Що таке магнітний потік?

Щоб дати точне кількісне формулювання закону електромагнітної індукції Фарадея, потрібно запровадити нову величину - потік вектора магнітної індукції .

Вектор магнітної індукції характеризує магнітне поле у ​​кожній точці простору. Можна ввести ще одну величину, яка залежить від значень вектора не в одній точці, а в усіх точках поверхні, обмеженої замкнутим плоским контуром.

Для цього розглянемо плоский замкнутий провідник (контур), що обмежує поверхню площею S і поміщений у магнітне однорідне поле (рис. 2.4). Нормаль (вектор, модуль якого дорівнює одиниці) до площини провідника становить кут із напрямком вектора магнітної індукції. Магнітним потоком Ф (потоком вектора магнітної індукції) через поверхню площею S називають величину, рівну добутку модуля вектора магнітної індукції на площу S і косинус кута між векторами і :

Твір є проекцією вектора магнітної індукції на нормаль до площини контуру. Тому

Магнітний потік тим більше, чим більше В n і S. Величина Ф названа магнітним потоком за аналогією з потоком води, який тим більше, чим більше швидкістьтечії води та площа перерізу труби.

Магнітний потік графічно можна тлумачити як величину, пропорційну числу ліній магнітної індукції, що пронизують поверхню площею S.

Одиницею магнітного потоку є вебер. один вебер (1 Вб) створюється однорідним магнітним полем з індукцією 1 Тл через поверхню площею 1 м 2 , розташовану перпендикулярно вектору магнітної індукції.

Магнітний потік залежить від орієнтації поверхні, яку пронизує магнітне поле.

Узагальнені відомості про магнітний потік

Сьогоднішній урок з фізики у нас з вами присвячений темі магнітному потоці. Для того щоб дати точне кількісне формулювання закону електромагнітної індукції Фарадея нам потрібно буде ввести нову величину, яка називається магнітний потік або потік вектора магнітної індукції.

З попередніх класів ви знаєте, що магнітне поле описується вектором магнітної індукції B. Виходячи з поняття вектор індукції B, ми можемо знайти магнітний потік. Для цього ми з вами розглянемо замкнутий провідник або контур із площею S. Припустимо, через нього проходить однорідне магнітне поле з індукцією B. Тоді магнітним потоком F вектор магнітної індукції через поверхню площею S називають величину добутку модуля вектора магнітної індукції B на площу контуру S і на cos кута між вектором B та нормаллю cos альфа:

Загалом ми з вами дійшли такого висновку, що якщо помістити в магнітне поле контур зі струмом, то всі лінії індукції цього магнітного поля проходитимуть через контур. Тобто, можна сміливо говорити, що лінія магнітної індукції і є цією магнітною індукцією, яка знаходиться в кожній точці цієї лінії. Або можна сказати, що лінії магнітної індукції є потоком вектора індукції по обмеженому і описуваному цими лініями простору, тобто магнітним потоком.

А тепер давайте згадаємо, чому дорівнює одиниця магнітного потоку:

Напрямок та кількість магнітного потоку

Але необхідно так само знати, що кожен магнітний потік має свій напрямок та кількісне значення. І тут можна сказати, що контур проникає у певний магнітний потік. І також, слід зазначити, що від величини контуру залежить і величина магнітного потоку, тобто чим більше розмір контуру, тим більший магнітний потік буде проходити через нього.

Тут можна підбити підсумок і сказати, що магнітний потік залежить від площі простору, через яку він проходить. Якщо ми, наприклад, візьмемо нерухому рамку певного розміру, пронизану постійним магнітним полем, то в цьому випадку магнітний потік, який проходить через цю рамку, буде постійним.

При збільшенні сили магнітного поля, природно, і збільшиться магнітна індукція. Крім того, і пропорційно зросте величина магнітного потоку в залежності від збільшеної величини індукції.

Практичне завдання

1. Подивіться уважно на цей малюнок і дайте відповідь на запитання: Як може змінитися магнітний потік, якщо контур обертатиметься навколо осі ГО?

2. Як ви думаєте, як може змінитися магнітний потік, якщо взяти замкнутий контур, який розташований під деяким кутом до ліній магнітної індукції та його площу зменшити вдвічі, а модуль вектора збільшити вчетверо?
3. Подивіться варіанти відповідей і скажіть, як потрібно зорієнтувати рамку в однорідному магнітному полі, щоб потік через цю рамку дорівнював нулю? Яка з відповідей буде правильною?

4. Уважно подивіться малюнок зображених контурів I і II і дайте відповідь, як із їх обертанні може змінитися магнітний потік?

5. Як ви вважаєте, від чого залежить напрямок індукційного струму?
6. У чому відмінність магнітної індукції від магнітного потоку? Назвіть ці відмінності.
7. Назвіть формулу магнітного потоку та величини, які входять до цієї формули.
8. Які знаєте способи вимірювання магнітного потоку?

Це цікаво знати

А чи відомо вам, що підвищена сонячна активність впливає на магнітне поле Землі і приблизно кожні одинадцять з половиною років вона зростає так, що може порушити радіозв'язок, спричинити збій роботи компаса і негативно впливати на самопочуття людини. Такі процеси називають магнітними бурями.

Мякішев Г. Я., Фізика . 11 клас: навч. для загальноосвіт. установ: базовий та профіл. рівні / Г. Я. Мякішев, Б. В. Буховцев, В. М. Чаругін; за ред. В. І. Ніколаєва, Н. А. Парфентьєвої. - 17-те вид., перероб. та дод. – М.: Просвітництво, 2008. – 399 с: іл.

Серед багатьох визначень і понять, пов'язаних з магнітним полем, слід особливо виділити магнітний потік, який має певну спрямованість. Ця властивість широко використовується в електроніці та електротехніці, у конструкціях приладів та пристроїв, а також при розрахунку різних схем.

Поняття магнітного потоку

Насамперед необхідно точно встановити, що називається магнітним потоком. Дану величину слід розглядати у поєднанні з однорідним магнітним полем. Воно є однорідним у кожному точці, позначеного простору. Під дію магнітного поля попадає певна поверхня, що має якусь встановлену площу, що позначається символом S. Лінії поля впливають на цю поверхню та перетинають її.

Таким чином, магнітний потік Ф, що перетинає поверхню з площею S, складається з певної кількості ліній, що збігаються з вектором і проходять через цю поверхню.

Цей параметр можна знайти і відобразити у вигляді формули Ф = BS cos α, в якій α є кутом між нормальним напрямом до поверхні S і вектором магнітної індукції В. Виходячи з цієї формули, можна визначити магнітний потік максимальним значеннямпри якому cos α = 1, а положення вектора стане паралельно нормалі, перпендикулярної поверхні S. І, навпаки, магнітний потік буде мінімальним, якщо вектор буде розташований перпендикулярно нормалі.

В даному варіанті векторні лінії просто ковзають площиною і не перетинають її. Тобто, потік враховується тільки лініями вектора магнітної індукції, що перетинає конкретну поверхню.

Для знаходження даної величини використовується вебер або вольт-секунди (1 Вб = 1 В х 1 с). Цей параметр може вимірюватись і в інших одиницях. Меншою величиною є максвел, що становить 1 Вб = 108 мкс або 1 мкс = 10 -8 Вб.

Енергія магнітного поля та потік магнітної індукції

Якщо по провіднику пропустити електричний струм, то навколо нього утворюється магнітне поле, що має енергію. Її походження пов'язане з електроенергією джерела струму, яка частково витрачається для подолання ЕРС самоіндукції, що виникає в ланцюзі. Це так звана власна енергія струму, за рахунок якої утворюється . Тобто енергії поля та струму дорівнюватимуть між собою.

Значення енергії струму виражає формула W = (L x I 2)/2. Це визначення вважається рівною тій роботі, яка здійснюється джерелом струму, що долає індуктивність, тобто, ЕРС самоіндукції та створює струм в електричному ланцюзі. Коли струм припиняє діяти енергія магнітного поля не пропадає безвісти, а виділяється, наприклад, у вигляді дуги або іскри.

Магнітний потік, що виникає у полі, відомий ще й як потік магнітної індукції з позитивним або негативним значенням, напрямок якого умовно позначено вектором. Як правило, проходить цей потік через контур, яким протікає електричний струм. При позитивному напрямку нормалі щодо контуру, напрям руху струму є величина, що визначається відповідно до . У цьому випадку магнітний потік, створюваний контуром з електричним струмом, і проходить через цей контур, завжди матиме значення більше нульового. На це вказують і практичні виміри.

Зазвичай вимірюється магнітний потік у одиницях, встановлених міжнародною системою СІ. Це вже відомий вебер, що є величиною потоку, що проходить через площину з площею 1 м2. Ця поверхня розміщується перпендикулярно до силових ліній магнітного поля з однорідною структурою.

Це поняття добре описує теорема Гауса. У ній відбито відсутність магнітних зарядів, тому індукційні лінії завжди видаються замкнутими або такими, що йдуть у нескінченність без початку і кінця. Тобто магнітний потік, що проходить через будь-які види замкнутих поверхонь, завжди дорівнює нулю.

1. Принцип активної радіолокації.
2.Імпульсна РЛС. Принцип роботи.
3.Основні часові співвідношення роботи імпульсної РЛС.
4. Види орієнтації РЛС.
5. Формування розгортки на ІКО РЛС.
6. Принцип функціонування індукційного лага.
7. Види абсолютних лагів. Гідроакустичний доплерівський лаг.
8.Реєстратор даних рейсу. Опис роботи.
9.Призначення та принцип роботи АІС.
10.Передається та прийнята інформація АІС.
11. Організація радіозв'язку в АІС.
12.Склад суднової апаратури АІС.
13. Структурна схема судновий АІС.
14. Принцип дії СНР GPS.
15. Сутність диференціального режиму GPS.
16. Джерела помилок у ДПСС.
17. Структурна схема приймача GPS.
18. Поняття про ECDIS.
19.Класифікація ЕНК.
20.Призначення та властивості гіроскопа.
21. Принцип роботи гірокомпасу.
22. Принцип роботи магнітного компасу.

Електронні термометринабули широкого поширення як вимірювачів температури. Ознайомитися з контактними та безконтактними цифровими термометрами можна на сайті http://mera-tek.ru/termometry/termometry-elektronnye. Цими приладами в основному забезпечується вимірювання температури на технологічних установках завдяки високій точності вимірювання і великій швидкості реєстрації.

В електронних потенціометрах, як показують, і реєструючих, застосовуються автоматична стабілізація струму в ланцюзі потенціометра і безперервна компенсація термопари.

З'єднання струмопровідних жил- Частина технологічного процесу з'єднання кабелю. Багатодротяні струмопровідні жили з площею перерізу від 0,35 до 1,5 мм 2 з'єднують пайкою після скручування окремих дротів (рис. 1). Якщо відновлюють ізоляційними трубками 3, перед скруткою дротів їх необхідно надіти на жилу і зрушити до зрізу оболонки 4.

Мал. 1. З'єднання жил скруткою: 1 - жила струмопровідна; 2 - ізоляція жили; 3 - трубка ізоляційна; 4 - оболонка кабелю; 5 - луджені дроти; 6 - паяна поверхня

Однодротяні жилиз'єднують внахлест, скріплюючи перед паянням двома бандажами з двох-трьох витків мідного лудженого дроту діаметром 0,3 мм (рис. 2). Також можна використовувати спеціальні клеми wago 222 415, які сьогодні стали дуже популярними за рахунок простоти використання та надійності експлуатації.

При монтажі електричних виконавчих механізмів корпус їх необхідно заземлювати перетином проводом не менше 4 мм 2 через гвинт заземлення. Місце приєднання заземлювального провідника ретельно зачищають, а після приєднання наносять на нього шар консистентного мастила ЦИАТИМ-201 для запобігання корозії. Після закінчення монтажу за допомогою перевіряють значення , яке має бути не менше 20 МОм, та заземлювального пристрою, який не повинен перевищувати 10 Ом.

Мал. 1. Схема електричних з'єднань блоку датчиків однооборотного електричного механізму. А – блок підсилювача БО-2, Б – блок магнітного датчика, В – електричний виконавчий механізм

21.03.2019

Типи газоаналізаторів

Використовуючи газ у печах, різних пристроях та установках, необхідно контролювати процес його спалювання, щоб забезпечити безпечну експлуатацію та ефективну роботу обладнання. При цьому якісний та кількісний склад газового середовищавизначається за допомогою приладів, званих

На зображенні показано однорідне магнітне поле. Однорідне означає однакове у всіх точках у цьому обсязі. У полі вміщена поверхня із площею S. Лінії поля перетинають поверхню.

Визначення магнітного потоку:

Магнітним потоком Ф через поверхню S називають кількість ліній вектора магнітної індукції B, що проходять поверхню S.

Формула магнітного потоку:

тут - кут між напрямком вектора магнітної індукції B і нормаллю до поверхні S.

З формули магнітного потоку видно, що максимальним магнітний потік буде при cos α = 1, а це станеться, коли вектор B паралельний нормалі до поверхні S. Мінімальний магнітний потік буде при cos α = 0, це буде, коли вектор B перпендикулярний нормалі до поверхні S, адже в цьому випадку лінії вектора B ковзатимуть поверхнею S, не перетинаючи її.

А за визначенням магнітного потоку враховуються лише лінії вектора магнітної індукції, які перетинають цю поверхню.

Вимірюється магнітний потік у веберах (вольт-секундах): 1 вб = 1 * с. Крім того, для вимірювання магнітного потоку застосовують максвел: 1 вб = 108 мкс. Відповідно 1 мкс = 10-8 вб.

Магнітний потік є скалярною величиною.

ЕНЕРГІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ СТРУМУ

Навколо провідника зі струмом існує магнітне поле, яке має енергію. Звідки вона береться? Джерело струму, включений в ел.ланцюг, має запас енергії. У момент замикання ел.цепи джерело струму витрачає частину своєї енергії на подолання дії самоіндукції, що виникає ЕРС. Ця частина енергії, звана власною енергієюструму і йде на утворення магнітного поля. Енергія магнітного поля дорівнює власної енергії струму. Власна енергія струму чисельно дорівнює роботі, яку має здійснити джерело струму для подолання ЕРС самоіндукції, щоб створити струм у ланцюзі.

Енергія магнітного поля, створеного струмом, прямо пропорційна квадрату сили струму. Куди зникає енергія магнітного поля після припинення струму? - виділяється (при розмиканні ланцюга з досить великою силою струму можливе виникнення іскри чи дуги)

4.1. Закон електромагнітної індукції Самоіндукція. Індуктивність

Основні формули

· Закон електромагнітної індукції (закон Фарадея):

, (39)

де - ЕДС індукції; - Повний магнітний потік (потокосцеплення).

· Магнітний потік, створюваний струмом у контурі,

де - Індуктивність контуру; - сила струму.

· Закон Фарадея стосовно самоіндукції

· ЕДС індукції, що виникає при обертанні рамки зі струмом в магнітному полі,

де - Індукція магнітного поля; - Площа рамки; - Кутова швидкість обертання.

· Індуктивність соленоїда

, (43)

де - магнітна постійна; - магнітна проникність речовини; - число витків соленоїда; - площа перерізу витка; - Довжина соленоїда.

· Сила струму при розмиканні ланцюга

де - сила струму, що встановилася в ланцюгу; - індуктивність контуру, - опір контуру; - час розмикання.

· Сила струму при замиканні ланцюга

. (45)

· Час релаксації

Приклади розв'язання задач

приклад 1.

Магнітне поле змінюється згідно із законом , Де = 15 мТл,. У магнітне поле поміщений круговий провідник виток радіусом = 20 см під кутом напрямку поля (в початковий момент часу). Знайти ЕДС індукції, що виникає у витку в момент часу = 5 с.

Рішення

За законом електромагнітної індукції едс індукції, що виникає в витку , де - магнітний потік, зчеплений у витку.

де – площа витка; – кут між напрямком вектора магнітної індукції нормаллю до контуру:.

Підставимо числові значення: = 15 мТл, = 20 см = = 0,2 м,.

Обчислення дають .

За законом Фарадея, де, тоді, але, тому.

Знак «–» показує, що ЕДС індукції та індукційний струм спрямовані проти годинникової стрілки.

САМОІНДУКЦІЯ

Кожен провідник, яким протікає ел.ток, перебуває у своєму магнітному полі.

За зміни сили струму у провіднику змінюється м.поле, тобто. змінюється магнітний потік, створюваний цим струмом. Зміна магнітного потоку веде у виникненні вихрового ел.поля і ланцюга з'являється ЕРС індукції. Це явище називається самоіндукцією. Самоіндукція - явище виникнення ЕРС індукції в ел.ланцюзі в результаті зміни сили струму. ЕРС, що виникає при цьому, називається ЕРС самоіндукції.

Прояв явища самоіндукції

Замикання ланцюга При замиканні в ел.ланцюзі наростає струм, що викликає в котушці збільшення магнітного потоку, виникає вихрове ел.поле, спрямоване проти струму, тобто. у котушці виникає ЕРС самоіндукції, що перешкоджає наростанню струму в ланцюзі (вихрове поле гальмує електрони). В результаті Л1 спалахує пізніше,ніж Л2.

Розмикання ланцюга При розмиканні ел.цепи ток зменшується, виникає зменшення м.потока в котушці, виникає вихрове ел.поле, спрямоване як струм (що прагне зберегти колишню силу струму), тобто. у котушці виникає ЕРС самоіндукції, що підтримує струм у ланцюзі. В результаті Л при вимкненні яскраво спалахує.Висновок в електротехніці явище самоіндукції проявляється при замиканні ланцюга (ел. ток наростає поступово) і при розмиканні ланцюга (ел. ток пропадає не відразу).

ІНДУКТИВНІСТЬ

Від чого залежить ЕРС самоіндукції? Ел.Ток створює власне магнітне поле. Магнітний потік через контур пропорційний індукції магнітного поля (Ф ~ B), індукція пропорційна силі струму у провіднику (B ~ I), отже магнітний потік пропорційний силі струму (Ф ~ I). ЕРС самоіндукції залежить від швидкості зміни сили струму в ел.ланцюзі, від властивостей провідника (розмірів та форми) та від відносної магнітної проникності середовища, в якому знаходиться провідник. Фізична величина, що показує залежність ЕРС самоіндукції від розмірів та форми провідника та від середовища, в якому знаходиться провідник, називається коефіцієнтом самоіндукції чи індуктивністю. Індуктивність – фіз. величина, чисельно рівна ЕРС самоіндукції, що виникає в контурі за зміни сили струму на 1Ампер за 1 секунду. Також індуктивність можна розрахувати за такою формулою:

де Ф – магнітний потік через контур, I – сила струму в контурі.

Одиниці виміру індуктивності в системі СІ:

Індуктивність котушки залежить від: числа витків, розмірів та форми котушки та від відносної магнітної проникності середовища (можливий сердечник).

ЕРС САМОІНДУКЦІЇ

ЕРС самоіндукції перешкоджає наростанню сили струму при включенні ланцюга та зменшенню сили струму при розмиканні ланцюга.

Для характеристики намагніченості речовини в магнітному полі використовується магнітний момент (Р м ). Він чисельно дорівнює механічному моменту, що випробовується речовиною в магнітному полі з індукцією 1 Тл.

Магнітний момент одиниці об'єму речовини характеризує його намагніченість - I , Визначається за формулою:

I=Р м /V , (2.4)

де V - Об'єм речовини.

Намагніченість у системі СІ вимірюється, як і напруженість, А/м, величина векторна.

Магнітні властивості речовин характеризуються об'ємною магнітною сприйнятливістю - c о , величина безрозмірна.

Якщо якесь тіло помістити в магнітне поле з індукцією У 0 , то відбувається його намагнічування. Внаслідок цього тіло створює своє власне магнітне поле з індукцією У " , що взаємодіє з полем, що намагнічує.

У цьому випадку вектор індукції у середовищі (В)складатиметься з векторів:

В = В 0 + В " (символ вектора опущений), (2.5)

де У " - індукція власного магнітного поля речовини, що намагнітилася.

Індукція власного поля визначається магнітними властивостями речовини, що характеризуються об'ємною магнітною сприйнятливістю. c о , справедливий вираз: У " = c о У 0 (2.6)

Розділимо на m 0 вираз (2.6):

У " /m о = c о У 0 /m 0

Отримаємо: Н " = c о Н 0 , (2.7)

але Н " визначає намагніченість речовини I , тобто. Н " = I , Тоді з (2.7):

I = c о Н 0 . (2.8)

Таким чином, якщо речовина знаходиться у зовнішньому магнітному полі з напруженістю Н 0 , то всередині нього індукція визначається виразом:

В=В 0 + В " = m 0 Н 0 +m 0 Н " = m 0 (Н 0 + I)(2.9)

Останній вираз суворо справедливий, коли сердечник (речовина) знаходиться повністю у зовнішньому однорідному магнітному полі (замкнутий тор, нескінченно довгий соленоїд і т.д.).

Потік вектора магнітної індукції через якусь поверхню. Магнітний потік через малу площадку dS, у межах якої вектор незмінний, дорівнює dФ = ВndS, де Bn проекція вектора на нормаль до майданчика dS. Магнітний потік Ф через кінцеву… Великий Енциклопедичний словник

МАГНІТНИЙ ПОТІК- (Потік магнітної індукції), потік Ф вектора магн. індукції через к. л. поверхню. М. п. dФ через малу площадку dS, у межах рій вектор можна вважати незмінним, виражається добутком величини майданчика і проекції Bn вектора на ... Фізична енциклопедія

магнітний потік- Скалярна величина, що дорівнює потоку магнітної індукції. [ГОСТ Р 52002 2003] магнітний потік Потік магнітної індукції через перпендикулярну магнітному полю поверхню, що визначається як добуток магнітної індукції в даній точці на площу. Довідник технічного перекладача

МАГНІТНИЙ ПОТІК- (Символ Ф), міра сили та протяжності МАГНІТНОГО ПОЛЯ. Потік через площу А під прямим кутом до однакового магнітного поля є Ф=mНА, де m магнітна проникність середовища, а Н інтенсивність магнітного поля. Щільність магнітного потоку це потік. Науково-технічний енциклопедичний словник

МАГНІТНИЙ ПОТІК- потік Ф вектора магнітної індукції (див. (5)) через поверхню S, нормальну вектору В в однорідному магнітному полі. Одиниця магнітного потоку в СІ (див.) … Велика політехнічна енциклопедія

МАГНІТНИЙ ПОТІК- величина, що характеризує магнітний вплив на цю поверхню. М. п. вимірюється кількістю магнітних силових ліній, що проходять через цю поверхню. Технічний залізничний словник. М.: Державне транспортне… Технічний залізничний словник

Магнітний потік- скалярна величина, що дорівнює потоку магнітної індукції... Джерело: ЕЛЕКТРОТЕХНІКА. ТЕРМІНИ І ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПОНЯТТІВ. ГОСТ Р 52002 2003 (утв. Постановою Держстандарту РФ від 09.01.2003 N 3 ст) … Офіційна термінологія

магнітний потік- Потік вектора магнітної індукції через якусь поверхню. Магнітний потік через малу площадку dS, в межах якої вектор незмінний, дорівнює dФ = BndS, де Вn проекція вектора на нормаль до майданчика dS. Магнітний потік Ф через кінцеву… Енциклопедичний словник

магнітний потік- , Потік магнітної індукції потік вектора магнітної індукції через будь-яку поверхню. Для замкнутої поверхні сумарний магнітний потік дорівнює нулю, що відбиває соленоїдний характер магнітного поля, тобто відсутність у природі. Енциклопедичний словник з металургії

Магнітний потік- 12. Магнітний потік Потік магнітної індукції Джерело: ГОСТ 1988074: Електротехніка. Основні поняття. Терміни та визначення оригінал документа 12 магнітний … Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

Книги

• , Міткевич В. Ф.. У цій книзі міститься багато чого, на що не завжди звертається належна увага, коли йдеться про магнітний потік, і що не було досі виразно висловлено чи не було… Купити за 2252 грн (тільки Україна)
• Магнітний потік та його перетворення, Міткевич В. Ф.. Ця книга буде виготовлена ​​відповідно до Вашого замовлення за технологією Print-on-Demand. У цій книзі міститься багато чого, на що не завжди звертається належна увага, коли йдеться про…