Sähkö ja magneetti ovat tiiviisti yhteydessä toisiinsa, mikä johtaa termin käyttöönottoonsähkömagneettikuvaamaan siihen liittyviä ilmiöitä. Itse asiassa se, missä määrin tämä on totta, vältteli suurelta osin tutkijoita 1800-luvun loppupuolelle asti, jolloin James Clerk Maxwell arvostetut fyysikot hänen edessään, tuotti kuuluisan neljän differentiaali (calculus) yhtälön, joka sitoo yhteen magneettikenttien eri ominaisuudet ja sähkökentät.
Ymmärtäminenmagneettinen virtaustai magneettikentän viivat, jotka kulkevat määritellyn geometrisen tason läpi, jota kutsutaan avektorialue, johtaa useisiin tärkeisiin fyysisiin ilmiöihin, mukaan lukienelektromagneettinen induktio, tai sähkömoottorin voiman tuottaminen (EMF).
Mikä on magneettivuo?
Kokonaismagneettivuon mitta on olennaisestikuinka monta magneettikentän viivaa kulkee tietyn pinta-alan A läpi- eli magneettikentän voimakkuuden mitta. Muodollisemmin se määritellään seuraavasti:
\ Phi_B = B \ cdot A = BA \ cos {\ theta}
missä θ on magneettikentän B jakohtisuoraan kohtaan Amääritellyllä alueella.
- Magneettikenttä B taimagneettivuon tiheys pinta-alayksikköä kohti, mitataan teslana (T) SI-yksikköinä, kun taas A on alue, jonka kenttä kulkee, metreinä2. Magneettivuon SI-yksikkö on weber (Wb), jossa Wb = T⋅m2.
Jos B ei ole tasainen A: n pinnan poikki, laskentamääritelmä on, että Φ = ∫B⋅dA. Tämä pintaintegraalifunktio tarkoittaa sitä, että lähes rajattomasti pienien A-osien läpi kulkevat vuon arvot määritetään itsenäisesti ja summataan yhteen yhdistetyn arvon saamiseksi.
Mikä on magneettivuon merkitys?
Gaussin laki: Nettomagneettivuo suljetun pinnan läpi on 0. Tämä on toinen Maxwellin yhtälöistä, ja se on sopusoinnussa ajatuksen kanssa, että magneettisia monopoleja ei ole.
Riippumatta siitä, kuinka pienen tilavuuden valitset, magneettikentän voi aina kuvata sisältävän dipolin tai pienen näkymättömän tangon magneetin. Tämä eroaa sähkökentistä, jotka syntyvät pistemaksuista (tai eristettävien pistemaksujen ryhmistä).
Faradayn sähkömagneettilaki:Indusoitusähkömoottorin voima(EMF) langankäämisessä, jossa on N kierrosta, on N kerrottuna vuon muutoksella ajan myötä:
EMF = N \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t}
Vuo voidaan muuttaa ajassa muuttamalla B: tä, muuttamalla poikkileikkauspinta-alaa A tai muuttamalla B: n ja A: n välistä kulmaa kiertämällä kelaa tai kenttälähdettä.
- EMF: ssä on jänniteyksiköt (potentiaaliero), ei voima. Sitä kutsutaan "voimaksi", koska jännite on se, mikä saa varaukset liikkumaan ja tuottaa virtaa.
Lenzin laki:Indusoitu sähkövirta kulkee suuntaan, joka vastustaa muutoksen, joka aiheutti sen. Oletetaan esimerkiksi, että sinulla on johtokäämi, jota ei ole kytketty mihinkään virtalähteeseen.
Kuvittele, että siirrät tangon magneetin pituussuunnassa kelan keskelle akselia pitkin, aivan kuten työnnät sauvan suoraan pitkän putken keskelle koskematta putken sivuihin. Tämä käämin lisääntynyt kenttä saa virran virtaamaan suuntaan, joka muodostaa magneettikentän kasvua vastaan.
Jos toistat tämän toimenpiteen vaihdettuasi magneetin etelä- ja pohjoisnavan päät, tuotettu muutos on yhtä suuri suuruudessa ja vastakkaiseen suuntaan verrattuna ensimmäiseen tapaukseen, ja virta virtaa vastakkaiseen suuntaan kuin a tulos.