Čo je magnetická indukcia

V tomto článku sa pokúsime pochopiť, čo je magnetická indukcia, ako súvisí s magnetickým poľom, čo má magnetická indukcia spoločné s prúdom a ako prúd ovplyvňuje. Pripomeňme si základné pravidlá, ktoré určujú smer indukčných čiar, a všimneme si aj niektoré vzorce, ktoré pomôžu pri riešení problémov magnetostatiky.

Charakteristickou silou magnetického poľa vo vybranom bode priestoru je magnetická indukcia B. Táto vektorová veličina určuje silu, akou magnetické pole pôsobí na nabitú časticu, ktorá sa v ňom pohybuje. Ak je náboj častice q, jej rýchlosť je v a indukcia magnetického poľa v danom bode priestoru je B, potom na časticu v tomto bode pôsobí sila zo strany magnetického poľa:

B je teda vektor, ktorého veľkosť a smer sú také, že Lorentzova sila pôsobiaca na pohybujúci sa náboj na strane magnetického poľa sa rovná:

Tu je alfa uhol medzi vektorom rýchlosti a vektorom magnetickej indukcie. Lorentzov vektor sily F je kolmý na vektor rýchlosti a vektor magnetickej indukcie.Jeho smer je určený pre prípad pohybu kladne nabitej častice v rovnomernom magnetickom poli pravidlo ľavej ruky:

«Ak je ľavá ruka umiestnená tak, že vektor magnetickej indukcie vstupuje do dlane a štyri vystreté prsty sú nasmerované v smere pohybu kladne nabitej častice, potom palec ohnutý o 90 stupňov ukáže smer pohybu kladne nabitej častice. Lorentzova sila."

Keďže prúd vo vodiči je pohyb nabitých častíc, magnetickú indukciu možno definovať aj ako pomer maximálneho mechanického momentu pôsobiaceho na rám s rovnomerným magnetickým poľom k súčinu prúdu v ráme o ploche rám:

Magnetická indukcia je základná charakteristika magnetického poľa, podobne ako sila elektrického poľa... V sústave SI sa magnetická indukcia meria v tesle (T), v sústave CGS v gaussoch (G). 1 tesla = 10 000 gaussov. 1 T je indukcia takého rovnomerného magnetického poľa, v ktorom na rám s plochou 1 m2, ktorým preteká prúd 1 A, pôsobí maximálny rotačný mechanický moment síl rovný 1 N • m.

Mimochodom, indukcia magnetického poľa Zeme v zemepisnej šírke 50 ° je v priemere 0,00005 T a na rovníku - 0,000031 T. Vektor magnetickej indukcie je vždy nasmerovaný tangenciálne k čiare magnetického poľa.

Slučkou umiestnenou v rovnomernom magnetickom poli preniká magnetický tok Ф, — tok vektora magnetickej indukcie. Veľkosť magnetického toku F závisí od smeru vektora magnetickej indukcie vzhľadom na obrys, jeho veľkosti a plochy obrysu prerazenej čiarami magnetickej indukcie.Ak je vektor B kolmý na oblasť slučky, potom magnetický tok F prenikajúci do slučky bude maximálny.

Samotný výraz indukcia pochádza z latinského „indukcia“, čo znamená „vedenie“ (napr. navrhnúť myšlienku – to znamená vyvolať myšlienku). Synonymá: vedenie, zázemie, vzdelávanie. Nezamieňať s fenoménom elektromagnetickej indukcie.

Živý vodič má okolo seba magnetické pole… Magnetické pole elektrického prúdu objavil v roku 1820 dánsky fyzik Hans Christian Oersted. Na určenie smeru siločiar indukcie magnetického poľa B elektrického prúdu I tečúceho pozdĺž priameho drôtu použite pravidlo pravej skrutky alebo kardanu:

«Smer otáčania gimbalovej rukoväte udáva smer čiar magnetickej indukcie B a progresívny pohyb gimbalu zodpovedá smeru prúdu vo vodiči.»

V tomto prípade hodnotu magnetickej indukcie B vo vzdialenosti R od vodiča s prúdom I možno nájsť podľa vzorca:

kde je magnetická konštanta:

Ak čiary intenzity elektrostatického poľa E, počnúc kladnými nábojmi, končia negatívnymi, potom sú čiary magnetickej indukcie B vždy uzavreté. Na rozdiel od elektrických nábojov sa v prírode nenašli magnetické náboje, ktoré by vytvorili póly podobné elektrickým nábojom.

Teraz pár slov o permanentných magnetoch… Na začiatku 19. storočia francúzsky bádateľ a prírodný fyzik André-Marie Ampere navrhol hypotézu o molekulárnych prúdoch. Podľa Amperea pohyb elektrónov okolo atómových jadier vytvára elementárne prúdy, ktoré následne vytvárajú okolo nich elementárne magnetické polia.A ak je kus feromagnetika umiestnený vo vonkajšom magnetickom poli, potom sa tieto mikroskopické magnety zorientujú vo vonkajšom poli a kus feromagnetika sa stane magnetom.

Látky s vysokou zvyškovou magnetizačnou hodnotou, ako je zliatina neodýmu, železa a bóru, dnes umožňujú získať silné permanentné magnety. Neodymové magnety nestrácajú viac ako 1-2% svojej magnetizácie za 10 rokov. Môžu sa však ľahko demagnetizovať zahriatím na teplotu + 70 ° C alebo viac.

Dúfame, že vám tento článok pomohol získať všeobecnú predstavu o tom, čo je magnetická indukcia a odkiaľ pochádza.