Elektřina a magnetismus jsou složitě příbuzné, což vede k přijetí tohoto termínuelektromagnetismuspopsat související jevy. Ve skutečnosti to, do jaké míry je to pravda, vědcům do značné míry uniklo až do druhé poloviny 19. století, kdy James Clerk Maxwell, navazující na práci vážení fyzici před ním, vytvořili jeho slavnou sadu čtyř diferenciálních (kalkulárních) rovnic, které spojují různé vlastnosti magnetických polí a elektrická pole.
Porozuměnímagnetický toknebo čáry magnetického pole procházející definovanou geometrickou rovinou zvanou avektorová oblast, vede k několika důležitým fyzickým jevům, včetněelektromagnetická indukcenebo generování elektromotorické síly (EMF).
Co je magnetický tok?
Celkový magnetický tok je v podstatě měřítkemkolik čar magnetického pole prochází danou povrchovou plochou A- tj. Míra síly magnetického pole. Formálněji je definována jako:
\ Phi_B = B \ cdot A = BA \ cos {\ theta}
kde θ je úhel mezi magnetickým polem B akolmo na Av definované oblasti.
- Magnetické pole B nebo hustota magnetického toku na jednotku plochy, se měří v tesla (T) v jednotkách SI, zatímco A je oblast, kterou pole prochází vm2. Jednotkou SI magnetického toku je weber (Wb), kde Wb = T⋅m2.
Pokud B není na povrchu A jednotné, definice kalkulu je that = ∫B⋅dA. Tato povrchová integrální funkce znamená, že hodnoty toku přes téměř nekonečně malé části A jsou určovány nezávisle a sečteny dohromady, aby se získala složená hodnota.
Jaký je význam magnetického toku?
Gaussův zákon: Čistý magnetický tok přes uzavřený povrch je 0. Toto je druhá z Maxwellových rovnic a je v souladu s myšlenkou, že neexistují žádné magnetické monopoly.
Bez ohledu na to, jak malý objem si vyberete, lze magnetické pole vždy popsat jako zahrnující dipól nebo malý neviditelný tyčový magnet. To kontrastuje s elektrickými poli, která jsou generována bodovými náboji (nebo řadami izolovatelných bodových nábojů).
Faradayův zákon elektromagnetismu:Indukovanýelektromotorická síla(EMF) ve svitku drátu s N závity je N vynásobeno změnou toku v čase:
EMF = N \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t}
Tok lze měnit v čase změnou B, změnou průřezové plochy A nebo změnou úhlu mezi B a A otáčením zdroje cívky nebo pole.
- EMF má jednotky napětí (potenciální rozdíl), ne sílu. Říká se tomu „síla“, protože na prvním místě je napětí, které indukuje pohyb nábojů a produkuje proud.
Lenzův zákon:Indukovaný elektrický proud proudí ve směru, který je proti změně, která jej způsobila. Řekněme například, že máte cívku drátu nepřipojenou k žádnému zdroji energie.
Představte si, že pohybujete tyčovým magnetem podélně do středu cívky podél její osy, jako byste zasunuli tyč přímo dolů uprostřed dlouhé trubice, aniž byste se dotkli jejích stran. Toto zvýšené pole v cívce indukuje tok proudu v takovém směru, že vytváří magnetické pole proti nárůstu.
Pokud tento postup opakujete po výměně magnetu na jižním a severním pólu, je provedená změna stejná ve velikosti a opačném směru ve srovnání s prvním případem a proud bude proudit v opačném směru jako a výsledek.
