ელექტროენერგია და მაგნეტიზმი რთულ კავშირშია, რაც იწვევს ტერმინის მიღებასელექტრომაგნეტიზმიასოცირებული ფენომენების აღსაწერად. სინამდვილეში, რამდენად შეესაბამება ეს სიმართლეს, მეცნიერებს თავი აარიდა 1800-იანი წლების მეორე ნახევრამდე, სანამ ჯეიმს კლერკ მაქსველი მუშაობდა პატივცემულმა ფიზიკოსებმა მის წინაშე შექმნეს ცნობილი ოთხი დიფერენციალური (გამოთვლილი) განტოლებები, რომლებიც ერთმანეთთან აკავშირებს მაგნიტური ველის სხვადასხვა თვისებებს და ელექტრული ველები.
გაგებამაგნიტური ნაკადი, ან მაგნიტური ველის ხაზები, რომლებიც გადიან განსაზღვრულ გეომეტრიულ სიბრტყეზე, სახელწოდებით aვექტორული არე, იწვევს რამდენიმე მნიშვნელოვან ფიზიკურ მოვლენას, მათ შორისელექტრომაგნიტური ინდუქცია, ან ელექტროძრავის ძალის (EMF) წარმოქმნა.
რა არის მაგნიტური ნაკადი?
მთლიანი მაგნიტური ნაკადი არსებითად წარმოადგენსრამდენი მაგნიტური ველის ხაზი გადის მოცემულ A ფართობზე- ეს არის მაგნიტური ველის სიძლიერის საზომი. უფრო ფორმალურად იგი განისაზღვრება, როგორც:
\ Phi_B = B \ cdot A = BA \ cos {\ theta}
სადაც θ არის კუთხე მაგნიტურ ველს შორის B დაპერპენდიკულარული A- ზეგანსაზღვრულ რეგიონში.
- მაგნიტური ველი B, ანმაგნიტური ნაკადის სიმკვრივე ერთეულის ფართობზე, იზომება ტესლაში (T) SI ერთეულებში, ხოლო A არის ის ფართობი, რომელსაც ველი გადის მ-ით2. მაგნიტური ნაკადის SI ერთეული არის ვებერი (Wb), სადაც Wb = T⋅m2.
თუ B არ არის ერთგვაროვანი A– ს ზედაპირზე, გამოთვლა არის რომ Φ = ∫B⋅dA. ეს ზედაპირული ინტეგრალური ფუნქცია ნიშნავს, რომ ნაკადის სიდიდეები A– ს თითქმის უსასრულოდ მცირე ნაწილებში განისაზღვრება დამოუკიდებლად და ჯამდება ერთად, რომ მიიღონ კომპოზიციური მნიშვნელობა.
რა მნიშვნელობა აქვს მაგნიტურ ნაკადს?
გაუსის კანონი: წმინდა მაგნიტური ნაკადი დახურულ ზედაპირზე არის 0. ეს არის მაქსველის განტოლებებიდან მეორე და იგი შეესაბამება იდეას, რომ არ არსებობს მაგნიტური მონოპოლები.
რაც არ უნდა მცირე მოცულობა აირჩიოთ, მაგნიტური ველი ყოველთვის შეიძლება აღწერილი იყოს, როგორც დიპოლის, ან პატარა უხილავი ზოლის მაგნიტის ჩათვლით. ეს ეწინააღმდეგება ელექტრულ ველებს, რომლებიც წარმოიქმნება წერტილოვანი მუხტებით (ან იზოლირებადი წერტილოვანი მუხტების მასივებით).
ფარადეის ელექტრომაგნეტიზმის კანონი:გამოწვეულიელექტრომამოძრავებელი ძალა(EMF) მავთულის კოჭაში N მობრუნებით არის N გამრავლებული ნაკადად დროში ცვლილებით:
EMF = N \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t}
ნაკადი შეიძლება შეიცვალოს დროში B შეცვლით, კვეთის ფართობის A შეცვლით, ან B და A– ს შორის კუთხის შეცვლით სპირალის ან ველის წყაროს მოძრაობით.
- EMF– ს აქვს ძაბვის ერთეული (პოტენციური სხვაობა) და არა ძალა. მას "ძალა" უწოდეს, რადგან ძაბვა არის ის, რაც მუხტებზე გადაადგილებას იწვევს, პირველ რიგში, დენის გამომუშავებას.
ლენცის კანონი:გამოწვეული ელექტროენერგია მიედინება იმ მიმართულებით, რომელიც ეწინააღმდეგება ცვლილებას, რამაც ის გამოიწვია. მაგალითად, თქვით, რომ თქვენ გაქვთ მავთულის ხვია, რომელიც არ არის დაკავშირებული არცერთი ენერგიის წყაროსთან.
წარმოიდგინეთ, ბარის მაგნიტი სიგრძეზე გადაადგილდება ხვიაკის შუა ნაწილში, მისი ღერძის გასწვრივ, გრძელი მილის შუაში პირდაპირ ჯოხის ჩასმა მილის გვერდებზე შეხების გარეშე. ეს გაძლიერებული ველი კოჭში იწვევს მიმდინარე ნაკადის იმ მიმართულებით, რომ იგი წარმოქმნის მაგნიტურ ველს, რომელიც ეწინააღმდეგება ზრდას.
თუ მაგნიტის სამხრეთ პოლუსის და ჩრდილო პოლუსის ბოლოების შეცვლის შემდეგ გაიმეორებთ ამ პროცედურას, წარმოებული ცვლილება თანაბარია სიდიდით და საპირისპირო მიმართულებით პირველ შემთხვევასთან შედარებით, და მიმდინარეობა მოვა საწინააღმდეგო მიმართულებით, შედეგი