Az elektromosság és a mágnesesség bonyolult kapcsolatban állnak egymással, ami a kifejezés elfogadásához vezetelektromágnesességa kapcsolódó jelenségek leírására. Valójában ennek mértéke nagymértékben elkerülte a tudósokat egészen az 1800-as évek második feléig, amikor James Clerk Maxwell előtte megbecsült fizikusok készítették el a négy különbség (kalkulus) egyenlet híres halmazát, amely összekapcsolta a mágneses mezők különféle tulajdonságait és elektromos mezők.
Megértésmágneses fluxus, vagy a meghatározott mértani síkon áthaladó mágneses mező vonalak avektor területe, számos fontos fizikai jelenséghez vezet, többek közöttelektromágneses indukció, vagy az elektromotoros erő (EMF) létrehozása.
Mi a mágneses fluxus?
A teljes mágneses fluxus lényegében a mértékehány mágneses tér vonala halad át egy adott A felületen- vagyis a mágneses tér erősségének mértéke. Formálisabban ez a következő:
\ Phi_B = B \ cdot A = BA \ cos {\ theta}
ahol θ a B és a mágneses mező közötti szögmerőleges A-raa meghatározott régióban.
- A B mágneses mező vagymágneses fluxus sűrűsége területegységenként, teslában (T) mérjük SI egységekben, míg A az a terület, amelyen a mező átmegy m-ben2. A mágneses fluxus SI egysége a weber (Wb), ahol Wb = T⋅m2.
Ha B nem egyenletes az A felületén, akkor a számítási definíció az, hogy Φ = ∫B⋅dA. Ez a felületi integrálfüggvény azt jelenti, hogy az A szinte végtelenül kis részein átáramló fluxusértékeket egymástól függetlenül határozzák meg és összesítik, hogy összetett értéket kapjanak.
Mi a jelentősége a mágneses fluxusnak?
Gauss törvénye: A zárt felületen keresztüli nettó mágneses fluxus értéke 0. Ez a második a Maxwell-egyenletek közül, és összhangban áll azzal az elképzeléssel, hogy nincsenek mágneses monopólusok.
Nem számít, milyen kis térfogatot választ, a mágneses mező mindig leírható úgy, hogy tartalmaz egy dipólust vagy egy apró, láthatatlan rúdmágnest. Ez ellentétben áll az elektromos mezőkkel, amelyeket ponttöltések (vagy izolálható ponttöltések tömbjei) generálnak.
Faraday elektromágneses törvénye:Indukáltelektromos erő(EMF) az N fordulattal rendelkező huzaltekercsben N szorozva a fluxus időbeli változásával:
EMF = N \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t}
A fluxus időben megváltoztatható a B változtatásával, az A keresztmetszeti terület megváltoztatásával, vagy a tekercs vagy a térforrás elforgatásával megváltoztathatja a B és A közötti szöget.
- Az EMF-nek feszültségegységei vannak (potenciálkülönbség), nem erő. "Erőnek" nevezik, mert a feszültség az, ami elsősorban a töltések mozgását indukálta, áramot termelve.
Lenz törvénye:Az indukált elektromos áram olyan irányban áramlik, amely ellenzi az azt kiváltó változást. Tegyük fel például, hogy olyan vezetéktekercs van, amely nincs csatlakoztatva egyetlen áramforráshoz sem.
Képzelje el, hogy egy rúdmágnest hosszirányban mozgat a tekercs közepébe a tengelye mentén, mintha egy rudat illesztene egy hosszú cső közepébe, anélkül, hogy hozzáérne a cső oldalához. Ez a megnövekedett tér a tekercsben arra készteti az áramot, hogy olyan irányban áramoljon, hogy mágneses teret generál, szemben a növekedéssel.
Ha megismétli ezt az eljárást, miután kicserélte a mágnes déli és északi pólusának végét, akkor a változás egyenlő nagyságrendileg és ellentétes irányban az első esethez képest, és az áram ellentétes irányban fog áramlani, mint a eredmény.