsisukimų skaičių N, palikdami nepakitusius jo vietą ir matmenis.

Tarkime, kad galvanometro atmetimas

stebimas esant (100 apsisukimų ant mažos ritės).

Kaip pasikeis galvanometro atmetimas, jei apsisukimų skaičius padvigubės?

Patirtis tai rodo

Būtent to ir reikėjo tikėtis.

Tiesą sakant, visi mažos ritės posūkiai yra vienodai veikiami magnetinio lauko ir kiekviename posūkyje turi būti sukeltas tas pats EML.

Vieno posūkio EML pažymėkime raide E, tada 100 posūkių, sujungtų nuosekliai vienas po kito, EML turėtų būti 100 kartų didesnis:

Esant 200 apsisukimų

Bet kokiam kitam apsisukimų skaičiui

Jei emf didėja proporcingai apsisukimų skaičiui, savaime suprantama, kad galvanometro atmetimas taip pat turėtų būti proporcingas apsisukimų skaičiui.

Tai rodo patirtis. Taigi,

sukeltas emf yra proporcingas apsisukimų skaičiui.

Dar kartą pabrėžiame, kad mažos ritės matmenys ir jo vieta mūsų eksperimento metu nepakito. Savaime suprantama, kad eksperimentas buvo atliktas toje pačioje didelėje ritėje, išjungus tą pačią srovę.

Trečias pastebėjimas. Atlikus kelis eksperimentus su ta pačia maža ritė, kol įjungta srovė išlieka pastovi, nesunku įsitikinti, ar indukuotos emf dydis priklauso nuo to, kaip yra išdėstyta maža ritė.

Norėdami pastebėti sukeltos EML priklausomybę nuo mažos ritės padėties, šiek tiek patobulinsime savo sąranką (2.25 pav.).

Prie mažos ritės ašies išorinio galo pritvirtiname rodyklės rodyklę ir apskritimą su padalijimu (pvz.

Ryžiai. 2.25. Prietaisas, skirtas pasukti mažą ritę, sumontuotą ant strypo, praleidžiamo per didelės ritės sieneles. Strypas yra prijungtas prie rodyklės rodyklės. Rodyklės padėtis puslankiu su padalomis rodo, kaip yra mažoji ritė tų, kuriuos galima rasti radijo imtuvuose).

Sukdami strypą, dabar pagal rodyklės rodyklės padėtį galime spręsti apie padėtį, kurią užima maža ritė didelės viduje.

Stebėjimai rodo, kad

didžiausias emf sukeliamas, kai mažos ritės ašis sutampa su magnetinio lauko kryptimi,

kitaip tariant, kai didžiosios ir mažosios ritės ašys yra lygiagrečios.

Ryžiai. 2.26. Prie „magnetinio srauto“ sąvokos išvados. Magnetinis laukas pavaizduotas linijomis, nubrėžtomis dviejų linijų greičiu 1 cm2: a - 2 cm2 ploto ritė yra statmena lauko krypčiai. Magnetinis srautas yra prijungtas prie kiekvieno ritės posūkio.Šis srautas pavaizduotas keturiomis linijomis, kertančiomis ritę; b - 4 cm2 ploto ritė yra statmena lauko krypčiai. Magnetinis srautas yra prijungtas prie kiekvieno ritės posūkio.Šis srautas pavaizduotas aštuoniomis linijomis, kertančiomis ritę; c - 4 cm2 ploto ritė yra įstrižai. Magnetinis srautas, susijęs su kiekvienu jo posūkiu, pavaizduotas keturiomis linijomis. Jis yra lygus, kaip pavaizduota kiekviena eilutė, kaip matyti iš Fig. 2.26, a ir b, srautas c. Srautas, prijungtas prie ritės, sumažėja dėl jos pasvirimo

Šis mažos ritės išdėstymas parodytas Fig. 2.26, a ir b. Ritei besisukant, joje sukeltas emf vis mažės.

Galiausiai, jei mažos ritės plokštuma taps lygiagreti lauko linijoms, joje nebus sukeltas emf. Gali kilti klausimas, kas bus toliau sukant mažą ritę?

Jei ritę pasuksime daugiau nei 90° (palyginti su pradine padėtimi), tada sukeltos emf ženklas pasikeis. Lauko linijos pateks į ritę iš kitos pusės.

Ketvirtas pastebėjimas. Svarbu padaryti vieną paskutinį pastebėjimą.

Pasirinkime tam tikrą padėtį, kurioje pastatysime mažą ritę.

Sutarkime, pavyzdžiui, visada pastatyti jį tokioje padėtyje, kad sukeltas EML būtų kuo didesnis (žinoma, tam tikram apsisukimų skaičiui ir tam tikrai išjungtos srovės reikšmei). Padarykime keletą nedidelių skirtingo skersmens ritinių, bet su vienodu apsisukimų skaičiumi.

Šias rites pastatysime į tą pačią padėtį ir, išjungę srovę, stebėsime galvanometro atmetimą.

Patirtis mums tai parodys

sukeltas emf yra proporcingas ritių skerspjūvio plotui.

Magnetinis srautas. Visi pastebėjimai leidžia daryti tokią išvadą

sukeltas emf visada yra proporcingas magnetinio srauto pokyčiui.

Bet kas yra magnetinis srautas?

Pirmiausia kalbėsime apie magnetinį srautą per plokščią plotą S, sudarantį stačią kampą su magnetinio lauko kryptimi. Šiuo atveju magnetinis srautas lygus ploto ir indukcijos sandaugai arba

čia S yra mūsų svetainės plotas, m2;; B - indukcija, T; F - magnetinis srautas, Wb.

Srauto vienetas yra Weberis.

Atvaizduodami magnetinį lauką per linijas, galime pasakyti, kad magnetinis srautas yra proporcingas plotą perveriančių linijų skaičiui.

Jei lauko linijos nubrėžtos taip, kad jų skaičius statmenoje plokštumoje būtų lygus lauko indukcijai B, tai srautas lygus tokių linijų skaičiui.

Fig. 2,26 magnetinis lule in yra pavaizduotas linijomis, nubrėžtomis po dvi linijas kiekvienoje eilutėje, taigi atitinka magnetinį srautą

Dabar, norint nustatyti magnetinio srauto dydį, pakanka tiesiog suskaičiuoti linijų, perveriančių svetainę, skaičių ir padauginti šį skaičių iš

Tuo atveju, kai pav. 2,26, o magnetinis srautas per 2 cm2 plotą, statmeną lauko krypčiai,

Fig. 2,26, o šią sritį perveria keturios magnetinės linijos. Tuo atveju, kai pav. 2,26, b magnetinis srautas per skersinį 4 cm2 plotą esant 0,2 T indukcijai

ir matome, kad svetainę perveria aštuonios magnetinės linijos.

Magnetinis srautas, prijungtas prie ritės. Kalbėdami apie sukeltą EML, turime turėti omenyje srautą, susietą su ritė.

Srautas, sujungtas su ritė, yra srautas, kuris prasiskverbia į paviršių, kurį riboja ritė.

Fig. 2.26 srautas, sujungtas su kiekvienu ritės apsisukimu, Fig. 2.26, a yra lygus a Fig. 2.26, b srautas lygus

Jeigu plotas ne statmenas, o pasviręs magnetinėms linijoms, tai srauto nustatyti tiesiog plotą padauginus iš indukcijos jau nebeįmanoma. Šiuo atveju srautas apibrėžiamas kaip indukcijos ir mūsų svetainės projekcijos srities sandauga. Kalbame apie projekciją į plokštumą, statmeną lauko linijoms, arba, kaip sakant, apie platformos metamą šešėlį (2.27 pav.).

Tačiau bet kokios formos svetainės srautas vis tiek yra proporcingas per ją einančių linijų skaičiui arba lygus pavienių eilučių, kertančių svetainę, skaičiui.

Ryžiai. 2.27. Į svetainės projekcijos išvestį. Išsamiau atlikus eksperimentus ir sujungus trečiąjį ir ketvirtąjį stebėjimus, būtų galima padaryti tokią išvadą; sukeltas emf yra proporcingas šešėlio plotui, kurį mūsų mažoji ritė mestų į lauko linijoms statmeną plokštumą, jei ją apšviestų šviesos spinduliai, lygiagrečiai lauko linijoms. Šis šešėlis vadinamas projekcija

Taigi, pav. 2,26, srautas per 4 cm2 plotą esant 0,2 T indukcijai yra lygus tik (linijos, kurių kaina yra ). Magnetinio lauko atvaizdavimas linijomis labai padeda nustatyti srautą.

Jei srautas Ф yra susietas su kiekvienu iš N ritės vijų, sandaugą NФ galima pavadinti visa ritės srauto jungtimi. Srauto sujungimo koncepcija gali būti ypač patogiai naudojama, kai skirtingi srautai yra susieti su skirtingais posūkiais. Šiuo atveju bendra srauto jungtis yra srautų, susietų su kiekvienu posūkiu, suma.

Keletas pastabų apie žodį „tekėjimas“. Kodėl mes kalbame apie srautą? Ar šis žodis siejamas su kažkokio magnetinio srauto idėja? Tiesą sakant, kai sakome „elektros srovė“, įsivaizduojame elektros krūvių judėjimą (tekėjimą). Ar magnetinio srauto atveju situacija tokia pati?

Ne, kai sakome „magnetinis srautas“, turime omenyje tik konkretų magnetinio lauko matą (lauko stiprumo ir ploto plotą), panašų į matavimą, kurį naudoja inžinieriai ir mokslininkai, tiriantys skysčių judėjimą. Kai vanduo juda, jis vadinamas vandens greičio ir skersai išdėstytos platformos ploto sandaugos srautu (vandens srautas vamzdyje yra lygus jo greičiui pagal skerspjūvio plotą vamzdis).

Žinoma, su ypatinga judėjimo forma yra susijęs ir pats magnetinis laukas, kuris yra viena iš materijos rūšių. Dar neturime pakankamai aiškių idėjų ir žinių apie šio judėjimo prigimtį, nors šiuolaikiniai mokslininkai daug žino apie magnetinio lauko savybes: magnetinis laukas siejamas su specialios energijos formos egzistavimu, pagrindinis jo matas yra indukcija, kita labai svarbi priemonė yra magnetinis srautas.

magnetinė indukcija - yra magnetinio srauto tankis tam tikrame lauko taške. Magnetinės indukcijos vienetas yra tesla(1 T = 1 Wb/m2).

Grįžę prie anksčiau gautos išraiškos (1), galime kiekybiškai nustatyti magnetinis srautas per tam tikrą paviršių kaip laidu tekančio krūvio kiekio sandauga su šio paviršiaus riba, kai magnetinis laukas visiškai išnyksta, ir elektros grandinės, kuria teka šie krūviai, varžos sandauga

.

Aukščiau aprašytuose eksperimentuose su bandomąja rite (žiedu) ji pasitraukė iki tokio atstumo, kad išnyko visos magnetinio lauko apraiškos. Bet jūs galite tiesiog perkelti šią ritę lauke ir tuo pačiu metu joje judės ir elektros krūviai. Pereikime prie išraiškos prieaugių (1)

Ф + Δ Ф = r(q - Δ q) => Δ Ф = - rΔq => Δ q= -Δ Ф/ r

kur Δ Ф ir Δ q- srauto ir įkrovimų skaičiaus padidėjimas. Skirtingi prieaugio ženklai paaiškinami tuo, kad teigiamas krūvis eksperimentuose su posūkio pašalinimu atitiko lauko išnykimą, t.y. neigiamas magnetinio srauto prieaugis.

Naudodami bandomąjį posūkį, galite ištirti visą erdvę aplink magnetą ar ritę su srove ir sukurti linijas, kurių liestinių kryptis kiekviename taške atitiks magnetinės indukcijos vektoriaus kryptį. B(3 pav.)

Šios linijos vadinamos magnetinės indukcijos vektoriaus linijomis arba magnetinės linijos .

Magnetinio lauko erdvę galima mintyse padalyti vamzdiniais paviršiais, suformuotais magnetinių linijų, o paviršius parinkti taip, kad kiekvieno tokio paviršiaus (vamzdžio) viduje esantis magnetinis srautas būtų skaitiniu būdu lygus vienetui, o jų ašinės linijos vamzdžiai gali būti pavaizduoti grafiškai. Tokie vamzdžiai vadinami pavieniais, o jų ašių linijos – vadinamos vienos magnetinės linijos . Magnetinio lauko paveikslėlis, pavaizduotas naudojant atskiras linijas, suteikia ne tik kokybinę, bet ir kiekybinę jo idėją, nes Šiuo atveju magnetinės indukcijos vektoriaus dydis yra lygus linijų, einančių per vektoriui normalų paviršiaus ploto vienetą, skaičiui B, A linijų, einančių per bet kurį paviršių, skaičius lygus magnetinio srauto dydžiui .

Magnetinės linijos yra ištisinės ir šis principas gali būti matematiškai pavaizduotas kaip

tie. magnetinis srautas, einantis per bet kurį uždarą paviršių, yra lygus nuliui .

Išraiška (4) galioja paviršiui s bet kokia forma. Jeigu laikytume magnetinį srautą, einantį per paviršių, susidarantį cilindrinės ritės vijų (4 pav.), tai jį galima suskirstyti į paviršius, suformuotus iš atskirų posūkių, t.y. s=s 1 +s 2 +...+s 8 . Be to, paprastai skirtingų posūkių paviršiais praeis skirtingi magnetiniai srautai. Taigi pav. 4, aštuonios pavienės magnetinės linijos eina per centrinių ritės vijų paviršius ir tik keturios per išorinių vijų paviršius.

Norint nustatyti suminį magnetinį srautą, einantį per visų posūkių paviršių, reikia susumuoti srautus, einančius per atskirų posūkių paviršius, arba, kitaip tariant, blokuojančius atskirus posūkius. Pavyzdžiui, magnetiniai srautai, susipynę su keturiais viršutiniais ritės posūkiais, kaip parodyta Fig. 4 bus lygus: Ф 1 =4; Ф 2 =4; Ф 3 =6; Ф 4 =8. Taip pat veidrodinis simetriškas su apatiniais.

Srauto jungtis - virtualus (įsivaizduojamas bendras) magnetinis srautas Ψ, susiliejantis su visais ritės posūkiais, yra skaitiniu būdu lygus srautų, susietų su atskirais posūkiais, sumai: Ψ = w e F m, kur Ф m yra magnetinis srautas, kurį sukuria per ritę einanti srovė, ir w e yra lygiavertis arba efektyvus ritės apsisukimų skaičius. Fizinė srauto jungties prasmė yra ritės posūkių magnetinių laukų sujungimas, kuris gali būti išreikštas srauto jungties koeficientu (daugialygiu). k= Ψ/Ф = w e.

Tai yra, paveikslėlyje parodytu atveju dvi veidrodiškai simetriškos ritės pusės:

Ψ = 2 (Ф 1 + Ф 2 + Ф 3 + Ф 4) = 48

Virtualumas, tai yra įsivaizduojamas srauto jungties pobūdis, pasireiškia tuo, kad jis neatspindi tikro magnetinio srauto, kurio jokia induktyvumas negali padauginti, tačiau ritės varža yra tokia, kad atrodo, kad magnetinis srautas padidėja efektyvaus posūkių skaičiaus kartotinis, nors iš tikrųjų tai paprasta posūkių sąveika tame pačiame lauke. Jei ritė padidintų magnetinį srautą su savo srauto jungtimi, tada būtų galima sukurti magnetinio lauko daugiklius ant ritės net ir be srovės, nes srauto jungtis reiškia ne uždarą ritės grandinę, o tik artumo jungties geometriją. posūkių.

Dažnai tikrasis srauto jungties pasiskirstymas ritės posūkiuose nežinomas, tačiau galima daryti prielaidą, kad jis yra vienodas ir vienodas visiems posūkiams, jei tikroji ritė pakeičiama lygiaverte su skirtingu vijų skaičiumi. w e, išlaikant srauto jungties vertę Ψ = w e F m, kur Ф m- srauto blokavimas su vidiniais ritės posūkiais ir w e yra lygiavertis arba efektyvus ritės apsisukimų skaičius. Tam, kuris yra pavaizduotas pav. 4 atvejai w e = Ψ/Ф 4 =48/8=6.

Magnetinės indukcijos vektoriaus B srautas per bet kurį paviršių. Magnetinis srautas per mažą plotą dS, kuriame vektorius B nekinta, yra lygus dФ = ВndS, kur Bn yra vektoriaus projekcija į normaliąją plotą dS. Magnetinis srautas F per galutinį... ... Didysis enciklopedinis žodynas

MAGNETINIS SRAUTAS- (magnetinės indukcijos srautas), magnetinio vektoriaus srautas F. indukcija B per k.l. paviršius. M. p. dФ per nedidelį plotą dS, kurio ribose vektorius B gali būti laikomas nepakitusiu, išreiškiamas ploto dydžio ir vektoriaus projekcijos Bn sandauga į ... ... Fizinė enciklopedija

magnetinis srautas- Skaliarinis dydis, lygus magnetinės indukcijos srautui. [GOST R 52002 2003] magnetinis srautas Magnetinės indukcijos srautas per paviršių, statmeną magnetiniam laukui, apibrėžiamas kaip magnetinės indukcijos sandauga tam tikrame taške pagal plotą... ... Techninis vertėjo vadovas

MAGNETINIS SRAUTAS- (simbolis F), MAGNETINIO LAUKO stiprumo ir masto matas. Srautas per plotą A, esantis stačiu kampu tam pačiam magnetiniam laukui, yra Ф = mHA, kur m yra terpės magnetinis PRLAIDUMAS, o H - magnetinio lauko intensyvumas. Magnetinio srauto tankis yra srautas.... Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas

MAGNETINIS SRAUTAS- magnetinės indukcijos vektoriaus (žr. (5)) B srautas Ф per paviršių S, statmeną vektoriui B tolygiame magnetiniame lauke. Magnetinio srauto SI vienetas (cm) ... Didžioji politechnikos enciklopedija

MAGNETINIS SRAUTAS- vertė, apibūdinanti magnetinį poveikį tam tikram paviršiui. Magnetinis laukas matuojamas magnetinių jėgos linijų, einančių per tam tikrą paviršių, skaičiumi. Techninis geležinkelių žodynas. M.: Valstybinis transportas...... Techninis geležinkelių žodynas

Magnetinis srautas- skaliarinis dydis, lygus magnetinės indukcijos srautui... Šaltinis: ELEKTROS INŽINERIJA. PAGRINDINIŲ SĄVOKŲ SĄVOKOS IR APIBRĖŽIMAI. GOST R 52002 2003 (patvirtintas Rusijos Federacijos valstybinio standarto 2003-09-01 nutarimu N 3 str.) ... Oficiali terminija

magnetinis srautas- magnetinės indukcijos vektoriaus B srautas per bet kurį paviršių. Magnetinis srautas per mažą plotą dS, kuriame vektorius B nekinta, yra lygus dФ = BndS, kur Bn yra vektoriaus projekcija į normaliąją plotą dS. Magnetinis srautas F per galutinį... ... enciklopedinis žodynas

magnetinis srautas- , magnetinės indukcijos srautas yra magnetinės indukcijos vektoriaus srautas per bet kurį paviršių. Uždarame paviršiuje bendras magnetinis srautas yra lygus nuliui, o tai atspindi magnetinio lauko solenoidinį pobūdį, ty nebuvimą gamtoje... Enciklopedinis metalurgijos žodynas

Magnetinis srautas- 12. Magnetinis srautas Magnetinis indukcijos srautas Šaltinis: GOST 19880 74: Elektrotechnika. Pagrindinės sąvokos. Terminai ir apibrėžimai originalus dokumentas 12 magnetinis ant ... Norminės ir techninės dokumentacijos terminų žodynas-žinynas

Knygos

  • , Mitkevičius V. F.. Šioje knygoje yra daug, į ką ne visada kreipiamas deramas dėmesys, kalbant apie magnetinį srautą, ir kas dar nebuvo pakankamai aiškiai pasakyta arba dar nebuvo... Pirkite už 2252 UAH (tik Ukraina)
  • Magnetinis srautas ir jo transformacija, Mitkevich V.F.. Ši knyga bus gaminama pagal Jūsų užsakymą naudojant Print-on-Demand technologiją. Šioje knygoje yra daug dalykų, kuriems ne visada skiriama pakankamai dėmesio, kai kalbama apie...

Tegul kurioje nors mažoje erdvės srityje yra magnetinis laukas, kurį galima laikyti vienodu, tai yra, šioje srityje magnetinės indukcijos vektorius yra pastovus tiek dydžiu, tiek kryptimi.
Pasirinkime nedidelį plotą su sritimi ΔS, kurio orientaciją nurodo vienetinis normalusis vektorius n(445 pav.).

ryžių. 445
Magnetinis srautas per šią sritį ΔФ m apibrėžiamas kaip vietos ploto ir normaliosios magnetinio lauko indukcijos vektoriaus komponento sandauga

Kur

vektorių taškinė sandauga B Ir n;
Bn− magnetinės indukcijos vektoriaus komponentas, normalus vietai.
Savavališkame magnetiniame lauke magnetinis srautas per savavališką paviršių nustatomas taip (446 pav.):

ryžių. 446
− paviršius padalintas į mažus plotelius ΔSi(kuris gali būti laikomas plokščiu);
− nustatomas indukcijos vektorius B išioje svetainėje (kuri svetainėje gali būti laikoma nuolatine);
− apskaičiuojama srautų per visas sritis, į kurias padalintas paviršius, suma

Ši suma vadinama magnetinio lauko indukcijos vektoriaus srautas per tam tikrą paviršių (arba magnetinis srautas).
Atkreipkite dėmesį, kad apskaičiuojant srautą, sumavimas atliekamas per lauko stebėjimo taškus, o ne per šaltinius, kaip naudojant superpozicijos principą. Todėl magnetinis srautas yra neatsiejama lauko charakteristika, apibūdinanti jo vidutines savybes visame nagrinėjamame paviršiuje.
Sunku rasti fizinę magnetinio srauto reikšmę, nes kitiems laukams jis yra naudingas pagalbinis fizikinis dydis. Tačiau skirtingai nuo kitų srautų, magnetinis srautas yra toks įprastas, kad SI sistemoje jam buvo suteiktas „asmeninis“ matavimo vienetas - Weber 2: 1 Weberis− vienodo indukcijos magnetinio lauko magnetinis srautas 1 T visoje teritorijoje 1 m2 orientuota statmenai magnetinės indukcijos vektoriui.
Dabar įrodysime paprastą, bet nepaprastai svarbią teoremą apie magnetinį srautą per uždarą paviršių.
Anksčiau mes nustatėme, kad bet kurio magnetinio lauko jėgos yra uždaros; iš to jau išplaukia, kad magnetinis srautas per bet kurį uždarą paviršių yra lygus nuliui.

Nepaisant to, pateikiame formalesnį šios teoremos įrodymą.
Pirmiausia pažymime, kad magnetiniam srautui galioja superpozicijos principas: jei magnetinį lauką sukuria keli šaltiniai, tai bet kuriam paviršiui srovės elementų sistemos sukuriamas lauko srautas yra lygus lauko srautų sumai. sukurtas kiekvieno srovės elemento atskirai. Šis teiginys tiesiogiai išplaukia iš indukcijos vektoriaus superpozicijos principo ir tiesiogiai proporcingo ryšio tarp magnetinio srauto ir magnetinės indukcijos vektoriaus. Todėl pakanka įrodyti teoremą lauko, kurį sukuria srovės elementas, kurio indukciją lemia Biot-Savarre-Laplace dėsnis. Čia mums svarbi lauko struktūra, turinti ašinę apskrito simetriją, o indukcijos vektoriaus modulio reikšmė nesvarbu.
Kaip uždarą paviršių pasirinkime bloko paviršių, išpjautą, kaip parodyta Fig. 447.

ryžių. 447
Magnetinis srautas nėra lygus nuliui tik per du šoninius paviršius, tačiau šie srautai turi priešingus ženklus. Prisiminkite, kad uždaram paviršiui pasirenkamas išorinis normalus, todėl viename iš nurodytų paviršių (priekyje) srautas yra teigiamas, o gale - neigiamas. Be to, šių srautų moduliai yra lygūs, nes lauko indukcijos vektoriaus pasiskirstymas šiuose paviršiuose yra vienodas. Šis rezultatas nepriklauso nuo nagrinėjamo bloko padėties. Savavališkas kūnas gali būti suskirstytas į be galo mažas dalis, kurių kiekviena yra panaši į nagrinėjamą juostą.
Galiausiai suformuluokime dar vieną svarbią bet kurio vektorinio lauko srauto savybę. Tegul savavališkas uždaras paviršius suriša tam tikrą kūną (448 pav.).

ryžių. 448
Padalinkime šį kūną į dvi dalis, apribotas pradinio paviršiaus dalimis Ω 1 Ir Ω 2 ir uždarykite juos bendra sąsaja tarp kūno. Srauto per šiuos du uždarus paviršius suma lygi srautui per pirminį paviršių! Iš tikrųjų srautų per ribą suma (vieną kartą vienam kūnui, kitą kartą kitam) yra lygi nuliui, nes kiekvienu atveju reikia paimti skirtingus, priešingus normalius (kiekvieną kartą išorinius). Panašiai galima įrodyti teiginį dėl savavališko kūno padalijimo: jei kūnas padalintas į savavališką skaičių dalių, tai srautas per kūno paviršių yra lygus srautų per visų dalių paviršius sumai. kūno pertvaros. Šis teiginys yra akivaizdus skysčio srautui.
Tiesą sakant, mes įrodėme, kad jei vektorinio lauko srautas per tam tikrą paviršių, ribojantį nedidelį tūrį, yra lygus nuliui, tai per bet kurį uždarą paviršių šis srautas yra lygus nuliui.
Taigi bet kuriam magnetiniam laukui galioja magnetinio srauto teorema: magnetinis srautas per bet kurį uždarą paviršių yra lygus nuliui Ф m = 0.
Anksčiau mes žiūrėjome į skysčio greičio lauko ir elektrostatinio lauko srauto teoremas. Šiais atvejais srautą per uždarą paviršių visiškai lėmė taškiniai lauko šaltiniai (skysčių šaltiniai ir kriauklės, taškiniai krūviai). Bendruoju atveju nulinio srauto buvimas per uždarą paviršių rodo taškinio lauko šaltinių buvimą. Vadinasi, Fizinis magnetinio srauto teoremos turinys yra teiginys apie magnetinių krūvių nebuvimą.

Jei gerai suprantate šią problemą ir sugebate paaiškinti bei apginti savo požiūrį, tuomet galite suformuluoti magnetinio srauto teoremą taip: „Dirako monopolio dar niekas nerado“.

Ypač reikėtų pabrėžti, kad kalbėdami apie lauko šaltinių nebuvimą, turime omenyje būtent taškinius šaltinius, panašius į elektros krūvius. Jei brėžtume analogiją su judančio skysčio lauku, elektros krūviai yra tarsi taškai, iš kurių skystis išteka (arba įteka), didindamas arba mažindamas jo kiekį. Magnetinio lauko atsiradimas dėl elektros krūvių judėjimo yra panašus į kūno judėjimą skystyje, dėl kurio atsiranda sūkuriai, kurie nekeičia bendro skysčio kiekio.

Vektoriniai laukai, kurių srautas per bet kurį uždarą paviršių yra lygus nuliui, gavo gražų, egzotišką pavadinimą - solenoidinis. Solenoidas yra vielos ritė, per kurią gali būti perduodama elektros srovė. Tokia ritė gali sukurti stiprius magnetinius laukus, todėl terminas solenoidinis reiškia „panašus į solenoido lauką“, nors tokius laukus galima būtų pavadinti paprasčiau „panašiais į magnetinius“. Galiausiai tokie laukai dar vadinami sūkurys, panašus į skysčio greičio lauką, kurio judėjime susidaro visų rūšių turbulenciniai sūkuriai.

Didelę reikšmę turi magnetinio srauto teorema, ji dažnai naudojama įvairioms magnetinės sąveikos savybėms įrodyti, su ja susidursime keletą kartų. Pavyzdžiui, magnetinio srauto teorema įrodo, kad elemento sukuriamo magnetinio lauko indukcijos vektorius negali turėti radialinės dedamosios, priešingu atveju srautas per cilindrinį paviršių, koaksialų su srovės elementu, būtų nulis.
Dabar iliustruojame magnetinio srauto teoremos taikymą magnetinio lauko indukcijai apskaičiuoti. Tegul magnetinį lauką sukuria žiedas su srove, kuriam būdingas magnetinis momentas p m. Apsvarstykime lauką šalia žiedo ašies per atstumą z nuo centro, žymiai didesnis už žiedo spindulį (449 pav.).

ryžių. 449
Anksčiau mes gavome formulę magnetinio lauko indukcijos ašyje dideliems atstumams nuo žiedo centro

Nedarysime didelės klaidos, jei manysime, kad vertikalioji (tegul žiedo ašis yra vertikali) lauko dedamoji mažame spindulio žiede turi tokią pačią reikšmę. r, kurio plokštuma yra statmena žiedo ašiai. Kadangi vertikalaus lauko komponentas keičiasi priklausomai nuo atstumo, radialinio lauko komponentai neišvengiamai turi būti, kitaip magnetinio srauto teorema nepasitvirtins! Pasirodo, šios teoremos ir (3) formulės pakanka šiam radialiniam komponentui rasti. Pasirinkite ploną cilindrą, kurio storis Δz ir spindulys r, kurio apatinis pagrindas yra per atstumą z nuo žiedo centro koaksialiai su žiedu ir šio cilindro paviršiui pritaikyti magnetinio srauto teoremą. Magnetinis srautas per apatinę bazę yra lygus (atkreipkite dėmesį, kad indukcija ir normalūs vektoriai čia yra priešingi)

Kur Bz(z) z;
srautas per viršutinį pagrindą yra

Kur Bz (z + Δz)− indukcijos vektoriaus vertikaliosios komponentės vertė aukštyje z + Δz;
srautas per šoninį paviršių (iš ašinės simetrijos išplaukia, kad indukcijos vektoriaus radialinio komponento modulis B r yra pastovus ant šio paviršiaus):

Pagal įrodytą teoremą šių srautų suma lygi nuliui, taigi lygtis galioja

iš kurių nustatome reikiamą reikšmę

Belieka naudoti (3) formulę vertikaliam lauko komponentui ir atlikti reikiamus skaičiavimus 3


Iš tiesų, sumažėjus vertikaliam lauko komponentui, atsiranda horizontalių komponentų: sumažėjus nutekėjimui per pagrindus, „nutekėjimas“ per šoninį paviršių.
Taigi, mes įrodėme „nusikaltimo teoremą“: jei iš vieno vamzdžio galo išteka mažiau, nei į jį įpilama iš kito galo, vadinasi, jie kažkur vagia per šoninį paviršių.

1 Pakanka paimti tekstą su elektrinio lauko stiprumo vektoriaus srauto apibrėžimu ir pakeisti užrašą (kas čia ir daroma).
2 Pavadintas vokiečių fiziko (Sankt Peterburgo mokslų akademijos nario) Vilhelmo Eduardo Vėberio (1804 - 1891) garbei
3 Raštingiausi gali pamatyti funkcijos (3) išvestinę paskutinėje trupmenoje ir tiesiog ją apskaičiuoti, bet mes dar kartą turėsime naudoti apytikslę formulę (1 + x) β ≈ 1 + βx.



Atsitiktiniai straipsniai

Aukštyn