Struja i magnetizam su složeno povezani, što dovodi do usvajanja tog pojmaelektromagnetizamza opisivanje pridruženih pojava. Zapravo, mjera u kojoj je to istina uglavnom je zaobilazila znanstvenike sve do druge polovice 1800-ih, kada je James Clerk Maxwell, nadovezujući se na rad cijenjeni fizičari prije njega, izradili su njegov poznati set od četiri diferencijalne (računske) jednadžbe povezujući različita svojstva magnetskih polja i električna polja.
Razumijevanjemagnetski tok, ili linije magnetskog polja koje prolaze kroz definiranu geometrijsku ravninu koja se naziva avektorsko područje, dovodi do nekoliko važnih fizičkih pojava, uključujućielektromagnetska indukcija, ili generiranje elektromotorne sile (EMF).
Što je magnetski tok?
Ukupni magnetski tok u osnovi je mjerakoliko linija magnetskog polja prolazi kroz zadanu površinu A- odnosno mjera jakosti magnetskog polja. Formalnije se definira kao:
\ Phi_B = B \ cdot A = BA \ cos {\ theta}
gdje je θ kut između magnetskog polja B iokomita na Ana definiranom području.
- Magnetsko polje B iligustoća magnetskog toka po jedinici površine, mjeri se u tesli (T) u SI jedinicama, dok je A površina kroz koju polje prolazi u m2. SI jedinica magnetskog toka je weber (Wb), gdje je Wb = T⋅m2.
Ako B nije jednolik po površini A, definicija računa je da je Φ = ∫B⋅dA. Ova površinska integralna funkcija znači da se vrijednosti protoka kroz gotovo beskonačno male dijelove A određuju neovisno i zbrajaju zajedno da bi se dobila kompozitna vrijednost.
Koji je značaj magnetskog fluksa?
Gaussov zakon: Neto magnetski tok kroz zatvorenu površinu je 0. Ovo je druga Maxwellova jednadžba i u skladu je s idejom da nema magnetskih monopola.
Bez obzira koliko mali volumen odabrali, magnetsko polje uvijek se može opisati kao da uključuje dipol ili maleni nevidljivi magnetski magnet. To je u suprotnosti s električnim poljima koja generiraju točkasti naboji (ili nizovi izoliranih točkastih naboja).
Faradayev zakon elektromagnetizma:Induciranoelektromotorna sila(EMF) u zavojnici žice s N zavoja je N pomnoženo s promjenom protoka s vremenom:
EMF = N \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t}
Tok se može vremenom mijenjati mijenjanjem B, mijenjanjem površine poprečnog presjeka A ili promjenom kuta između B i A okretanjem zavojnice ili izvora polja.
- EMF ima jedinice napona (potencijalne razlike), a ne sile. Nazvan je "silom", jer je napon ono što inducira naboje koji se prije svega kreću, proizvodeći struju.
Lenzov zakon:Inducirana električna struja teče u smjeru koji se suprotstavlja promjeni koja ju je uzrokovala. Na primjer, recimo da imate zavojnicu žice koja nije povezana ni s jednim izvorom napajanja.
Zamislite da pomaknete šipkasti magnet po dužini u sredinu zavojnice duž svoje osi, poput umetanja šipke točno po sredini duge cijevi, a da ne dodirujete bočne stranice cijevi. Ovo povećano polje u zavojnici potiče struju da teče u smjeru tako da generira magnetsko polje suprotstavljeno povećanju.
Ako ponovite ovaj postupak nakon zamjene južnog pola i sjevernog pola magneta, nastala promjena je jednaka veličine i suprotnog smjera u odnosu na prvi slučaj, a struja će teći u suprotnom smjeru kao a proizlaziti.