Elektricitet og magnetisme er indviklet relateret, hvilket fører til vedtagelsen af udtrykketelektromagnetismeat beskrive tilknyttede fænomener. Faktisk undgik forskerne i vid udstrækning, i hvilket omfang dette er sandt, indtil sidste halvdel af 1800'erne, da James Clerk Maxwell byggede på arbejdet med værdsatte fysikere foran ham, producerede sit berømte sæt af fire differentialligninger (calculus) ligninger, der binder forskellige egenskaber ved magnetfelter og elektriske felter.
Forståelsemagnetisk flux, eller de magnetiske feltlinjer, der passerer gennem et defineret geometrisk plan kaldet avektor område, fører til flere vigtige fysiske fænomener, herunderelektromagnetisk induktioneller generering af elektromotorisk kraft (EMF).
Hvad er magnetisk flux?
Total magnetisk flux er i det væsentlige et mål forhvor mange magnetfeltlinjer der passerer gennem et givet overfladeareal A- det vil sige et mål for magnetfeltets styrke. Mere formelt er det defineret som:
\ Phi_B = B \ cdot A = BA \ cos {\ theta}
hvor θ er vinklen mellem magnetfeltet B ogvinkelret på Ai det definerede område.
- Magnetfeltet B ellermagnetisk fluxdensitet pr. arealeenhed, måles i tesla (T) i SI-enheder, mens A er det område, marken passerer i m2. SI-enheden med magnetisk flux er weberen (Wb), hvor Wb = T⋅m2.
Hvis B ikke er ensartet over A-overfladen, er beregningsdefinitionen, at that = ∫B⋅dA. Denne overfladeintegrale funktion betyder, at fluxværdierne gennem næsten uendeligt små dele af A bestemmes uafhængigt og summeres sammen for at få en sammensat værdi.
Hvad er betydningen af magnetisk flux?
Gauss's lov: Nettomagnetstrømmen gennem en lukket overflade er 0. Dette er det andet af Maxwells ligninger, og det er i overensstemmelse med ideen om, at der ikke er magnetiske monopol.
Uanset hvor lille et volumen du vælger, kan et magnetfelt altid beskrives som en dipol eller en lille usynlig stangmagnet. Dette står i kontrast til elektriske felter, der genereres af punktladninger (eller arrays af isolerbare punktladninger).
Faradays lov om elektromagnetisme:InduceretElektromotorisk kraft(EMF) i en trådspole med N drejninger er N ganget med ændringen i flux med tiden:
EMF = N \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t}
Flux kan ændres i tid ved at variere B, ændre tværsnitsarealet A eller ændre vinklen mellem B og A ved at dreje spolen eller feltkilden.
- EMF har spændingsenheder (potentialeforskel), ikke kraft. Det kaldes en "kraft", fordi spænding er det, der inducerede ladninger til at bevæge sig og producere strøm, i første omgang.
Lenzs lov:Induceret elektrisk strøm flyder i en retning, der modsætter sig den ændring, der forårsagede den. Sig for eksempel, at du har en trådspole, der ikke er tilsluttet nogen strømkilde.
Forestil dig at flytte en stangmagnet i længderetningen ind i midten af spolen langs sin akse, som at indsætte en stang lige ned i midten af et langt rør uden at røre ved siderne af røret. Dette forøgede felt i spolen får strøm til at strømme i en sådan retning, at det genererer magnetfelt, der modsætter sig stigningen.
Hvis du gentager denne procedure efter at have byttet magnetens sydpol og nordpolens ender, er den producerede ændring lige i størrelse og modsat retning i forhold til det første tilfælde, og strømmen vil strømme i den modsatte retning som a resultat.