ЭМС измеряется в вольтах. Но скорость изменения магнитного потока также измеряется в вольтах! Действительно, из (3) видно, что Vb / s = V. Таким образом, единицы измерения обеих частей пропорциональности (4) совпадают, поэтому коэффициент пропорциональности безразмерный. В системе СИ он принимается равным 1 и составляет
Электромагнитная индукция
Эксперименты Элстеда показали, что электрические токи генерируют магнитные поля в окружающем пространстве. У Майкла Фарадея возникла идея, что может быть и обратный эффект: магнитное поле производит электричество.
Другими словами, даже если проводник замкнут в магнитном поле, может ли действие магнитного поля не производить электричество в этом проводнике?
После десяти лет исследований и экспериментов Фарадей, наконец, обнаружил это явление. В 1831 году он провел следующие эксперименты.
1. две катушки были намотаны на одном деревянном основании; обмотка второй катушки была помещена между витками первой катушки и изолирована. Кабель первой катушки был подключен к источнику питания, а кабель второй катушки — к токоизмерительному клещу (токоизмерительный клещ — это высокочувствительный прибор для измерения малых токов). Поэтому были созданы две цепи: «источник тока — первая катушка» и «вторая катушка — измеритель тока».
Между контурами не было электрического контакта, только магнитное поле первой катушки проникало во вторую катушку.
Когда первая катушка была замкнута, гальванометр регистрировал короткий слабый импульс тока во второй катушке.
Когда по первой катушке протекал постоянный ток, во второй катушке ток не возникал.
Когда цепь первой катушки размыкалась, во второй катушке снова возникал короткий слабый импульс тока, но на этот раз в направлении, противоположном направлению тока при замыкании цепи.
Меняющееся во времени магнитное поле первой катушки создает (или, как говорят, вызывает) ток во второй катушке. Этот ток называется индуцированным током.
По мере увеличения магнитного поля первой катушки (по мере увеличения тока при замыкании цепи) индукционный ток во второй катушке течет в том же направлении.
Если магнитное поле первой катушки уменьшается (когда ток уменьшается при разомкнутой цепи), индукционный ток во второй катушке течет в противоположном направлении.
Если магнитное поле первой катушки остается неизменным (постоянный ток через нее), то во второй катушке нет индуцированного тока.
Открытое им явление Фарадей назвал электромагнитной индукцией («индукция электричества магнетизмом»).
2. Для подтверждения своего предположения о том, что индукционные токи вызываются переменными магнитными полями, Фарадей сдвинул катушки друг относительно друга. Цепь первой катушки всегда была замкнута и находилась под постоянным током, но при движении (приближении или удалении) вторая катушка оказывалась в переменном магнитном поле первой катушки.
Гальванометр снова зарегистрировал ток во второй катушке. Индуцированный ток был в одном направлении, когда катушки находились близко друг к другу, и в другом направлении, когда катушки раздвигались. Чем быстрее двигались катушки, тем больше был индукционный ток.
3. первая катушка была заменена постоянным магнитом. Когда магнит перемещался во второй катушке, возникал индукционный ток. Когда магнит был вытащен, ток снова появился, но в противоположном направлении. Опять же, чем быстрее двигался магнит, тем больше был индукционный ток.
Эти и последующие эксперименты показали, что каждое изменение «числа линий» магнитного поля, проходящего через контур, порождает индукционный поток в проводящей цепи. Чем сильнее индуцированный ток, тем быстрее изменяется это число линий. Направление тока будет в сторону увеличения числа линий, проходящих через цепь, и уменьшения числа других линий.
Магнитный поток
Понятие магнитного тока — это именно характеристика числа линий магнитного поля, проходящих через контур.
Для простоты мы ограничиваемся случаем однородного магнитного поля. Рассмотрим контур области в магнитном поле с индукцией.
Предположим, что магнитное поле изначально перпендикулярно уровню контура (рис. 1).
В этом случае магнитный поток определяется очень просто.
Теперь рассмотрим общий случай, когда вектор образует угол с уровнем нормали контура (рис. 2).
Теперь мы видим, что только перпендикулярная составляющая вектора магнитной индукции «течет» через контур (и никакая составляющая, параллельная контуру, не «течет» через него). Таким образом, в соответствии с типом (1) имеем. Однако, следовательно.
Это общее определение магнитного потока в случае однородного магнитного поля. Обратите внимание, что если вектор параллелен уровню контура (т.е.), то магнитный поток сбрасывается.
Но как определяется магнитный поток, если поле неоднородно? Позвольте нам дать вам представление. Поверхность петли разделена на такое количество очень маленьких областей, что поле считается однородным. Для каждого региона рассчитайте свой малый магнитный поток по типу (2) и сложите все эти магнитные потоки.
Магнитные поточные устройства — Вебера (VB). Как мы увидим.
Почему же магнитный ток характеризует «количество линий» магнитного поля, пронизывающего контур? Все очень просто. Количество линий» определяется их плотностью (и, следовательно, размером — чем больше индукция, тем плотнее линии, и «эффективной» поверхностью, пронизываемой полем (что не одно и то же). Но что именно представляет собой мультипликатор и магнитный ток!
Это дает четкое определение явления электромагнитной индукции, открытого Фарадеем.
Электромагнитная индукция — это явление возникновения электричества в замкнутом проводнике за счет изменения магнитного тока, пронизывающего контур.
ЭДС индукции
Каков механизм индуцированных токов? Это будет объяснено позже. В настоящее время ясно одно. Когда магнитный ток через цепь изменяется, некоторые силы действуют на свободный груз в цепи, т.е. посторонние силы, вызывающие движение груза.
Как известно, работа посторонних сил по перемещению отдельных положительных грузов по контуру называется мощностью (HED). В нашем случае, когда магнитный ток через контур изменяется, соответствующая ЭЭД называется индуктивной индукцией и обозначается.
Таким образом, индуктивный ВЭД — это работа посторонних сил, которая возникает при изменении магнитного тока в цепи и перемещении единичного положительного груза по цепи.
Вскоре мы узнаем природу экзогенных сил, которые возникают в цепи в этом случае.
Стоит отметить, что выражение для индуктивного HED (7) также может быть получено с помощью метода Фарадея. Давайте сделаем это. Со временем наш стержень проходит через корень и занимает свое место (рис. 9). Площадь контура увеличивается по цене прямоугольной площади.
Магнитная индукция
Магнитная индукция — это сила, которая характеризует магнитное поле в выбранных точках пространства. Она определяет силу, оказываемую магнитным полем на движущиеся в нем заряженные частицы. Магнитная индукция рассматривается как фундаментальное свойство магнитного поля (например, напряженность электрического поля).
Магнитная индукция представляет собой магнитную силу (вектор), действующую на пробный объект (например, кусок железа) в любой точке пространства. Проще говоря, когда природные магниты приближаются к магнитным материалам (например, железу, никелю, кобальту), они создают магнитные свойства, известные как «магнитная индукция». Магнитная индукция используется для создания искусственных магнитов.
Магнитную индукцию также называют плотностью магнитного потока.
Магнитная индукция измеряется:.
Отношение тл к гс: 1 тл = 10 000 гс.
Магнитная индукция является векторной величиной и обозначается буквой B со стрелкой.
Индукция (от лат. induction — введение, причина) — это возникновение тока в цепи под действием магнита или другого тока.
Формулы вычисления магнитной индукции
Формула магнитной индукции:
Формула для магнитной индукции: B=Mmax/ IS
- B — индукция магнитного поля (в Тл)
- Mmax — максимальный крутящий момент магнитных сил, приложенных к рамке (в Нм)
- l — длина проводника (в м)
- S — площадь рамки (в м²)
Другие формулы, где встречается B
Эти уравнения также могут быть использованы для расчета
Сила Ампера:
Сила Ампера: Fa = IBL sina
- Fa — сила Ампера (в Н — ньютон)
- I — сила тока (в А — ампер)
- B — индукция магнитного поля (в Тл)
- L — длина проводника (в м)
- α — угол между вектором В и одним из направлений (силы тока, скорости или др.; измеряется в рад. или град.)
Сила Лоренца:
Сила Лоренца: Fl = qvBsinα
- Fл — сила Лоренца (в Н — ньютон)
- q — заряд частицы (в Кл — кулон)
- v — скорость (в м/с)
- B — индукция (в Тл)
- α — угол между вектором В и одним из направлений (силы тока, скорости, или др.; измеряется в рад. или град.))
Магнитный поток:
Магнитный поток: F = BScosα
- Ф — магнитный поток (в Вб — вебер)
- B — индукция (в Тл)
- S — площадь рамки (в м²)
- α — угол между вектором В и одним из направлений (силы тока, скорости, или др.; измеряется в рад. или град.))
Электромагнитная индукция и магнитная индукция: какая между ними разница?
Электромагнитная индукция — это генерация электродвижущей силы, возникающей в результате относительного движения между магнитным полем и проводником.
Магнитная индукция может создавать или не создавать постоянный магнит.
Электромагнитная индукция производит ток, но этот производимый ток компенсируется изменениями в магнитном поле.
Электромагнитная индукция использует магнит и электрическую цепь, в то время как магнитная индукция использует только магнит и магнитные материалы.
Поэтому поместите цепь в магнитное поле. Определите направление положительного шунтирования цепи. Предположим, что магнитное поле направлено туда, если смотреть с места положительного обхода против часовой стрелки. В этом случае магнитный поток будет положительным: 0’alt =’\ Phi>0’/>.
Физический смысл
С научной точки зрения этот феномен можно объяснить следующим образом. В основе каждого металла лежит кристаллическая решетка. Кристаллическая решетка содержит отрицательно заряженные частицы (электроны). Когда проводник свободен от внешних магнитных воздействий, заряженные частицы полностью неподвижны.
Однако, когда проводник подвергается воздействию магнитных полей в разных направлениях, эти частицы начинают двигаться. Аппарат, используемый в лаборатории для создания магнитных полей и наблюдения индукционных явлений, состоит из металлической катушки и движущегося в ней постоянного магнита. В результате движения внутри металла возникает электрический ток. Сила тока, производимого катушкой, зависит от нескольких факторов
- Свойств металла, из которого сделана катушка.
- Свойств магнита, перемещающегося внутри катушки.
- Скорости движения катушки и магнита относительно друг друга.
В результате воздействия динамического магнитного поля магнита на кристаллическую решетку катушки, электроны в катушке выравниваются вдоль направления динамических линий магнитного поля и поворачиваются на определенный угол.
И чем сильнее магнитное поле, тем большее количество электронов вращается внутри металла. Их положение в кристаллической решетке становится более равномерным. Магнитные поля отдельных частиц не нейтрализуют друг друга, а усиливают друг друга, образуя единое магнитное поле.
Формула и обозначения
Магнитная индукция обозначается латинским символом «B». Она также определяет интенсивность внешнего воздействия магнитного поля на заряженную частицу — в нашем случае обозначенную буквой «Q», в конкретный момент времени. Скорость заряженной частицы обозначается буквой «u».
Природные типы магнитной индукции следующие.
- Fмач– наибольшая сила, воздействующая на проводник.
- L – его длина.
- I – сила тока заряженных частиц в металле.
Единицей индуктивности в международной системе СИ является «Тесла», сокращенно обозначаемый как «ТЛ» на русском языке и как «Т» в международной системе. Он назван в честь сербского ученого Н. Теслы. В старой метрической системе СГС индуктивные единицы назывались по немецкому природному «гаусс». GS между ученым и Г. Русский язык для международной версии.
Магнитное поле
В физике этот термин относится к силовому полю, оказывающему особое воздействие на заряженные частицы и другие тела с определенным магнитным моментом. Это явление не зависит от того, является ли частица неподвижной или движущейся. Помимо вектора магнитной индукции, дополнительной характеристикой поля является векторный потенциал. Это альтернативный, но, с точки зрения природы, тесно связанный с магнитной индукцией способ.
В случае полей, действующих в абсолютном промежутке, основной характеристикой обычно является не индукция, а ее сила, символизируемая H. Однако такая замена поля на магнитное поле Земли уже не имеет большого смысла. Поэтому в реальных экспериментальных измерениях и наблюдениях вектор магнитной индукции по-прежнему используется в качестве основной характеристики магнитного поля.
Действительно, магнитное поле можно определить как особый предмет. Это взаимодействие между определенными заряженными элементарными частицами, движущимися с определенной скоростью.
Не путайте магнетизм и электромагнитную индукцию. Электромагнитная индукция относится к закономерности, введенной англичанином М. Фарадеем. Суть закона заключается в возникновении электромагнитного потенциального поля под воздействием переменного тока, протекающего в замкнутом проводниковом контуре. В цепи создается определенная движущая сила, вызывающая индукционный ток. Помимо электрического поля, магнитное поле является одной из двух частей электромагнитного поля.
Теория постоянных магнитов, вызывающих индукцию, была разработана французским естествоиспытателем A-M. Ампер. Ампера, от имени которого впоследствии была названа электростанция. Он первым обнаружил, что движение электронов вокруг центра индивида в конечном итоге приводит к возникновению небольшого или фундаментального магнитного поля. Он также открыл свойства металлических проводников сохранять свои магнитные свойства. После прекращения приложения магнитного поля на некоторое время.
Магнитная индукция (символ B) является основной характеристикой магнитного поля (величина вектора) и определяет работу выхода движущегося заряда (тока) из магнитного поля и направлена перпендикулярно направлению скорости.
B и H магнитная индукция
Магнитная индукция измеряется в Теслах (СИ), где ТЛ эквивалентна n S / Cl m. H — в ньютонах, а единица силы — второе время cl. СГС использует гаусс для той же цели (hs =√g / s√cm). Здесь g магнитная индукция измеряется в амперах на метр (СИ) или ЭРСТЕАДАХ (ЭГС). В русской литературе h называют напряженностью поля.
Блок Тесла был введен в 1960 году Международной конференцией по весам и мерам в честь покойного Николы Тесла. На самом деле, с самого начала Si. Как жили ученые до этого? СГС уже существовала, когда в 1948 году возникла идея введения СИ. Корни последнего были установлены Карлом Фридрихом Гауссом в 1832 году. Карл Фридрих Гаусс искал единое основание в области физики, чтобы облегчить соотнесение различных законов. Ученый установил три основные единицы измерения: миллиметр, миллиграмм и секунда.
Гаус умер вскоре после введения понятия магнитной индукции и деления на В и О. В 1874 году Джеймс Максвелл и лорд Кельвин добавили к этому списку новую единицу измерения. Магнитная индукция была названа в честь ее основателя, и в то же время система была названа в его честь (ранее она называлась системой Гаусса). Что касается СИ, то Тесла может быть выражена по-разному, либо через основные единицы, либо через производные единицы. Weber, указана за квадратный метр.
Отталкивание катушки тока.
В вакууме два типа индукции (H и B) связаны через константы. Чтобы отличить их друг от друга, OR называют вектором напряженности магнитного поля. Очевидно, что смысл не сильно отличается от B.
- μ – магнитная проницаемость среды.
- μ0 – магнитная постоянная (проницаемость вакуума). В системе СГС равна 1, в вакууме В и Н одинаковы. В СИ составляет 1,257 микроньютона на квадратный ампер.
Константы введены намеренно, чтобы связать свойства магнитных полей H и B. Кстати, существует много версий, почему лорд Кельвин назвал векторы именно так (буквы H и B). Если интересно, рекомендуется ознакомиться с терминами относительная магнитная проницаемость (причина постоянного отношения M0 к абсолютному m) и магнитное сомнение (относительная магнитная проницаемость, увеличенная на 1). Это помогает лучше понять типы литературы, которые по-разному связаны с В.
Можно найти множество законов и типов магнитной индукции. Это показывает, насколько теоретически важен этот параметр. Автор не знает, использовал ли Никола Тесла подобную величину при разработке своего многофазного индукционного двигателя, но не зря же эта величина названа в честь великого ученого!
