Mikä on magneettinen induktio

Tässä artikkelissa yritämme ymmärtää, mitä magneettinen induktio on, miten se liittyy magneettikenttään, mitä tekemistä magneettisella induktiolla on virran kanssa ja miten se vaikuttaa virtaan. Muistakaamme perussäännöt, jotka määrittävät induktiolinjojen suunnan, ja huomaamme myös joitain kaavoja, jotka auttavat ratkaisemaan magnetostatiikan ongelmia.

Magneettikentän ominaisvoimakkuus valitussa avaruuden pisteessä on magneettinen induktio B. Tämä vektorisuure määrittää voiman, jolla magneettikenttä vaikuttaa siinä liikkuvaan varautuneeseen hiukkaseen. Jos hiukkasen varaus on q, sen nopeus on v ja magneettikentän induktio tietyssä avaruuden pisteessä on B, niin hiukkaseen vaikuttaa siinä kohdassa voima magneettikentän puolelta:

Siten B on vektori, jonka suuruus ja suunta ovat sellaiset, että magneettikentän puolella liikkuvaan varaukseen vaikuttava Lorentzin voima on yhtä suuri kuin:

Tässä alfa on nopeusvektorin ja magneettisen induktiovektorin välinen kulma. Lorentzin voimavektori F on kohtisuorassa nopeusvektoriin ja magneettiseen induktiovektoriin nähden.Sen suunta määritetään positiivisesti varautuneen hiukkasen liikkeelle tasaisessa magneettikentässä vasemman käden sääntö:

«Jos vasen käsi on asennossa niin, että magneettisen induktion vektori tulee kämmenelle ja neljä ojennettua sormea ​​on suunnattu positiivisesti varautuneen hiukkasen liikesuuntaan, niin 90 astetta taivutettu peukalo näyttää hiukkasen suunnan. Lorentzin voima.»

Koska johtimessa oleva virta on varautuneiden hiukkasten liikettä, magneettinen induktio voidaan määritellä myös tasaisella magneettikentällä olevaan runkoon vaikuttavan mekaanisen maksimimomentin suhteeksi kehyksessä olevan virran tuloon kehys:

Magneettinen induktio on magneettikentän perusominaisuus, joka on samanlainen kuin sähkökentän voimakkuus... SI-järjestelmässä magneettinen induktio mitataan tesloissa (T), CGS-järjestelmässä gausseissa (G). 1 tesla = 10 000 gaussia. 1 T on sellaisen tasaisen magneettikentän induktio, jossa voimien suurin pyörivä mekaaninen momentti, joka on yhtä suuri kuin 1 N • m, vaikuttaa 1 m2:n runkoon, jonka läpi kulkee 1 A:n virta.

Muuten, Maan magneettikentän induktio leveysasteella 50 ° on keskimäärin 0,00005 T ja päiväntasaajalla - 0,000031 T. Magneettinen induktiovektori on aina suunnattu tangentiaalisesti magneettikenttäviivaan.

Tasaiseen magneettikenttään sijoitettu silmukka läpäisee magneettivuon Ф, — magneettisen induktiovektorin vuon. Magneettivuon F suuruus riippuu magneettisen induktiovektorin suunnasta ääriviivaan nähden, sen suuruudesta ja magneettisen induktion viivojen lävistävän ääriviivan alueesta.Jos vektori B on kohtisuorassa silmukan pinta-alaan nähden, silmukan läpäisevä magneettivuo F on suurin.

Itse termi induktio tulee latinan sanasta "induktio", joka tarkoittaa "opastusta" (esim. ehdottaa ajatusta – eli herättää ajatus). Synonyymit: ohjaus, tausta, koulutus. Ei pidä sekoittaa sähkömagneettisen induktion ilmiöön.

Jännitteellä oleva johto on sen ympärillä magneettikenttä… Tanskalainen fyysikko Hans Christian Oersted löysi sähkövirran magneettikentän vuonna 1820. Suoraa johtoa pitkin kulkevan sähkövirran I magneettikentän B induktion voimalinjojen suunnan määrittämiseksi käytä oikeanpuoleista ruuvia tai kardaanisääntöä:

"Kardaanikahvan pyörimissuunta osoittaa magneettisen induktion B linjojen suunnan, ja kardaanin progressiivinen liike vastaa johtimessa olevan virran suuntaa."

Tässä tapauksessa magneettisen induktion B arvo etäisyydellä R johtimesta, jolla on virta I, voidaan löytää kaavalla:

missä on magneettivakio:

Jos sähköstaattisen kentän E intensiteettiviivat positiivisista varauksista alkaen päättyvät negatiivisiin, niin magneettisen induktion B viivat ovat aina suljettuja. Toisin kuin sähkövaraukset, luonnosta ei ole löydetty magneettivarauksia, jotka loisivat napoja kuten sähkövarauksia.

Nyt muutama sana kestomagneeteista… 1800-luvun alussa ranskalainen tutkija ja luonnonfyysikko André-Marie Ampere esitti hypoteesin molekyylivirroista. Amperen mukaan elektronien liike atomiytimien ympärillä synnyttää alkuainevirtoja, jotka puolestaan ​​luovat niiden ympärille alkeismagneettikenttiä.Ja jos pala ferromagneettia asetetaan ulkoiseen magneettikenttään, niin nämä mikroskooppiset magneetit suuntautuvat ulkoiseen kenttään ja ferromagneetin palasta tulee magneetti.

Aineet, joilla on korkea jäännösmagnetoitumisarvo, kuten neodyymi-rauta-boori-seos, mahdollistavat nykyään tehokkaiden kestomagneettien valmistamisen. Neodyymimagneetit menettävät enintään 1-2% magnetisaatiostaan ​​10 vuodessa. Mutta ne voidaan helposti demagnetoida kuumentamalla + 70 ° C:een tai korkeampaan lämpötilaan.

Toivomme, että tämä artikkeli on auttanut sinua saamaan yleiskäsityksen siitä, mitä magneettinen induktio on ja mistä se tulee.