Elektromagnētiskā plūsma. Magnētiskā lauka plūsma. Problēmu piemēri ar risinājumiem

DEFINĪCIJA

Magnētiskās indukcijas vektora plūsma(vai magnētiskā plūsma) (dФ) vispārīgā gadījumā caur elementāru laukumu tiek izsaukts skalārs fizikāls lielums, kas ir vienāds ar:

kur ir leņķis starp magnētiskās indukcijas vektora virzienu () un normālā vektora () virzienu uz laukumu dS ().

Pamatojoties uz formulu (1), magnētisko plūsmu caur patvaļīgu virsmu S aprēķina (vispārējā gadījumā) šādi:

Vienmērīga magnētiskā lauka magnētisko plūsmu caur plakanu virsmu var atrast šādi:

Vienmērīgam laukam, plakanai virsmai, kas atrodas perpendikulāri magnētiskās indukcijas vektoram, magnētiskā plūsma ir vienāda ar:

Magnētiskās indukcijas vektora plūsma var būt negatīva un pozitīva. Tas ir saistīts ar pozitīva virziena izvēli. Ļoti bieži magnētiskās indukcijas vektora plūsma ir saistīta ar ķēdi, caur kuru plūst strāva. Šajā gadījumā normālais pozitīvais virziens uz kontūru ir saistīts ar strāvas plūsmas virzienu ar labās malas kārtulu. Tad magnētiskā plūsma, ko rada strāvu nesošā ķēde caur virsmu, ko ierobežo šī ķēde, vienmēr ir lielāka par nulli.

Starptautiskajā vienību sistēmā (SI) magnētiskās plūsmas mērvienība ir Vēbers (Wb). Formulu (4) var izmantot, lai noteiktu magnētiskās plūsmas mērvienību. Viens Vēbers ir magnētiskā plūsma, kas iet caur plakanu virsmu 1 kvadrātmetra platībā, kas novietota perpendikulāri vienmērīga magnētiskā lauka spēka līnijām:

Gausa teorēma magnētiskajam laukam

Gausa teorēma par magnētiskā lauka plūsmu atspoguļo faktu, ka nav magnētisko lādiņu, tāpēc magnētiskās indukcijas līnijas vienmēr ir slēgtas vai iet līdz bezgalībai; tām nav ne sākuma, ne beigu.

Gausa teorēma magnētiskajai plūsmai ir formulēta šādi: Magnētiskā plūsma caur jebkuru slēgtu virsmu (S) ir vienāda ar nulli. Matemātiskā formā šī teorēma ir uzrakstīta šādi:

Izrādās, ka Gausa teorēmas par magnētiskās indukcijas vektora plūsmām () un elektrostatiskā lauka stiprumu () caur slēgtu virsmu būtiski atšķiras.

Problēmu risināšanas piemēri

1. PIEMĒRS

Vingrinājums	Aprēķiniet magnētiskās indukcijas vektora plūsmu caur solenoīdu, kuram ir N pagriezieni, serdes garums l, šķērsgriezuma laukums S, serdes magnētiskā caurlaidība. Strāva, kas plūst caur solenoīdu, ir vienāda ar I.
Risinājums	Solenoīda iekšpusē magnētisko lauku var uzskatīt par vienmērīgu. Magnētisko indukciju var viegli atrast, izmantojot teorēmu par magnētiskā lauka cirkulāciju un izvēloties taisnstūra kontūru kā slēgtu cilpu (vektora cirkulāciju, pa kuru mēs apsvērsim (L)) (tā aptvers visus N pagriezienus). Tad mēs rakstām (ņemam vērā, ka ārpus solenoīda magnētiskais lauks ir nulle, turklāt, kur kontūra L ir perpendikulāra magnētiskās indukcijas līnijām B = 0): Šajā gadījumā magnētiskā plūsma caur vienu solenoīda apgriezienu ir vienāda ar (): Kopējā magnētiskās indukcijas plūsma, kas iet cauri visiem pagriezieniem:
Atbilde

2. PIEMĒRS

Izmantojot spēka līnijas, jūs varat ne tikai parādīt magnētiskā lauka virzienu, bet arī raksturot tā indukcijas lielumu.

Mēs vienojāmies novilkt lauka līnijas tā, lai caur 1 cm² laukumu, perpendikulāri indukcijas vektoram noteiktā punktā, šajā punktā izietu vairākas līnijas, kas vienādas ar lauka indukciju.

Vietā, kur lauka indukcija ir lielāka, lauka līnijas būs blīvākas. Un otrādi, kur lauka indukcija ir mazāka, lauka līnijas ir retāk sastopamas.

Magnētisko lauku ar vienādu indukciju visos punktos sauc par vienmērīgu lauku. Grafiski vienmērīgs magnētiskais lauks ir attēlots ar spēka līnijām, kas atrodas vienā no otras

Vienmērīga lauka piemērs ir lauks garā solenoīdā, kā arī lauks starp cieši izvietotiem paralēliem elektromagnēta plakaniem polu gabaliem.

Magnētiskā lauka indukcijas reizinājumu, kas iekļūst noteiktā ķēdē ar ķēdes laukumu, sauc par magnētisko plūsmu, magnētisko indukciju vai vienkārši magnētisko plūsmu.

Angļu fiziķis Faradejs deva tai definīciju un pētīja tā īpašības. Viņš atklāja, ka šī koncepcija ļauj dziļāk apsvērt magnētisko un elektrisko parādību vienoto raksturu.

Apzīmējot magnētisko plūsmu ar burtu Ф, kontūras laukumu S un leņķi starp indukcijas vektora B virzienu un normālu n uz kontūras laukumu α, varam uzrakstīt šādu vienādību:

Ф = В S cos α.

Magnētiskā plūsma ir skalārs lielums.

Tā kā patvaļīga magnētiskā lauka spēka līniju blīvums ir vienāds ar tā indukciju, magnētiskā plūsma ir vienāda ar visu spēka līniju skaitu, kas iekļūst noteiktā ķēdē.

Mainoties laukam, mainās arī magnētiskā plūsma, kas caurstrāvo ķēdi: laukam pastiprinoties, tas palielinās, vājinoties – samazinās.

Magnētiskās plūsmas vienība tiek uzskatīta par plūsmu, kas iekļūst 1 m² platībā, kas atrodas vienmērīgā magnētiskajā laukā ar indukciju 1 Wb/m² un atrodas perpendikulāri indukcijas vektoram. Šādu vienību sauc par Weber:

1 Wb = 1 Wb/m² ˖ 1 m².

Mainīga magnētiskā plūsma rada elektrisko lauku ar slēgtām spēka līnijām (virpuļa elektriskais lauks). Šāds lauks diriģentā izpaužas kā svešu spēku darbība. Šo parādību sauc par elektromagnētisko indukciju, un elektromotora spēku, kas rodas šajā gadījumā, sauc par inducēto emf.

Turklāt jāatzīmē, ka magnētiskā plūsma ļauj raksturot visu magnētu (vai jebkuru citu magnētiskā lauka avotu) kopumā. Līdz ar to, ja tas ļauj raksturot tā darbību jebkurā atsevišķā punktā, tad magnētiskā plūsma ir pilnībā. Tas ir, mēs varam teikt, ka tas ir otrs svarīgākais Tas nozīmē, ka, ja magnētiskā indukcija darbojas kā spēks, kas raksturīgs magnētiskajam laukam, tad magnētiskā plūsma ir tā enerģijas raksturlielums.

Atgriežoties pie eksperimentiem, varam arī teikt, ka katru spoles pagriezienu var iedomāties kā atsevišķu slēgtu pagriezienu. Tā pati ķēde, caur kuru izies magnētiskās indukcijas vektora magnētiskā plūsma. Šajā gadījumā tiks novērota induktīvā elektriskā strāva. Tādējādi tieši magnētiskās plūsmas ietekmē slēgtā vadītājā veidojas elektriskais lauks. Un tad šis elektriskais lauks veido elektrisko strāvu.

Garuma un attāluma pārveidotājs Masas pārveidotājs beztaras produktu un pārtikas produktu tilpuma mēru pārveidotājs Laukuma pārveidotājs Tilpuma un mērvienību pārveidotājs kulinārijas receptēs Temperatūras pārveidotājs Spiediena, mehāniskās slodzes, Janga moduļa pārveidotājs Enerģijas un darba pārveidotājs Jaudas pārveidotājs Spēka pārveidotājs Laika pārveidotājs Lineārais ātruma pārveidotājs Plakanā leņķa pārveidotājs siltuma efektivitātes un degvielas patēriņa efektivitātes pārveidotājs Ciparu pārveidotājs dažādās skaitļu sistēmās Informācijas daudzuma mērvienību pārveidotājs Valūtu kursi Sieviešu apģērbu un apavu izmēri Vīriešu apģērbu un apavu izmēri Leņķiskā ātruma un rotācijas frekvences pārveidotājs Paātrinājuma pārveidotājs Leņķiskā paātrinājuma pārveidotājs Blīvuma pārveidotājs Īpatnējā tilpuma pārveidotājs Inerces momenta pārveidotājs Spēka momenta pārveidotājs Griezes momenta pārveidotājs Īpatnējais sadegšanas siltums (pēc masas) Enerģijas blīvums un īpatnējais sadegšanas siltums pārveidotājs (pēc tilpuma) Temperatūras starpības pārveidotājs Termiskās izplešanās pārveidotāja koeficients Termiskās pretestības pārveidotājs Siltumvadītspējas pārveidotājs Īpatnējās siltumietilpības pārveidotājs Enerģijas ekspozīcijas un termiskā starojuma jaudas pārveidotājs Siltuma plūsmas blīvuma pārveidotājs Siltuma pārneses koeficienta pārveidotājs Tilpuma plūsmas ātruma pārveidotājs Masas plūsmas ātruma pārveidotājs Molārā plūsmas ātruma pārveidotājs Masas plūsmas blīvuma pārveidotājs Molārās koncentrācijas pārveidotājs Masas koncentrācija šķīdumā pārveidotājs Dinamisks (absolūts) viskozitātes pārveidotājs Kinemātiskais viskozitātes pārveidotājs Virsmas spraiguma pārveidotājs Tvaika caurlaidības pārveidotājs Ūdens tvaika plūsmas blīvuma pārveidotājs Skaņas līmeņa pārveidotājs Mikrofona jutības pārveidotājs Skaņas spiediena līmeņa pārveidotājs (SPL) Skaņas spiediena līmeņa pārveidotājs ar atlasāmu atsauces spiedienu Spilgtuma pārveidotājs Gaismas intensitātes pārveidotājs Datora intensitātes pārveidotājs Apgaismojums un Grafika pārveidotājs Viļņa garuma pārveidotājs Dioptriju jauda un fokusa garuma Dioptriju jauda un lēcas palielinājums (×) Pārveidotājs elektriskā lādiņa Lineārā lādiņa blīvuma pārveidotājs Virsmas lādiņa blīvuma pārveidotājs Tilpuma lādiņa blīvuma pārveidotājs Elektriskās strāvas pārveidotājs Lineārā strāvas blīvuma pārveidotājs Virsmas strāvas blīvuma pārveidotājs Elektriskā lauka intensitātes pārveidotājs Elektrostatiskā potenciāla un sprieguma pārveidotājs Elektriskās pretestības pārveidotājs Elektriskās pretestības pārveidotājs Elektrovadītspējas pārveidotājs Elektrovadītspējas pārveidotājs Elektriskās kapacitātes Induktivitātes pārveidotājs Amerikāņu vadu mērinstrumentu pārveidotājs Līmeņi dBm (dBm vai dBm), dBV (dBV), vatos utt. vienības Magnētiskā spēka pārveidotājs Magnētiskā lauka intensitātes pārveidotājs Magnētiskās plūsmas pārveidotājs Magnētiskās indukcijas pārveidotājs Radiācija. Jonizējošā starojuma absorbētās dozas jaudas pārveidotājs Radioaktivitāte. Radioaktīvā sabrukšanas pārveidotājs Radiācija. Ekspozīcijas devas pārveidotājs Radiācija. Absorbētās devas pārveidotājs Decimālo prefiksu pārveidotājs Datu pārraide Tipogrāfijas un attēla apstrādes vienību pārveidotājs Kokmateriālu tilpuma mērvienību pārveidotājs Molārās masas aprēķins Ķīmisko elementu periodiskā tabula, D. I. Mendeļejevs

Weber

Vēbers (Wb)

miliweber

Milliveber (mWb)
1 Wb = 1 V s = 1 T m² = 1 J/A = 10⁸ μs (Maksvela).

mikrotīmeklis

Mikrotīmeklis (mWb)- atvasināta magnētiskās plūsmas mērvienība SI sistēmā, kas ir apakšreize attiecībā pret Vēberu. Pēc definīcijas izmaiņas magnētiskajā plūsmā caur slēgtu cilpu ar ātrumu viens Webers sekundē inducē elektromotora spēku (EMF), kas vienāds ar vienu voltu šajā cilpā. Citās SI mērvienībās Vēberu izsaka šādi: tesla uz kvadrātmetru (T m²) vai voltsekunde (V s) vai džouls uz ampēru (J/A).
1 Wb = 1 V s = 1 T m² = 1 J/A = 10⁸ μs (Maksvela).

volt-sekunde

Voltsekunde (V s)- atvasināta magnētiskās plūsmas mērvienība SI sistēmā. Pēc definīcijas izmaiņas magnētiskajā plūsmā caur slēgtu cilpu ar ātrumu viens Webers sekundē inducē elektromotora spēku (EMF), kas vienāds ar vienu voltu šajā cilpā. Citās SI mērvienībās Vēberu izsaka šādi: tesla uz kvadrātmetru (T m²) vai voltsekunde (V s) vai džouls uz ampēru (J/A).
1 Wb = 1 V s = 1 T m² = 1 J/A = 10⁸ μs (Maksvela).

viens magnētiskais pols

Viens magnētiskais pols(ang. vienības magnētiskais pols) - mērvienība divu magnētu mijiedarbības spēka mērīšanai vakuumā, kas vienāds ar spēku, ar kādu viens magnētiskais pols atgrūž citu tāda paša nosaukuma magnētisko polu viena centimetra attālumā ar spēku viens dins. SI vienībās magnētiskās plūsmas vienību var definēt kā polu, kas, ievietojot vakuumā, viena metra attālumā no līdzīga un vienāda pola, atgrūž to ar spēku ¼πμ₀ ņūtonu, kur μ₀ ir absolūtais. vakuuma vai gaisa magnētiskā caurlaidība 4π · 10⁻⁷ Gn/m. MKS (sistēmā metrs-kilograms-sekunde) un SI šis jēdziens tika aizstāts ar strāvu, kas plūst caur tinumu, tas ir, ampēru apgriezieni un vēlāk ampēri.

megalīns

Megalīns

kiloline

kiloline- magnētiskās plūsmas mērvienība, līnijas daudzkārtnis - vecais nosaukums Maxwell (Mks), kas ir atvasināta magnētiskās plūsmas mērvienība CGS sistēmā. Vienmērīgā magnētiskajā laukā ar viena Gausa indukciju viena Maksvela magnētiskā plūsma iet caur plakanu kontūru ar viena kvadrātcentimetra laukumu, kas atrodas perpendikulāri indukcijas vektoram: 1 μs = 1 G cm² = 10⁻⁸ Wb

līniju

Līnija- vecais nosaukums Maxwell (Mks) - atvasināta magnētiskās plūsmas mērvienība CGS sistēmā. Vienmērīgā magnētiskajā laukā ar viena Gausa indukciju viena Maksvela magnētiskā plūsma iet caur plakanu kontūru ar viena kvadrātcentimetra laukumu, kas atrodas perpendikulāri indukcijas vektoram: 1 μs = 1 G cm² = 10⁻⁸ Wb

Maksvels

Maksvels (Mks)- atvasināta magnētiskās plūsmas mērvienība GHS sistēmā. Vienmērīgā magnētiskajā laukā ar viena Gausa indukciju viena Maksvela magnētiskā plūsma iet caur plakanu kontūru viena kvadrātcentimetra platībā, kas atrodas perpendikulāri indukcijas vektoram: 1 μs = 1 G cm² = 10⁻⁸ Wb. Maksvelu iepriekš sauca par līniju.

tesla metrs²

Tesla kvadrātmetrs (T m²)- magnētiskās plūsmas mērvienība, kas vienāda ar Vēberu (Wb). Pēc definīcijas izmaiņas magnētiskajā plūsmā caur slēgtu cilpu ar ātrumu viens Webers sekundē inducē elektromotora spēku (EMF), kas vienāds ar vienu voltu šajā cilpā. Citās SI mērvienībās Vēberu izsaka šādi: tesla uz kvadrātmetru (T m²) vai voltsekunde (V s) vai džouls uz ampēru (J/A).
1 Wb = 1 V s = 1 T m² = 1 J/A = 10⁸ μs (Maksvela).

tesla-centimetrs²

Teslas kvadrātcentimetrs (T cm²)- magnētiskās plūsmas mērvienība, Weber (Wb) reizinājums. Pēc definīcijas izmaiņas magnētiskajā plūsmā caur slēgtu cilpu ar ātrumu viens Webers sekundē inducē elektromotora spēku (EMF), kas vienāds ar vienu voltu šajā cilpā. Citās SI mērvienībās Vēberu izsaka šādi: tesla uz kvadrātmetru (T m²) vai voltsekunde (V s) vai džouls uz ampēru (J/A).
1 Wb = 1 V s = 1 T m² = 1 J/A = 10⁸ μs (Maksvela).

Vai jums ir grūti pārtulkot mērvienības no vienas valodas uz citu? Kolēģi ir gatavi jums palīdzēt. Publicējiet jautājumu TCTerms un dažu minūšu laikā saņemsi atbildi.

Kas ir magnētiskā plūsma?

Lai sniegtu precīzu Faradeja elektromagnētiskās indukcijas likuma kvantitatīvo formulējumu, nepieciešams ieviest jaunu lielumu - magnētiskās indukcijas vektora plūsmu.

Magnētiskās indukcijas vektors raksturo magnētisko lauku katrā telpas punktā. Jūs varat ieviest citu lielumu, kas ir atkarīgs no vektora vērtībām nevis vienā punktā, bet visos virsmas punktos, ko ierobežo plakana slēgta kontūra.

Lai to izdarītu, apsveriet plakanu slēgtu vadītāju (shēmu), kas ierobežo S laukuma virsmu un atrodas vienmērīgā magnētiskajā laukā (2.4. att.). Normāls (vektors, kura modulis ir vienāds ar vienotību) pret vadītāja plakni veido leņķi ar magnētiskās indukcijas vektora virzienu. Magnētiskā plūsma Ф (magnētiskās indukcijas vektora plūsma) caur S laukuma virsmu ir vērtība, kas vienāda ar magnētiskās indukcijas vektora lieluma reizinājumu ar laukumu S un leņķa kosinusu starp vektoriem un:

Produkts ir magnētiskās indukcijas vektora projekcija uz kontūras plaknes normālu. Tāpēc

Jo lielāka ir B n un S vērtība, jo lielāka ir magnētiskā plūsma. F vērtību sauc par “magnētisko plūsmu” pēc analoģijas ar ūdens plūsmu, kas ir lielāka, jo lielāks ir ūdens plūsmas ātrums un šķērsgriezuma laukums. no caurules.

Magnētisko plūsmu var interpretēt grafiski kā vērtību, kas ir proporcionāla magnētiskās indukcijas līniju skaitam, kas iekļūst S laukuma virsmā.

Magnētiskās plūsmas mērvienība ir Vēbers. 1 Weber (1 Wb) rada vienmērīgs magnētiskais lauks ar 1 T indukciju caur virsmu ar laukumu 1 m 2, kas atrodas perpendikulāri magnētiskās indukcijas vektoram.

Magnētiskā plūsma ir atkarīga no virsmas, kurā iekļūst magnētiskais lauks, orientācijas.

Vispārīga informācija par magnētisko plūsmu

Šodienas fizikas stunda ir veltīta magnētiskās plūsmas tēmai. Lai sniegtu precīzu Faradeja elektromagnētiskās indukcijas likuma kvantitatīvo formulējumu, mums būs jāievieš jauns lielums, ko patiesībā sauc par magnētisko plūsmu vai magnētiskās indukcijas vektora plūsmu.

No iepriekšējām nodarbībām jūs jau zināt, ka magnētisko lauku apraksta magnētiskās indukcijas vektors B. Pamatojoties uz indukcijas vektora B koncepciju, mēs varam atrast magnētisko plūsmu. Lai to izdarītu, aplūkosim slēgtu vadītāju vai ķēdi ar laukumu S. Pieņemsim, ka caur to iet vienmērīgs magnētiskais lauks ar indukciju B. Tad magnētiskā plūsma F, magnētiskās indukcijas vektors caur S laukuma virsmu, ir magnētiskās indukcijas vektora B moduļa reizinājuma vērtība ar ķēdes S laukumu un leņķa cos starp vektoru B un parasto cos alfa:

Kopumā mēs esam nonākuši pie secinājuma, ka, ja jūs ievietojat strāvu nesošo ķēdi magnētiskajā laukā, tad visas šī magnētiskā lauka indukcijas līnijas iet caur ķēdi. Tas ir, mēs varam droši teikt, ka magnētiskās indukcijas līnija ir tieši šī magnētiskā indukcija, kas atrodas katrā šīs līnijas punktā. Vai arī mēs varam teikt, ka magnētiskās indukcijas līnijas ir indukcijas vektora plūsma pa telpu, ko ierobežo un apraksta šīs līnijas, t.i., magnētiskā plūsma.

Tagad atcerēsimies, ar ko ir vienāda magnētiskās plūsmas vienība:

Magnētiskās plūsmas virziens un daudzums

Bet jums arī jāzina, ka katrai magnētiskajai plūsmai ir savs virziens un kvantitatīva vērtība. Šajā gadījumā mēs varam teikt, ka ķēde iekļūst noteiktā magnētiskajā plūsmā. Un arī jāatzīmē, ka magnētiskās plūsmas lielums ir atkarīgs no ķēdes lieluma, tas ir, jo lielāks ir ķēdes izmērs, jo lielāka magnētiskā plūsma iet caur to.

Šeit mēs varam apkopot un teikt, ka magnētiskā plūsma ir atkarīga no telpas laukuma, caur kuru tā iet. Ja mēs, piemēram, ņemam noteikta izmēra fiksētu rāmi, kurā iekļūst pastāvīgs magnētiskais lauks, tad šajā gadījumā magnētiskā plūsma, kas iet caur šo rāmi, būs nemainīga.

Palielinoties magnētiskā lauka stiprumam, magnētiskā indukcija dabiski palielināsies. Turklāt magnētiskās plūsmas lielums proporcionāli palielināsies atkarībā no palielinātā indukcijas lieluma.

Praktisks uzdevums

1. Uzmanīgi apskatiet šo attēlu un atbildiet uz jautājumu: kā var mainīties magnētiskā plūsma, ja ķēde griežas ap OO asi?

2. Kā jūs domājat, kā var mainīties magnētiskā plūsma, ja ņemam slēgtu cilpu, kas atrodas noteiktā leņķī pret magnētiskās indukcijas līnijām un tās laukumu samazina uz pusi, bet vektora moduli palielina četras reizes?
3. Apskati atbilžu variantus un pasaki, kā kadram jābūt orientētam vienmērīgā magnētiskajā laukā, lai plūsma caur šo kadru būtu nulle? Kura atbilde ir pareiza?

4. Uzmanīgi apskatiet attēloto I un II shēmu zīmējumu un sniedziet atbildi, kā var mainīties magnētiskā plūsma, kad tās griežas?

5. Kas, jūsuprāt, nosaka indukcijas strāvas virzienu?
6. Kāda ir atšķirība starp magnētisko indukciju un magnētisko plūsmu? Nosauciet šīs atšķirības.
7. Nosauciet magnētiskās plūsmas formulu un šajā formulā iekļautos daudzumus.
8. Kādas magnētiskās plūsmas mērīšanas metodes jūs zināt?

Interesanti zināt

Vai zinājāt, ka palielināta Saules aktivitāte ietekmē Zemes magnētisko lauku un aptuveni ik pēc vienpadsmit ar pusi gadiem tas palielinās tik ļoti, ka var traucēt radiosakarus, izraisīt kompasa darbības traucējumus un negatīvi ietekmēt cilvēka labklājību. Šādus procesus sauc par magnētiskajām vētrām.

Myakishev G. Ya., fizika. 11. klase: izglītojoša. vispārējai izglītībai institūcijas: pamata un profils. līmeņi / G. Ya. Myakishev, B. V. Bukhovtsev, V. M. Charugin; rediģēja V. I. Nikolajeva, N. A. Parfentjeva. - 17. izdevums, pārskatīts. un papildu - M.: Izglītība, 2008. - 399 lpp.: ill.

Magnētiskie materiāli ir tie, kas ir pakļauti īpašu spēka lauku ietekmei, savukārt nemagnētiskie materiāli nav pakļauti vai vāji pakļauti magnētiskā lauka spēkiem, ko parasti attēlo spēka līnijas (magnētiskā plūsma), kurām ir noteiktas īpašības. Papildus tam, ka vienmēr veido slēgtas cilpas, viņi uzvedas tā, it kā būtu elastīgi, tas ir, deformācijas laikā viņi cenšas atgriezties savā iepriekšējā attālumā un savā dabiskajā formā.

Neredzamais spēks

Magnēti mēdz piesaistīt noteiktus metālus, īpaši dzelzi un tēraudu, kā arī niķeli, niķeli, hromu un kobalta sakausējumus. Materiāli, kas rada pievilcīgus spēkus, ir magnēti. Ir dažādi to veidi. Materiālus, kurus var viegli magnetizēt, sauc par feromagnētiskiem. Tie var būt cieti vai mīksti. Mīkstie feromagnētiskie materiāli, piemēram, dzelzs, ātri zaudē savas īpašības. No šiem materiāliem izgatavotos magnētus sauc par pagaidu. Cietie materiāli, piemēram, tērauds, saglabā savas īpašības daudz ilgāk un tiek izmantoti pastāvīgi.

Magnētiskā plūsma: definīcija un raksturlielumi

Ap magnētu ir noteikts spēka lauks, un tas rada enerģijas iespēju. Magnētiskā plūsma ir vienāda ar vidējo spēka lauku reizinājumu, kas ir perpendikulārs virsmai, kurā tā iekļūst. To apzīmē ar simbolu "Φ", un to mēra vienībās, ko sauc par Webers (WB). Plūsmas apjoms, kas iet caur noteiktu apgabalu, dažādos objektos būs atšķirīgs. Tādējādi magnētiskā plūsma ir tā sauktais magnētiskā lauka vai elektriskās strāvas stipruma mērs, pamatojoties uz kopējo uzlādēto spēka līniju skaitu, kas iet caur noteiktu apgabalu.

Magnētiskās plūsmas noslēpuma atšķetināšana

Visiem magnētiem, neatkarīgi no to formas, ir divi apgabali, ko sauc par poliem, kas spēj radīt noteiktu organizētu un līdzsvarotu neredzamu spēka līniju sistēmu ķēdi. Šīs plūsmas līnijas veido īpašu lauku, kura forma dažās daļās šķiet intensīvāka salīdzinājumā ar citām. Reģionus ar vislielāko pievilcību sauc par poliem. Vektoru lauka līnijas nevar noteikt ar neapbruņotu aci. Vizuāli tās vienmēr parādās kā spēka līnijas ar nepārprotamiem stabiem katrā materiāla galā, kur līnijas ir blīvākas un koncentrētākas. Magnētiskā plūsma ir līnijas, kas rada pievilkšanas vai atgrūšanas vibrācijas, parādot to virzienu un intensitāti.

Magnētiskās plūsmas līnijas

Magnētiskā lauka līnijas tiek definētas kā līknes, kas pārvietojas pa noteiktu ceļu magnētiskajā laukā. Šo līkņu pieskare jebkurā punktā parāda magnētiskā lauka virzienu šajā punktā. Raksturlielumi:

Katra plūsmas līnija veido slēgtu cilpu.

Šīs indukcijas līnijas nekad nekrustojas, bet mēdz saīsināt vai izstiepties, mainot to izmērus vienā vai otrā virzienā.

Parasti lauka līnijām virspusē ir sākums un beigas.

Ir arī noteikts virziens no ziemeļiem uz dienvidiem.

Spēka līnijas, kas atrodas tuvu viena otrai, veidojot spēcīgu magnētisko lauku.

• Ja blakus esošie stabi ir vienādi (ziemeļi-ziemeļi vai dienvidi-dienvidi), tie atgrūž viens otru. Ja blakus esošie stabi nav izlīdzināti (ziemeļi-dienvidi vai dienvidi-ziemeļi), tie tiek piesaistīti viens otram. Šis efekts atgādina slaveno teicienu, ka pretstati piesaista.

Magnētiskās molekulas un Vēbera teorija

Vēbera teorija balstās uz faktu, ka visiem atomiem ir magnētiskas īpašības, pateicoties saitei starp elektroniem atomos. Atomu grupas saista kopā tā, ka to apkārtējie lauki griežas vienā virzienā. Šāda veida materiāli sastāv no sīku magnētu grupām (skatot to molekulārā līmenī) ap atomiem, kas nozīmē, ka feromagnētiskais materiāls sastāv no molekulām, kurām ir pievilcīgi spēki. Tie ir pazīstami kā dipoli un ir sagrupēti domēnos. Kad materiāls tiek magnetizēts, visi domēni kļūst par vienu. Materiāls zaudē spēju piesaistīt un atgrūst, ja tā domēni tiek atdalīti. Dipoli kopā veido magnētu, bet katrs atsevišķi cenšas atstumties no vienpolārā, tādējādi piesaistot pretējos polus.

Lauki un stabi

Magnētiskā lauka stiprumu un virzienu nosaka magnētiskās plūsmas līnijas. Pievilcības zona ir spēcīgāka tur, kur līnijas atrodas tuvu viena otrai. Auklas ir vistuvāk stieņa pamatnes stabam, kur pievilcība ir spēcīgākā. Pati planēta Zeme atrodas šajā spēcīgajā spēka laukā. Tas darbojas tā, it kā milzu magnetizēta svītru plāksne šķērsotu planētas vidu. Kompasa adatas ziemeļpols norāda uz punktu, ko sauc par magnētisko ziemeļpolu, un dienvidu pols norāda uz magnētiskajiem dienvidiem. Tomēr šie virzieni atšķiras no ģeogrāfiskā ziemeļu un dienvidu pola.

Magnētisma būtība

Magnētismam ir liela nozīme elektrotehnikā un elektronikā, jo bez tā sastāvdaļām nedarbosies tādi kā releji, solenoīdi, induktori, droseles, spoles, skaļruņi, elektromotori, ģeneratori, transformatori, elektrības skaitītāji u.c. Magnēti ir sastopami dabīgos. stāvoklis magnētisko rūdu veidā. Ir divi galvenie veidi, magnetīts (saukts arī par dzelzs oksīdu) un magnētiskā dzelzsrūda. Šī materiāla molekulārā struktūra nemagnētiskā stāvoklī ir parādīta brīvas magnētiskas ķēdes vai atsevišķu sīku daļiņu veidā, kas ir brīvi sakārtotas nejaušā secībā. Kad materiāls tiek magnetizēts, šis nejaušais molekulu izvietojums mainās, un sīkās nejaušās molekulārās daļiņas sarindojas tā, ka tās rada veselu virkni izkārtojumu. Šo ideju par feromagnētisko materiālu molekulāro izlīdzināšanu sauc par Vēbera teoriju.

Mērīšana un praktiskā pielietošana

Visizplatītākie ģeneratori elektroenerģijas ražošanai izmanto magnētisko plūsmu. Tās jaudu plaši izmanto elektriskajos ģeneratoros. Instrumentu, ko izmanto šīs interesantās parādības mērīšanai, sauc par plūsmas mērītāju, kas sastāv no spoles un elektroniskā aprīkojuma, kas mēra sprieguma izmaiņas spolē. Fizikā plūsma ir indikators, kas norāda uz to spēka līniju skaitu, kas iet caur noteiktu apgabalu. Magnētiskā plūsma ir magnētisko spēka līniju skaita mērs.

Dažreiz pat nemagnētiskam materiālam var būt arī diamagnētiskas un paramagnētiskas īpašības. Interesants fakts ir tas, ka pievilkšanas spēkus var iznīcināt, karsējot vai sitot ar tā paša materiāla āmuru, taču tos nevar iznīcināt vai izolēt, vienkārši sadalot lielu paraugu divās daļās. Katram salauztam gabalam būs savs ziemeļpols un dienvidpols, lai cik mazi tie būtu.