Kaj je magnetna indukcija

V tem članku bomo poskušali razumeti, kaj je magnetna indukcija, kako je povezana z magnetnim poljem, kaj ima magnetna indukcija opraviti s tokom in kako vpliva na tok. Spomnimo se osnovnih pravil, ki določajo smer indukcijskih črt, opazili pa bomo tudi nekaj formul, ki bodo pomagale pri reševanju problemov magnetostatike.

Karakteristična jakost magnetnega polja na izbrani točki v prostoru je magnetna indukcija B. Ta vektorska količina določa silo, s katero magnetno polje deluje na nabit delec, ki se giblje v njem. Če je naboj delca q, njegova hitrost v in indukcija magnetnega polja v dani točki prostora B, potem na delec v tej točki s strani magnetnega polja deluje sila:

Tako je B vektor, katerega velikost in smer sta takšni, da je Lorentzova sila, ki deluje na premikajoči se naboj na strani magnetnega polja, enaka:

Tu je alfa kot med vektorjem hitrosti in vektorjem magnetne indukcije. Vektor Lorentzove sile F je pravokoten na vektor hitrosti in vektor magnetne indukcije.Njegova smer je določena za primer gibanja pozitivno nabitega delca v enakomernem magnetnem polju pravilo leve roke:

«Če je leva roka postavljena tako, da vektor magnetne indukcije vstopi v dlan, štirje iztegnjeni prsti pa so usmerjeni v smeri gibanja pozitivno nabitega delca, bo palec, upognjen pod kotom 90 stopinj, pokazal smer Lorentzova sila.»

Ker je tok v prevodniku gibanje nabitih delcev, lahko magnetno indukcijo definiramo tudi kot razmerje največjega mehanskega momenta, ki deluje na okvir z enotnim magnetnim poljem, in produkta toka v okvirju s površino okvir:

Magnetna indukcija je osnovna karakteristika magnetnega polja, podobna jakosti električnega polja... V sistemu SI merimo magnetno indukcijo v teslah (T), v sistemu CGS pa v gaussih (G). 1 tesla = 10.000 gausov. 1 T je indukcija takšnega enakomernega magnetnega polja, pri katerem na okvir s površino 1 m2, skozi katerega teče tok 1 A, deluje največji vrtilni mehanski moment sil, enak 1 N • m.

Mimogrede, indukcija zemeljskega magnetnega polja na zemljepisni širini 50 ° je v povprečju 0,00005 T, na ekvatorju pa 0,000031 T. Vektor magnetne indukcije je vedno usmerjen tangencialno na magnetno silnico.

Zanko, postavljeno v enakomerno magnetno polje, prežema magnetni tok Ф, — tok vektorja magnetne indukcije. Velikost magnetnega pretoka F je odvisna od smeri vektorja magnetne indukcije glede na konturo, njegove velikosti in površine konture, ki jo prebadajo črte magnetne indukcije.Če je vektor B pravokoten na območje zanke, bo magnetni tok F, ki prodira v zanko, največji.

Sam izraz indukcija izhaja iz latinskega "induction", kar pomeni "vodenje" (npr. nakazati misel — torej povzročiti misel). Sinonimi: smernice, ozadje, izobraževanje. Ne smemo ga zamenjevati s pojavom elektromagnetne indukcije.

Žica pod napetostjo ima okoli sebe magnetno polje… Magnetno polje električnega toka je leta 1820 odkril danski fizik Hans Christian Oersted. Za določitev smeri silnic indukcije magnetnega polja B električnega toka I, ki teče vzdolž ravnega vodnika, uporabite pravilo desnega vijaka ali kardana:

«Smer vrtenja ročaja kardanskega obroča označuje smer linij magnetne indukcije B, progresivno gibanje kardanskega pasu pa ustreza smeri toka v prevodniku.«

V tem primeru lahko vrednost magnetne indukcije B na razdalji R od prevodnika s tokom I najdemo po formuli:

kje je magnetna konstanta:

Če se linije intenzitete elektrostatičnega polja E, ki se začnejo s pozitivnimi naboji, končajo z negativnimi, potem so črte magnetne indukcije B vedno zaprte. Za razliko od električnih nabojev v naravi niso našli magnetnih nabojev, ki bi ustvarjali poli, kot so električni naboji.

Zdaj pa nekaj besed o trajnih magnetih… V začetku 19. stoletja je francoski raziskovalec in naravoslovni fizik André-Marie Ampere predlagal hipotezo o molekularnih tokovih. Po Ampereju gibanje elektronov okoli atomskih jeder ustvarja elementarne tokove, ti pa ustvarjajo elementarna magnetna polja okoli njih.In če kos feromagneta postavimo v zunanje magnetno polje, se bodo ti mikroskopski magneti orientirali v zunanjem polju in kos feromagneta bo postal magnet.

Snovi z visoko vrednostjo preostale magnetizacije, kot je zlitina neodim-železo-bor, danes omogočajo pridobivanje močnih trajnih magnetov. Neodimski magneti v 10 letih ne izgubijo več kot 1-2 % svoje magnetizacije. Lahko pa jih je enostavno razmagnetiti s segrevanjem na temperaturo + 70 ° C ali več.

Upamo, da vam je ta članek pomagal pridobiti splošno predstavo o tem, kaj je magnetna indukcija in od kod prihaja.