Среди физических величин важное место занимает магнитный поток. В этой статье объясняется, что это такое и как определить его размер.
Формула магнитного потока
Что такое магнитный поток
Эта величина определяет уровень магнитного поля по поверхности. Он обозначается «FF» и зависит от напряженности поля и угла, под которым поле пересекает поверхность.
Формула расчета следующая:
- FF — — магнитный поток;
- B – величина напряженности магнитной индукции;
- S — площадь поверхности, через которую проходит поле;
- cosα — косинус угла между направлением нормали к поверхности и потоком.
Единица измерения в системе СИ — Вебер (Вб). 1 Вебер создается полем в 1 Тесла, проходящим перпендикулярно поверхности площадью 1 квадратный метр².
Поэтому, когда его направление соответствует вертикальному направлению, скорость потока максимальна, если она параллельна поверхности, то скорость потока равна «0.
Интересный. Формула магнитного потока аналогична формуле расчета освещенности.
Постоянные магниты
Одним из источников поля является постоянный магнит. Они известны уже много веков. Стрелка компаса сделана из намагниченного железа, и существует древнегреческая легенда об острове, который притягивает к себе металлические детали с кораблей.
Постоянные магниты бывают разных форм и изготавливаются из разных материалов:
- Железо — самое дешевое, но менее привлекательное;
- Неодим – изготовлен из сплава неодима, железа и бора;
- Алнико – это сплав железа, алюминия, никеля и кобальта.
Все магниты биполярные. Это наиболее очевидно в устройствах на шесте и подкове.
Если шест подвешен посередине или помещен на плавающее дерево или пенопласт, шест будет поворачиваться в направлении север-юг. Полюс, указывающий на север, называется Северным полюсом, он окрашен в синий цвет и обозначается буквой N на лабораторных приборах. Противоположный, направленный на юг, красный и отмечен буквой «S». Магниты с одинаковыми полюсами притягиваются друг к другу, а магниты с противоположными полюсами отталкиваются.
В 1851 году Майкл Фарадей предложил концепцию закрытой индукционной линии. Провода выходят из северного полюса магнита, проходят через окружающее пространство, уходят на юг, а затем возвращаются на север внутри устройства. Линия на полюсах ближе всего к напряженности поля. Привлекательность здесь также выше.
Читайте также статью: Как вырастить из косточек мандариновое дерево
Если положить на устройство кусок стекла и присыпать сверху тонким слоем железных опилок, они сориентируются вдоль силовых линий магнитного поля. Когда рядом размещено несколько устройств, Sawdust отображает взаимодействие между ними: притяжение или отталкивание.
Магниты и железные опилки
Магнитное поле Земли
Нашу планету можно представить как магнит, ось которого наклонена на 12 градусов. Пересечение этой оси с поверхностью называется магнитным полюсом. Как и любой магнит, линии магнитного поля Земли простираются от северного полюса до южного полюса. Около полюсов они перпендикулярны поверхности, поэтому стрелки компаса там ненадежны и приходится применять другие методы.
Частицы «солнечного ветра» заряжены, поэтому при их движении возникает магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем Земли и направляет частицы по силовым линиям. Таким образом, это поле защищает поверхность Земли от космического излучения. Однако вблизи полюсов, где эти линии перпендикулярны поверхности, в атмосферу попадают заряженные частицы, вызывающие северное сияние.
Электромагниты
В 1820 году Ганс Эрстед, проводя эксперименты, обнаружил влияние тока, протекающего через проводник, на компас. Несколько дней спустя Андре-Мари Ампер обнаружил взаимное притяжение между двумя проводами, по которым электрический ток течет в одном направлении.
Интересный. Во время электросварки при изменении тока близлежащие кабели могут смещаться.
Видео: МАГНИТНЫЙ ПОТОК 9 и 11 класс физика
Позже Ампер предположил, что это произошло из-за магнитной индукции тока, протекающего по проводу.
В катушке, обмотанной изолированным проводом и по которой течет ток, магнитные поля отдельных проводников усиливают друг друга. Для большей привлекательности катушки намотаны на открытый стальной сердечник. Этот сердечник намагничивается и притягивает железные части или другую половину сердечника в реле и контакторах.
Электромагнитная индукция
При изменении магнитного потока в проводе возникает индуцированный ток. Этот факт не зависит от того, что вызывает это изменение: движение постоянного магнита, движение провода или изменение силы тока в близлежащем проводнике.
Это явление было открыто Майклом Фарадеем 29 августа 1831 года. Его эксперименты показали, что электродвижущая сила (ЭДС), возникающая в цепи, окруженной проводником, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через площадь цепи.
Важно! Чтобы создать электродвижущую силу, провод должен пройти через линию электропередачи. При прямолинейном движении электродвижущая сила отсутствует.
Если катушку, создающую электродвижущую силу, подключить к цепи, в обмотке будет возникать ток, создающий в индукторе собственное электромагнитное поле.
Правило правой руки
При движении проводника в магнитном поле в нем индуцируется электродвижущая сила. Его направление зависит от направления движения проволоки. Метод определения направления магнитной индукции называется «методом правой руки».
правило правой руки
Расчет величины магнитного поля очень важен для проектирования двигателей и трансформаторов.
Читайте также статью: Как сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками
Комментарии
Отправить комментарий