Електричеството и магнетизмът са сложно свързани, което води до приемането на терминаелектромагнетизъмза описване на асоциирани явления. Всъщност степента, до която това е вярно, до голяма степен се изплъзва на учените до втората половина на 1800 г., когато Джеймс Клерк Максуел, надграждайки върху работата на уважавани физици преди него, създадоха своя известен набор от четири диференциални (смятани) уравнения, свързващи различни свойства на магнитните полета и електрически полета.
Разбиранемагнитен поток, или линиите на магнитното поле, преминаващи през определена геометрична равнина, наречена aвекторна област, води до няколко важни физически явления, включителноелектромагнитна индукция, или генерирането на електродвижеща сила (ЕМП).
Какво е магнитен поток?
Общият магнитен поток по същество е мярка заколко линии на магнитно поле преминават през дадена повърхност A- тоест мярка за силата на магнитното поле. По-формално се определя като:
\ Phi_B = B \ cdot A = BA \ cos {\ theta}
където θ е ъгълът между магнитното поле B иперпендикуляра на Aв определения регион.
- Магнитното поле B илиплътност на магнитния поток на единица площ, се измерва в тесла (T) в SI единици, докато A е площта, през която преминава полето в m2. SI единицата на магнитния поток е weber (Wb), където Wb = T⋅m2.
Ако B не е еднородна по повърхността на A, дефиницията на смятането е, че Φ = ∫B⋅dA. Тази повърхностна интегрална функция означава, че стойностите на потока през почти безкрайно малки части от A се определят независимо и се сумират, за да се получи съставна стойност.
Какво е значението на магнитния поток?
Законът на Гаус: Нетният магнитен поток през затворена повърхност е 0. Това е второто от уравненията на Максуел и е в съответствие с идеята, че няма магнитни монополи.
Колкото и малък обем да изберете, магнитното поле винаги може да бъде описано като включващо дипол или мъничък невидим магнит. Това контрастира с електрическите полета, които се генерират от точкови заряди (или масиви от изолируеми точкови заряди).
Законът на Фарадей за електромагнетизма:Индуциранелектродвижеща сила(EMF) в намотка от тел с N завъртания е N умножена по промяната на потока с времето:
EMF = N \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t}
Потокът може да се променя във времето чрез промяна на B, промяна на площта на напречното сечение A или промяна на ъгъла между B и A чрез завъртане на намотката или източника на полето.
- EMF има единици за напрежение (потенциална разлика), а не сила. Наречен е „сила“, тъй като напрежението е това, което на първо място предизвиква зарядите да се движат, произвеждайки ток.
Законът на Ленц:Индуцираният електрически ток протича в посока, която се противопоставя на изменението, което го е причинило. Например, да кажем, че имате намотка от проводник, която не е свързана към източник на захранване.
Представете си, че премествате магнит с дължина в средата на намотката по оста си, като да вкарате пръчка точно по средата на дълга тръба, без да докосвате страните на тръбата. Това увеличено поле в намотката предизвиква протичане на ток в такава посока, че генерира магнитно поле, противопоставящо се на увеличението.
Ако повторите тази процедура, след като смените южния и северния полюс на краищата на магнита, произведената промяна е равна по величина и противоположна по посока в сравнение с първия случай, а токът ще тече в обратна посока като a резултат.