Поток магнитного поля: Магнитный поток (Ерюткин Е.С.). Видеоурок. Физика 9 Класс

Магнитный поток | Электрикам

Магнитный поток Ф — скалярная физическая величина численно равная произведению магнитной индукции на площадь поверхности ограниченной замкнутым контуром. Измеряется в веберах Вб.

Наглядно магнитный поток можно представить как совокупность магнитных линий, пересекающих площадку S.

Если вектор магнитной индукции не перпендикулярен к площадке, то необходимо определить перпендикулярную к площадке нормальную составляющую Bn вектора магнитной индукции (рис. ). Магнитный поток

В общем случае при вычислении магнитного потока через произвольную поверхность в неоднородном поле поверхность следует разделить на бесконечно малые плоские элементы площадью dS. В пределах каждой из элементарных площадок магнитную индукцию можно считать одинаковой. Поэтому поток через отдельную элементарную площадку

Магнитный поток через произвольную поверхность находится суммированием (интегрированием) элементарных потоков:

Магнитный поток через замкнутую поверхность равен нулю, т. е.

так как магнитные линии замкнутые и каждая линия, входящая в замкнутую поверхность, должна из нее выйти.Так же поток через контур равен нулю,если контур располагается параллельно магнитному полю.
Магнитный поток необходимо знать или предварительно определить при анализе работы и расчете режима самых разных электротехнических приборов, устройств и установок.

Магнитный поток ℹ️ определение, обозначение и единица измерения, формула, скорость изменения потока, направление вектора магнитной индукции, расчеты

Наблюдение за спектрами

В соответствии с плотностью линий магнитного поля (МП) можно увидеть величину вектора индукции, а согласно направленности силовых рядов — его течение. Наблюдение за спектрами постоянного тока и катушки на самом деле показывает, что при удалении проводника индукция МП уменьшается и довольно быстро.

Магнитный фон называется:

1. С различным выведением в разных точках — гетерогенным. Неоднородный фон — это часть прямолинейного и радиального тока, вне соленоида, неизменённого магнита и т. д.
2. С индукцией во всех точках — однородным полем. Графически такой МФ представлен силовыми линиями, которые считаются равноотстоящими параллельными частями. Этот случай является фоном изнутри длинного соленоида, а также полем между близкими соседними плоскими наконечниками электромагнита.

Произведение индукции поля, проникающего в контур от его области, называется потоком МИ или элементарным МП. Определение было дано и изучено британским физиком Фарадеем. Он отметил, что эта концепция на самом деле позволяет глубже рассмотреть совместный характер магнитных и электрических явлений.

Обозначая поток буквой f, площадью контура S и углом между направлением вектора индукции B и нормальной частью n к области α, можно написать магнитный поток формулой:

F = S cos α.

МП является скалярным размером. Например, поскольку плотность силовых рядов случайного магнитного поля равна его индукции, он уравнивается всему количеству линий, которые проникают в цепь. С изменением поля поток, который пронизывает контур, также меняется.

Единица измерения магнитного потока — вебер. Определение СИ струи считается линия, площадь которой 1 м², оказавшаяся на равномерном фоне с индукцией 1 Вт / м2 и перпендикулярная вектору. Это устройство будет обозначаться:

1 Вт = 1 Вт / м2 — 1 м².

Особенности течения

Скорость изменения магнитного потока генерирует электронный фон, имеющий замкнутые блоки питания (вихревое поле). Этот фон рассматривается в проводнике как циркуляция внешних сил. Это явление называется электрической индукцией, а мощность, которую можно определить, генерируемая в этом случае, является индуцированной ЭДС поверхности.

Поток подчёркивает вероятность характеристики всего магнита или видов других источников МП. Если индукция выдвигает на первый план вероятность, характерную её эффекту в любой отдельной точке, поток будет целым. Это вторая по значимости особенность поля. Если МИ функционирует как силовая часть МП, поток считается её энергетической линией.

Возвращаясь к экспериментам, можно сказать, что фактически любая электромагнитная катушка может рассматриваться как 1 закрытая. Это схема, по которой будет течь магнитный поток вектора индукции, тогда ток МИ электронов будет замечен при потокосцеплении.

Таким образом, непосредственно под действием струи в замкнутом проводнике образуется электронный фон. И в течение этого времени он будет генерировать ток.

Магнитная индукция

Согласно прогрессивным научным представлениям об электрических явлениях, МП неразрывно связан с током и не может присутствовать без него. Невозможно предположить электроток без МП. В том числе в случае неизменного магнита связывают этот фон с молекулярными линиями.

Если в место, где находится МП, поставить иглу, она стремится заимствовать определённое состояние, которое фактически показывает ориентационные качества МП. Скоординированное направление в этой точке места должно учитывать пункт назначения, где установлена ось, — это свободноподвешенная бесконечно небольшая магнитная стрелка, середина которой выровнена с точкой начального места. При этом из 2 возможных направлений вдоль оси стрелки МП символически присваивается назначение от южного конца на север.

Можно получить более яркое представление о направленности поля, если имеется ряд линий, где оси всех стрелок будут относительно касательными. Эти части называются магнитными магистралями.

Набор рядов упоминается как МП. Если бесконечно уменьшать площадь контура, притягивая его к точке, можно прийти к выражению для бесконечно малой стадии d, T активно в контуре маленькой области s, где угол P имеет конкретное значение между нормальностью к плоскости и небольшого контура. В этом случае направлением поля будет точка места, где расположено малое очертание.

Удар на плоскую цепь с током

В таких условиях коэффициент B принимается как характеристика интенсивности МП в этой точке места и называется индукцией МП. Она считается величиной, объединяющей назначение вектора МИ с направлением магнитного поля в этой точке места.

МП, характеризующийся на некоторых участках одинаковым значением вектора МИ, называется равномерным МП. Индукция в международной системе (СИ) измеряется в единицах Тесла (TL). МИ однородного МП составляет 1 т, если она воздействует на плоскую электронную последовательность площадью 5 ‘= 1 м и током 7 = 1 А, расположенную так, что магнитные доли лежат в плоскости цепи p = 0,5 n sin p = 1 с коэффициентом t = 1 Нм.

Область места любой части, что связана с конкретным вектором, называется полем. Понятие строк широко используется для визуального представления ВП. В случае с линейным полем можно увидеть линию, так как сам вектор ориентирован тангенциально в любой точке. Трубчатая линия представляет собой область узла, ограниченную обилием соседних рядов, проделанных сквозь закрытое очертание. Представление векторного поля часто используется при описании различных взаимодействий тела. В частности, в отображении МП упоминается фон вектора магнитной индукции, определяющий в нём части и трубки МИ.

Электрическая зависимость

Британский физик Майкл Фарадей не сомневался в единственной природе явлений магнетизма в своей теореме. Изменяющийся во времени фон создаёт электронный и магнитный вид. В 1831 году Фарадей обнаружил появление индукции, которая легла в основу устройства для генераторов, преобразующих механическую энергию в электронную. А в 1835 г. немецкий математик Карл Гаусс определил аксиому, описывающую обозначение и зависимость напряжённости поля от величины заряда.

Появление электрической индукции замечено в появлении тока в проводящей цепи, которая либо лежит на изменяющемся во времени фоне, либо движется на непременном участке таким образом, что фактически число магнитных витков проникает в контуры трансформаций.

Для своих многочисленных экспериментов Фарадей воспользовался двумя катушками, магнитом, переключателем постоянного тока и гальванометром. Электронный поток мог зависеть и намагничивать кусок железа.

В результате экспериментов Фарадея были заложены основные особенности возникновения электрической индукции, и ток появляется:

• в одной из катушек во время замыкания или размыкания электронной цепи внутри другой части;
• когда энергия протекает в одном из элементов с поддержкой реостата;
• при перемещении катушек относительно друг друга;
• когда неизменный магнит движется относительно.

В замкнутом проводящем контуре ток появляется, когда число линий магнитной индукции изменяется, создавая плоскость, ограниченную цепью. И чем раньше перевести количество рядов МИ, тем больше генерируется индукционный ток в рамке. Это является основной причиной конфигурации численности последовательностей индукции.

Явление позволяет содержать и изменять число линий МИ, делая плоскость площадки, ограниченной неподвижной проводящей цепью, из-за конфигурации тока в катушке, расположенной рядом. Происходит максимальное изменение количества последовательностей МИ из-за смещения схемы на неоднородном фоне, плотность линий которого может изменяться на месте.

Индукция магнитного поля и магнитный поток

Магнитное поле характеризуется векторной величиной, которая называется магнитной индукцией, обозначается буквой Bи измеряется в Теслах (Тл).

На практике чем больше величина B, тем сильнее притягивает (или отталкивает) магнит. Ближе к магниту B будет больше, дальше – меньше.

Модуль магнитной индукции можно определить через силу Ампера.

B = F/(IL), где – это значение индукции, F – величина силы Ампера, I – сила тока, проходящего через проводник, L – длина проводника. Формула работает, лишь если проводник расположен перпендикулярно B (и F тогда перпендикулярно и проводнику, и B).

Направление B совпадает с направлением линий магнитного поля в данной точке.

Также магнитное поле часто характеризуют магнитным потоком – потоком вектора B через некоторый заданный контур. Поток рассчитывается по формуле:

Ф = B * S * cos(α), где Ф – это поток, B – индукция, S – площадь контура, α – угол между вектором индукции и перпендикуляром к контуру.

Чтобы лучше «ощутить» поток, взглянем на картинки.

На картинке 2 поток больше, чем на картинке 1, так как при равной площади больше индукция. На картинке 3 поток тоже больше, чем на картинке 1 – при равной индукции больше площадь. На картинке 4 поток меньше, чем на картинке 1 – индукция и площадь такие же, на cos(α) околонулевой.

Удобно представлять себе поток как ветер, дующий в парус. Парус побольше – корабль идёт быстрее. Ветер посильнее – опять же, корабль ускорился. Парус поставили параллельно ветру – усилие пропало и корабль потерял скорость.

Поток магнитного поля измеряется в Веберах (Вб).

Когда магнитный поток изменяется, в контуре возникает ток, называемый индукционным током. Это явление называется электромагнитной индукцией.

Индукционный ток направлен в соответствии с правилом Ленца – то есть так, чтобы этотток порождал магнитное поле, противодействующее изменению магнитного потока. То есть если магнитный поток ослабевает, то индукционный ток идёт так, что порождает магнитное поле, усиливающее поток.

Редактировать этот урок и/или добавить задание

Добавить свой урок и/или задание

Добавить интересную новость

Магнитный поток

Автор:
Субботин Б.П.

На
картинке показано однородное магнитное
поле. Однородное означает одинаковое
во всех точках в данном объеме. В поле
помещена поверхность с площадью S. Линии
поля пересекают поверхность.

Определение
магнитного потока:

Магнитным
потоком Ф через поверхность S называют
количество линий вектора магнитной
индукции B, проходящих через поверхность
S.

Формула
магнитного потока:

Ф
= BS cos α

здесь
α — угол между направлением вектора
магнитной индукции B и нормалью к
поверхности S.

Из
формулы магнитного потока видно, что
максимальным магнитный поток будет при
cos α = 1, а это случится, когда вектор B
параллелен нормали к поверхности S.
Минимальным магнитный поток будет при
cos α = 0, это будет, когда вектор B
перпендикулярен нормали к поверхности
S, ведь в этом случае линии вектора B
будут скользить по поверхности S, не
пересекая её.

А
по определению магнитного потока
учитываются только те линии вектора
магнитной индукции, которые пересекают
данную поверхность.

Измеряется
магнитный поток в веберах (вольт-секундах):
1 вб = 1 в * с. Кроме того, для измерения
магнитного потока применяют максвелл:
1 вб = 10⁸ мкс.
Соответственно 1 мкс = 10^-8 вб.

Магнитный
поток является скалярной величиной.

ЭНЕРГИЯ
МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКА

Вокруг
проводника с током существует магнитное
поле, которое обладает энергией.
Откуда
она берется? Источник тока, включенный
в эл.цепь, обладает запасом энергии.
В
момент замыкания эл.цепи источник тока
расходует часть своей энергии на
преодоление действия возникающей ЭДС
самоиндукции. Эта часть энергии,
называемая собственной энергией тока,
и идет на образование магнитного
поля.

Энергия магнитного поля
равна собственной
энергии тока.
Собственная
энергия тока численно равна работе,
которую должен совершить источник тока
для преодоления ЭДС самоиндукции, чтобы
создать ток в цепи.

Энергия
магнитного поля, созданного током, прямо
пропорциональна квадрату силы тока.
Куда
пропадает энергия магнитного поля после
прекращения тока? — выделяется ( при
размыкании цепи с достаточно большой
силой тока возможно возникновение искры
или дуги)

4.1. Закон электромагнитной индукции. Самоиндукция. Индуктивность

Основные
формулы

·            Закон
электромагнитной индукции (закон
Фарадея):

,
                                       (39)

где – эдс индукции;–
полный магнитный поток (потокосцепление).

·            Магнитный
поток, создаваемый током в контуре,

,   
                                           (40)

где  –
индуктивность контура;–
сила тока.

·            Закон
Фарадея применительно к самоиндукции

.                              
             (41)

·            Эдс индукции, возникающая при
вращении рамки с током в магнитном поле,

,                                 
       (42)

где –
индукция магнитного поля;–
площадь рамки;–
угловая скорость вращения.

·            Индуктивность
соленоида

, 
                                           (43)

где –
магнитная постоянная;–
магнитная проницаемость вещества;–
число витков соленоида;–
площадь сечения витка;–
длина соленоида.

·            Сила
тока при размыкании цепи

 ,   
                                        (44)

где –
установившаяся в цепи сила тока;–
индуктивность контура,–
сопротивление контура;–
время размыкания.

·            Сила
тока при замыкании цепи

.
                                        (45)

·            Время
релаксации

.   
                                              (46)

Примеры
решения задач

Пример
1.

Магнитное
поле изменяется по закону ,
где=
15 мТл,. В
магнитное поле помещен круговой
проводящий виток радиусом = 20
см под угломк
направлению поля (в начальный момент
времени). Найти эдс индукции, возникающую в
витке в момент времени=
5 с.

Решение

По
закону электромагнитной индукции возникающая в
витке эдс индукции ,
где–
 магнитный поток, сцепленный в витке.

,

где –
площадь витка,;– угол
между направлением вектора магнитной
индукциии
нормалью к контуру:.

.

Подставим
числовые значения: =
15 мТл,,= 20
см =   = 0,2 м,.

Вычисления
дают .

По
закону Фарадея ,
 где,
тогда,
но,
поэтому.

Так, .

Знак
«–» показывает, что эдс индукции
и индукционный ток направлены против
часовой стрелки.

САМОИНДУКЦИЯ

Каждый
проводник, по которому протекает эл.ток,
находится в собственном магнитном поле.

При
изменении силы тока в проводнике меняется
м.поле, т.е. изменяется магнитный поток,
создаваемый этим током. Изменение
магнитного потока ведет в возникновению
вихревого эл.поля и в цепи появляется
ЭДС индукции. 

Это
явление называется самоиндукцией.Самоиндукция —
явление возникновения ЭДС индукции в
эл.цепи в результате изменения силы
тока.
Возникающая при этом ЭДС
называется ЭДС
самоиндукции

Проявление
явления самоиндукции

Замыкание
цепи

При
замыкании в эл.цепи нарастает ток, что
вызывает в катушке увеличение магнитного
потока, возникает вихревое эл.поле,
направленное против тока, т.е. в катушке
возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая
нарастанию тока в цепи ( вихревое поле
тормозит электроны).
В результатеЛ1
загорается позже, чем
Л2.

Размыкание
цепи

При
размыкании эл.цепи ток убывает, возникает
уменьшение м.потока в катушке, возникает
вихревое эл.поле, направленное как ток
( стремящееся сохранить прежнюю силу
тока) , т.е. в катушке возникает ЭДС
самоиндукции, поддерживающая ток в
цепи.
В результате Л при выключении ярко
вспыхивает.

Вывод

в
электротехнике явление самоиндукции
проявляется при замыкании цепи (эл.ток
нарастает постепенно) и при размыкании
цепи (эл.ток пропадает не сразу).

ИНДУКТИВНОСТЬ

От
чего зависит ЭДС самоиндукции? 

Эл.ток
создает собственное магнитное поле .
Магнитный поток через контур пропорционален
индукции магнитного поля (Ф ~ B), индукция
пропорциональна силе тока в проводнике
(B
~ I), следовательно магнитный поток
пропорционален силе тока (Ф ~ I).
ЭДС
самоиндукции зависит от скорости
изменения силы тока в эл.цепи, от свойств
проводника 
(размеров и формы) и от
относительной магнитной проницаемости
среды, в которой находится
проводник.
Физическая величина,
показывающая зависимость ЭДС самоиндукции
от размеров и формы проводника и от
среды, в которой находится проводник,
называется коэффициентом самоиндукции
или индуктивностью.

Индуктивность —
физ. величина, численно равная ЭДС
самоиндукции, возникающей в контуре
при изменении силы тока на 1Ампер за 1
секунду.
Также индуктивность можно
рассчитать по формуле:

где
Ф — магнитный поток через контур, I — сила
тока в контуре.

Единицы
измерения индуктивности в
системе СИ:

Индуктивность
катушки зависит от:
числа витков,
размеров и формы катушки и от относительной
магнитной проницаемости среды 
(
возможен сердечник).

ЭДС
САМОИНДУКЦИИ

ЭДС
самоиндукции препятствует нарастанию
силы тока при включении цепи и убыванию
силы тока при размыкании цепи.

Для
характеристики намагниченности вещества
в магнитном поле используетсямагнитный
момент (Р_м). Он
численно равен механическому моменту,
испытываемому веществом в магнитном
поле с индукцией в 1 Тл.

Магнитный
момент единицы объема вещества
характеризует его намагниченность
— I,
определяется по формуле:

I= Р_м /V,
(2.4)

где V —
объем вещества.

Намагниченность
в системе СИ измеряется, как и напряженность,
в А/м,
величина векторная.

Магнитные
свойства веществ характеризуются объемной
магнитной восприимчивостью — c_о , величина
безразмерная.

Если
какое-либо тело поместить в магнитное
поле с индукцией В₀,
то происходит его намагничивание.
Вследствие этого тело создает свое
собственное магнитное поле с индукцией В^‘,
которое взаимодействует с намагничивающим
полем.

В
этом случае вектор индукции в среде (В)будет
слагаться из векторов:

В
= В₀ +
В^‘(знак
вектора опущен), (2.5)

где В^‘ —индукция
собственного магнитного поля
намагнитившегося вещества.

Индукция
собственного поля определяется магнитными
свойствами вещества, которые характеризуются
объемной магнитной восприимчивостью
— c_о ,
справедливо выражение:В^‘ = c_о В₀ (2.6)

Разделим
на m₀ выражение
(2.6):

В^‘/
m_о= c_о В₀ /m₀

Получим: Н^‘ = c_о Н₀ , (2.7)

но Н^‘ определяет
намагниченность вещества I,
т.е. Н^‘ = I,
тогда из (2.7):

I
= c_о Н₀.
(2.8)

Таким
образом, если вещество находится во
внешнем магнитном поле с напряженностьюН₀,
то внутри него индукция определяется
выражением:

В=В₀ +
В^‘ =
m₀Н₀ +m₀Н^‘ =
m₀ (Н₀ +
I) (2.9)

Последнее
выражение строго справедливо, когда
сердечник (вещество) находится полностью
во внешнем однородном магнитном поле
(замкнутый тор, бесконечно длинный
соленоид и т.д.).

Магнитный поток. Магнитная индукция. Примеры решения задач по физике. 10-11 класс

Магнитный поток. Магнитная индукция. Примеры решения задач по физике. 10-11 класс

Подробности

Просмотров: 755

Задачи по физике — это просто!

Не забываем, что решать задачи надо всегда в системе СИ!

А теперь к задачам!

Элементарные задачи из курса школьной физики на расчет величины магнитной индукции и магнитного потока.

Задача 1

Определить магнитный поток, проходящий через площадь 20 м², ограниченную замкнутым контуром в однородном магнитном поле с индукцией 20 мТл, если угол между вектором магнитной индукции и плоскостью контура составляет 30^o.

Задача 2

Определите магнитный поток, пронизывающий плоскую прямоугольную поверхность со сторонами 25 см и 60 см, если магнитная индукция во всех точках поверхности равна 1,5 Тл, а вектор магнитной индукции образует с нормалью к этой поверхности угол, равный: а) 0, б) 45^o, в) 90^o.

Задача 3

Магнитный поток внутри контура, площадь поперечного сечения которого 60 см², равен 0,3 мВб.

Найдите индукцию поля внутри контура. Поле считать однородным.

Задача 4

Определить магнитную индукцию магнитного поля, если магнитный поток через площадь  500 см², ограниченную контуром, составил 9×10^-4 Вб. Угол между вектором  магнитной индукции и плоскостью контура составляет 60^o.

Задача 5

Протон, влетев в магнитное поле со скоростью 100 км/с, описал окружность радиусом 50 см.

Определить индукцию магнитного поля, если заряд протона составляет 1,6х10^-19 Кл, а масса равна 1,67х10^-27 кг.

Магнитный поток

В этой статье приведены хорошие стартовые задачи по теме “магнитный поток”. Задачи несложные, вполне можно начинать изучать эту тему с их использованием.

Задача 1. За с магнитный поток, пронизывающий проволочную рамку, равномерно уменьшается от некоторого значения до нуля. При этом в рамке генерируется ЭДС, равная 4 В. Чему равен начальный магнитный поток  через рамку?
ЭДС равна

Так как поток уменьшился до нуля, то его изменение . Следовательно,

Ответ: 8 Вб

Задача 2. Рамка площадью см с числом витков и сопротивлением Ом находится в однородном магнитном поле, вектор индукции которого перпендикулярен плоскости рамки. Какой заряд пройдет по рамке при ее повороте на 90°? мТл.
Поток через один виток равен , а через витков –

При повороте рамки поток изменится до нуля, следовательно, . Тогда ЭДС

Но ток равен

Тогда

Ответ: 2,5 мКл
Задача 3. За какое время магнитный поток сквозь один виток катушки, содержащей 50 витков, изменился с 5 до 1 мВб, если в результате этого изменения по катушке сопротивлением 100 Ом прошел индукционный ток силой  0,1 А?

По закону Ома

Откуда

Ответ: 0,02 с

Задача 4.  Рамка, имеющая 100 витков площадью см каждый, вращается вокруг вертикальной оси, принадлежащей плоскости рамки, в горизонтальном постоянном однородном магнитном поле с индукцией В = 2 мТл. Средняя ЭДС индукции, возникающая на зажимах рамки за четверть периода,  равна 8 мВ. Сколько оборотов делает рамка за 10 с?

За четверть периода поток изменяется от максимального до нулевого, так как рамка повернется на 90 градусов за это время. Поэтому

Итак, рамка повернется на 90 градусов за с, следовательно, на 360 градусов она повернется за 0,5 с, ну а за 10 с – успеет повернуться 20 раз.

Ответ: 20 оборотов.
Задача 5. Проволочную рамку поместили в однородное периодически изменяющееся магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Выберите два верных утверждения.

1) Сила тока будет изменяться обратно пропорционально величине индукции.

2) Сила тока будет периодически изменяться по величине.

3) Сила тока будет равна нулю.

4) Сила тока будет изменяться по направлению.

Так как поле изменяется, то будет меняться поток чрез рамку. Следовательно, в рамке будет наводиться ЭДС, которая тоже будет переменной. И ток вследствие этого будет переменным. Так как поле меняется периодически, то будут периоды, когда индукция нарастает, и будут периоды убывания. Значит, ЭДС будет менять знак, а следовательно,  ток тоже будет менять направление.
Ответ: 24
Задача 6. В проволочное кольцо вставили магнит, при этом по кольцу прошел заряд Кл. Определите магнитный поток, пересекающий кольцо, если сопротивление кольца 30 Ом.

Ток равен

Тогда

Ответ: 600 мкВб

Задача 7. Длинную изолированную проволоку А) наматывают на катушку, а концы проволоки присоединяют к гальванометру, Б) складывают вдвое  и наматывают на катушку, концы проволоки присоединяют к гальванометру (см. рис.).

К задаче 7

Появится ли индукционный ток в катушке при введении в нее полосового магнита?

1) да, появится ток
2) нет, тока в катушке не будет
3) да, но ток будет появляться только в случае, если сложенный провод намотан по часовой стрелке, а магнит вдвигают северным полюсом
4) да, но ток будет появляться только в случае, если сложенный провод намотан против часовой стрелки, а магнит вдвигают северным полюсом .
В случае А появится, в случае B – нет.  В случае A поток изменяется, следовательно, наводится ЭДС, и возникает ток. Катушка, намотанная так, как показано на рисунке, называется бифиллярной.  Магнитное поле, созданное одной обмоткой равно и направлено противоположно созданному другой, приводя к взаимонейтрализации магнитных полей. Так что во втором случае в половине провода наводится ЭДС одного знака,  а во второй половине провода – ЭДС другого знака, которые компенсируют друг друга.

Ответ:  12
Задача 8. Виток, замкнутый на гальванометр, поместили в пространство между полюсами электромагнита, магнитное поле в котором изменяется по некоторому закону. При этом изменение тока в контуре от времени описывает зависимость на рисунке.

К задаче 8 – рисунок 1

Какой график может соответствовать изменению значения индукции магнитном поле от времени?

К задаче 8 – рисунок 2

Чтобы решить эту задачу, нужно смотреть не на числа, а на фазы изменения тока и индукции в контуре. Ток в первый момент максимален, следовательно, ЭДС максимальна, ведь по фазе они совпадают друг с другом. Поток же всегда опережает ЭДС на 90 градусов, то есть на четверть периода. Остается найти график, сдвинутый на четверть периода от заданного: первый и третий отпадают, из оставшихся подойдет №2. Индукция на этом графике опережает ток как раз на 90 градусов.

Ответ: 2
Задача 9. Координата перемычки, движущейся вдоль оси Х по параллельным металлическим стержням (см. рис.), изменяется по законам:

К задаче 9

А) ;

Б) .

Какой из графиков соответствует зависимости индукционного тока от времени в каждом случае в первые 0,5 с? Вся система находится в поcтоянном однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости, в которой лежат перемычка и стержни.

Графики зависимостей тока от времени

Определим, как меняется скорость. Для этого возьмем производную координаты по времени:

A)
Б)
В момент времени 0,5 с скорость в случае А) будет равна (-1), а в случае Б)  – (+2). То есть в первом случае площадь рамки увеличивается, и индукционный ток будет таким, чтобы уменьшить поток, то есть будет направлен против часовой стрелки, а в случае Б) наоборот, по часовой, так как будет стремиться восстановить уменьшающийся поток.  Скорость в обоих случаях непостоянна, но меняетсн по линейному закону,  значит, ток будет меняться линейно. Графики 1 и 3 – отбрасываем. В первом случае начальная скорость есть, значит, какой-то ток на начало отсчета уже присутствовал, а во втором – нет, поэтому для второго случая выберем график 2, а для первого – 4.

Ответ: 42

Задача 10. В однородном магнитном поле с индукцией В = 5 мТл движется металлический стержень длиной см перпендикулярно вектору магнитной индукции со скоростью 2 м/с (см. рис.). Какова разность потенциалов, возникающая между концами стержня?

К задаче 10

Так как стержень движется перпендикулярно, то угол между линиями индукции и скоростью равен , а синус этого угла – 1, поэтому

Ответ: 5 мВ

Что такое магнитный поток? (с изображением)

Магнитный поток — это величина магнитного поля, проникающего в область под прямым углом к ​​ней. В простой ситуации, когда поле проходит под прямым углом через плоскую поверхность, эта величина представляет собой силу магнитного поля, умноженную на площадь поверхности. Однако в большинстве реальных жизненных ситуаций следует принимать во внимание другие факторы. Магнитный поток является важным понятием во многих областях науки, с приложениями, относящимися к электродвигателям, генераторам и изучению магнитного поля Земли.В физике он представлен греческой буквой phi , φ.

Магнитное поле Земли.

Закон Гаусса

Стержневой магнит имеет два полюса, названные северным и южным из-за того, как они реагируют на магнитное поле Земли, которое ориентировано примерно с севера на юг.Согласно научному соглашению, магнитные силовые линии текут с севера на юг. Если человек возьмёт двумерную прямоугольную поверхность на северном конце стержневого магнита, он будет иметь магнитный поток, как и поверхность на южном полюсе. Магнит в целом, однако, не имеет магнитного потока, так как северный и южный концы равны по силе, и поле «перетекает» от северного полюса к южному полюсу, образуя замкнутый контур.

Закон Гаусса для магнетизма гласит, что для замкнутой поверхности, такой как сфера, куб или стержневой магнит, магнитный поток всегда равен нулю.Это еще один способ сказать, что объект, независимо от его размера, с северным полюсом всегда должен иметь южный полюс одинаковой силы, и наоборот. Все, что имеет магнитное поле, является диполем, что означает, что у него два полюса. Некоторые ученые предполагают, что магнитные монополи могут существовать, но ни один из них никогда не был обнаружен. Если они будут обнаружены, придется изменить закон Гаусса.

Закон Фарадея

Закон Фарадея гласит, что изменение магнитного потока создает напряжение или электродвижущую силу (ЭДС) внутри катушки с проволокой.Этого можно добиться, просто перемещая магнит возле катушки с проволокой, как и изменение силы магнитного поля. Создаваемое напряжение можно определить по скорости изменения магнитного потока и количеству витков в катушке.

Это принцип, лежащий в основе генераторов электроэнергии, в которых движение создается, например, проточной водой, ветром или двигателем, работающим на ископаемом топливе.Магниты и катушки с проволокой преобразуют это движение в электрическую энергию в соответствии с законом Фарадея. Электродвигатели демонстрируют ту же идею в обратном направлении: переменный электрический ток в катушках проволоки взаимодействует с магнитами, вызывая движение.

Магнитные материалы

Материалы различаются по своей реакции на магнитные поля. Ферромагнитные вещества сами по себе создают более сильное магнитное поле, и это поле может сохраняться, когда внешнее поле удаляется, оставляя постоянный магнит. Железо — самый известный элемент этого типа, но другие металлические элементы, такие как кобальт, никель, гадолиний и диспрозий, также демонстрируют этот эффект. Очень мощные магниты можно сделать из сплавов редкоземельных металлов неодима и самария.

Парамагнитные материалы создают магнитное поле в ответ на внешнее, создавая относительно слабое, непостоянное притяжение.Примеры — медь и алюминий. Другой пример — кислород; в этом случае эффект лучше всего проявляется с элементом в жидкой форме.

Диамагнитные вещества создают магнитное поле, противоположное внешнему, вызывая отталкивание. Все вещества проявляют этот эффект, но обычно он очень слаб и всегда слабее ферромагнетизма или парамагнетизма.В некоторых случаях, таких как форма углерода, называемая пиролитическим графитом, эффект достаточно силен, чтобы позволить небольшому кусочку материала этого типа парить в воздухе прямо над расположением сильных магнитов.

Расчетно-измерительный поток

Вычислить поток для плоской поверхности, перпендикулярной направлению магнитного поля, очень просто.Однако часто необходимо рассчитать количество для катушки с проволокой, также известной как соленоид. Предполагая, что поле перпендикулярно проводу, общий поток — это сила магнитного поля, умноженная на площадь, через которую оно проходит, умноженная на количество витков в катушке. Если поле не находится под прямым углом к ​​поверхности, необходимо учитывать угол, образованный силовыми линиями магнитного поля к перпендикуляру, и произведение умножается на косинус этого угла.

Прибор, называемый флюксметром, используется для измерения величины поля.Он основан на том факте, что магнитное поле создает электрический ток в проводе, если они движутся относительно друг друга. Этот ток можно измерить для определения магнитного потока.

Магнитный поток в геологии

Измерение магнитного потока в различных точках на поверхности Земли позволяет ученым контролировать магнитное поле планеты.Это поле, которое, как считается, создается электрическими токами в железном ядре Земли, не статично, а меняется со временем. На самом деле, магнитные полюса менялись много раз в прошлом и, вероятно, сделают это снова в будущем. Последствия смены полюсов могут быть серьезными, поскольку во время изменения напряженность поля на большей части планеты уменьшится. Магнитное поле Земли защищает жизнь на планете от солнечного ветра, потока электрически заряженных частиц Солнца, которые могут быть опасны.

Единицы измерения

Сила магнитного поля или плотность магнитного потока измеряется в теслах, единицах, названных в честь инженера-электрика Николы Тесла.Поток измеряется в Веберах, названных в честь физика Вильгельма Эдуарда Вебера. Вебер — это 1 тесла, умноженный на 1 квадратный метр, а тесла — 1 Вебер на квадратный метр.

.

Магнитный поток — Википедия

Acest articol are nevoie de ajutorul dumneavoastră. Puteți contribui la dezvoltarea îmbunătățirea lui apăsând butonul Modificare .

Pentru alte utilizări ale termenului flux vezi articolul Flux (dezambiguizare).

Fluxul Magnetic este o mărime fizică strâns legată de existența i descrierea unui câmp magnet.Ar putea fi comparat (prin analogie) cu Intensitatea curentului electric, deoarece fluxul Magnetic ia naștere ca urmare a unei tensiuni magnetice i trece (ciră) printr-un mediu ce are or rezistență магнитная. Deoarece un flux poate trece i prin вакуум, ce de asemenea prezintă o astfel de rezistență, rezultă că el nu poate fi legat (condus) de un mediu anume (nu poate fi izolat de external , Precum curentul electric) și este astfel de valorile câmpului (câmpurilor) магнитный de care aparține.

Fluxul Magnetic (simbol: Φm {\ displaystyle \ scriptstyle \ Phi _ {m}} ) corespunzător unui câmp магнитная индукция B {\ displaystyle \ scriptstyle \ mathbf {B}} prin suprafața S {\ displaystyle \ scriptstyle \ mathbf {S}} este o mărime fizică Definită prin relația:

Φm = ∫∫SB⋅dS = ∫∫S B⋅dS⋅cosϕ {\ displaystyle \ Phi _ {m} = \ int \! \! \! \! \ Int _ {S} \ mathbf {B} \ cdot d \ mathbf {S} = \ int \! \! \! \! \ int _ {S} \ B \ cdot dS \ cdot cos \ phi}

Dacǎ соответственно câmp este uniform și normal pe suprafața S, atunci :

Φm = B⋅S {\ displaystyle \ Phi _ {m} = \ mathbf {B} \ cdot \ mathbf {S}}

• А.Амузеску, Д. Поповичи, Curs de electrotehnică , Politehnica București, Catedra de electrotehnică, Editura Printech București, 1999

.