Flux at magnetic flux na relasyon

Alam mula sa karanasan na malapit sa mga permanenteng magnet, pati na rin malapit sa kasalukuyang nagdadala ng mga conductor, ang mga pisikal na epekto ay maaaring maobserbahan, tulad ng mekanikal na epekto sa iba pang mga magnet o kasalukuyang nagdadala ng mga conductor, pati na rin ang hitsura ng EMF sa mga conductor na gumagalaw sa ibinigay. space.

Ang hindi pangkaraniwang estado ng espasyo malapit sa mga magnet at kasalukuyang nagdadala ng mga conductor ay tinatawag na isang magnetic field, ang mga quantitative na katangian na kung saan ay madaling matukoy ng mga phenomena na ito: sa pamamagitan ng puwersa ng mekanikal na pagkilos o sa pamamagitan ng electromagnetic induction, sa katunayan, sa pamamagitan ng magnitude na sapilitan sa isang gumagalaw na konduktor EMF.

Ang kababalaghan ng pagpapadaloy ng EMF sa konduktor (kababalaghan ng electromagnetic induction) ay nangyayari sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon. Maaari mong ilipat ang isang wire sa isang unipormeng magnetic field o palitan lang ang magnetic field malapit sa isang nakatigil na wire. Sa alinmang kaso, ang pagbabago sa magnetic field sa espasyo ay magbubunsod ng EMF sa konduktor.

Ang isang simpleng pang-eksperimentong aparato para sa pagsisiyasat sa hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ipinapakita sa figure. Narito ang conductive (tanso) singsing ay konektado sa sarili nitong mga wire na may ballistic galvanometer, sa pamamagitan ng pagpapalihis ng arrow, kung saan posible na tantiyahin ang dami ng singil sa kuryente na dumadaan sa simpleng circuit na ito. Una, igitna ang singsing sa ilang punto sa espasyo malapit sa magnet (posisyon a), pagkatapos ay ilipat nang husto ang singsing (sa posisyon b). Ipapakita ng galvanometer ang halaga ng singil na dumaan sa circuit, Q.

Ngayon inilalagay namin ang singsing sa isa pang punto, medyo malayo mula sa magnet (sa posisyon c), at muli, na may parehong bilis, inilipat namin ito nang masakit sa gilid (sa posisyon d). Ang pagpapalihis ng galvanometer na karayom ​​ay magiging mas mababa kaysa sa unang pagtatangka. At kung tataas natin ang paglaban ng loop R, halimbawa, pinapalitan ang tanso ng tungsten, pagkatapos ay ilipat ang singsing sa parehong paraan, mapapansin natin na ang galvanometer ay magpapakita ng mas maliit na singil, ngunit ang halaga ng singil na ito ay gumagalaw sa pamamagitan ng Ang galvanometer sa anumang kaso ay magiging inversely proportional sa loop resistance.

Ang eksperimento ay malinaw na nagpapakita na ang espasyo sa paligid ng magnet sa anumang punto ay may ilang katangian, isang bagay na direktang nakakaapekto sa dami ng singil na dumadaan sa galvanometer kapag inilalayo natin ang singsing mula sa magnet. Tawagin natin itong isang bagay na malapit sa magnet, magnetic flux, at tinutukoy namin ang quantitative value nito sa letrang F. Pansinin ang ipinahayag na pag-asa ng Ф ~ Q * R at Q ~ Ф / R.

Gawin nating kumplikado ang eksperimento. Aayusin namin ang tansong loop sa isang tiyak na punto sa tapat ng magnet, sa tabi nito (sa posisyon d), ngunit ngayon ay babaguhin namin ang lugar ng loop (nagpapatong na bahagi nito sa isang wire). Ang mga pagbabasa ng galvanometer ay magiging proporsyonal sa pagbabago sa lugar ng singsing (sa posisyon e).

Samakatuwid, ang magnetic flux F mula sa aming magnet na kumikilos sa loop ay proporsyonal sa lugar ng loop. Ngunit ang magnetic induction B, na nauugnay sa posisyon ng singsing na may kaugnayan sa magnet, ngunit independiyente sa mga parameter ng singsing, ay tumutukoy sa pag-aari ng magnetic field sa anumang itinuturing na punto sa espasyo malapit sa magnet.

Sa pagpapatuloy ng mga eksperimento sa isang tansong singsing, babaguhin natin ngayon ang posisyon ng eroplano ng singsing na may kaugnayan sa magnet sa unang sandali (posisyon g) at pagkatapos ay i-rotate ito sa isang posisyon sa kahabaan ng axis ng magnet (posisyon h).

Tandaan na kapag mas malaki ang pagbabago sa anggulo sa pagitan ng singsing at ng magnet, mas maraming charge Q ang dumadaloy sa circuit sa pamamagitan ng galvanometer. Nangangahulugan ito na ang magnetic flux sa pamamagitan ng ring ay proporsyonal sa cosine ng anggulo sa pagitan ng magnet at ng normal sa eroplano ng singsing.

Kaya, maaari nating tapusin iyon magnetic induction B — mayroong isang dami ng vector, ang direksyon kung saan sa isang naibigay na punto ay tumutugma sa direksyon ng normal sa eroplano ng singsing sa posisyong iyon kapag, kapag ang singsing ay matalim na inilipat palayo sa magnet, ang singil Q ay dumadaan sa kahabaan ng ang circuit ay maximum.

Sa halip na isang magnet sa eksperimento na maaari mong gamitin coil ng isang electromagnet, ilipat ang coil na ito o baguhin ang kasalukuyang nasa loob nito, sa gayon ay tumataas o bumababa ang magnetic field na tumatagos sa experimental loop.

Ang lugar na natagos ng magnetic field ay hindi kinakailangang matali ng isang pabilog na liko, maaari itong sa prinsipyo ay anumang ibabaw, ang magnetic flux na kung saan ay natutukoy sa pamamagitan ng pagsasama:

Lumalabas na magnetic flux F Kung ang flux ng magnetic induction vector B sa pamamagitan ng surface S.At ang magnetic induction B ay ang magnetic flux density F sa isang naibigay na punto sa field. Ang magnetic flux Ф ay sinusukat sa mga yunit ng «Weber» — Wb. Ang magnetic induction B ay sinusukat sa mga yunit ng Tesla — Tesla.

Kung ang buong puwang sa paligid ng isang permanenteng magnet o isang kasalukuyang-dalang coil ay susuriin sa katulad na paraan, sa pamamagitan ng isang galvanometer coil, kung gayon posible na bumuo sa puwang na ito ng isang walang katapusang bilang ng tinatawag na "magnetic lines" - mga linya ng vector magnetic induction B - ang direksyon ng mga tangent sa bawat punto kung saan ay tumutugma sa direksyon ng magnetic induction vector B sa mga puntong ito ng pinag-aralan na espasyo.

Sa pamamagitan ng paghahati ng espasyo ng magnetic field sa pamamagitan ng mga haka-haka na tubo na may isang yunit na cross-section S = 1, ang tinatawag na maaaring makuha. Mga solong magnetic tube na ang mga axes ay tinatawag na single magnetic lines. Gamit ang diskarteng ito, maaari mong biswal na ilarawan ang isang quantitative na larawan ng magnetic field, at sa kasong ito ang magnetic flux ay magiging katumbas ng bilang ng mga linya na dumadaan sa napiling ibabaw.

Ang mga magnetic na linya ay tuloy-tuloy, umalis sila sa North Pole at kinakailangang pumasok sa South Pole, kaya ang kabuuang magnetic flux sa anumang saradong ibabaw ay zero. Sa matematika, ganito ang hitsura:

Isaalang-alang ang isang magnetic field na nakatali sa ibabaw ng isang cylindrical coil. Sa katunayan, ito ay isang magnetic flux na tumagos sa ibabaw na nabuo sa pamamagitan ng mga pagliko ng coil na ito. Sa kasong ito, ang kabuuang ibabaw ay maaaring nahahati sa magkahiwalay na mga ibabaw para sa bawat isa sa mga pagliko ng coil. Ipinapakita ng figure na ang mga ibabaw ng upper at lower turn ng coil ay tinusok ng apat na solong magnetic lines, at ang mga ibabaw ng mga liko sa gitna ng coil ay tinusok ng walo.

Upang mahanap ang halaga ng kabuuang magnetic flux sa lahat ng mga liko ng coil, kinakailangan na isama ang mga magnetic flux na tumatagos sa mga ibabaw ng bawat pagliko nito, iyon ay, ang mga magnetic flux na nauugnay sa mga indibidwal na pagliko ng coil:

Ф = Ф1 + Ф2 + Ф3 + Ф4 + Ф5 + Ф6 + Ф7 + Ф8 kung mayroong 8 liko sa likid.

Para sa simetriko na paikot-ikot na halimbawa na ipinakita sa nakaraang figure:

F liko sa itaas = 4 + 4 + 6 + 8 = 22;

F lower turns = 4 + 4 + 6 + 8 = 22.

Ф kabuuang = Ф itaas na pagliko + Ф ibabang pagliko = 44.

Dito ipinakilala ang konsepto ng "flow connection". Koneksyon sa streaming Ang kabuuang magnetic flux na nauugnay sa lahat ng pag-ikot ng coil, ayon sa bilang na katumbas ng kabuuan ng mga magnetic flux na nauugnay sa mga indibidwal na pagliko nito:

Ang Фm ay ang magnetic flux na nilikha ng kasalukuyang sa pamamagitan ng isang rebolusyon ng coil; wэ - epektibong bilang ng mga liko sa likid;

Ang flux linkage ay isang virtual na halaga dahil sa katotohanan ay walang kabuuan ng mga indibidwal na magnetic flux, ngunit mayroong kabuuang magnetic flux. Gayunpaman, kapag ang aktwal na pamamahagi ng magnetic flux sa mga pagliko ng coil ay hindi alam, ngunit ang flux relation ay kilala, ang coil ay maaaring mapalitan ng isang katumbas sa pamamagitan ng pagkalkula ng bilang ng katumbas na magkaparehong mga pagliko na kinakailangan upang makuha ang kinakailangang halaga. ng magnetic flux.