Electricitatea și magnetismul sunt strâns legate, ceea ce duce la adoptarea termenuluielectromagnetismpentru a descrie fenomene asociate. De fapt, măsura în care acest lucru este adevărat a evitat în mare măsură oamenii de știință până în a doua jumătate a anilor 1800, când James Clerk Maxwell, bazându-se pe munca fizicieni stimabili dinaintea lui, au produs faimosul său set de patru ecuații diferențiale (de calcul) care leagă împreună diferite proprietăți ale câmpurilor magnetice și câmpuri electrice.
Înţelegereflux magnetic, sau liniile câmpului magnetic care trec printr-un plan geometric definit numit azona vectorială, duce la mai multe fenomene fizice importante, inclusivinductie electromagnetica, sau generarea de forță electromotivă (CEM).
Ce este fluxul magnetic?
Fluxul magnetic total este în esență o măsură acâte linii de câmp magnetic trec printr-o anumită suprafață A- adică o măsură a puterii câmpului magnetic. Mai formal este definit ca:
\ Phi_B = B \ cdot A = BA \ cos {\ theta}
unde θ este unghiul dintre câmpul magnetic B șiperpendiculara pe Ala regiunea definită.
- Câmpul magnetic B saudensitatea fluxului magnetic pe unitate de suprafață, este măsurat în tesla (T) în unități SI, în timp ce A este zona prin care trece câmpul în m2. Unitatea SI a fluxului magnetic este weber (Wb), unde Wb = T⋅m2.
Dacă B nu este uniform pe suprafața lui A, definiția calculului este că Φ = ∫B⋅dA. Această funcție integrală de suprafață înseamnă că valorile fluxului prin porțiuni aproape infinit de mici ale lui A sunt determinate independent și însumate pentru a obține o valoare compusă.
Care este semnificația fluxului magnetic?
Legea lui Gauss: Fluxul magnetic net printr-o suprafață închisă este 0. Aceasta este a doua dintre ecuațiile lui Maxwell și este în concordanță cu ideea că nu există monopoli magnetici.
Indiferent cât de mic este un volum pe care îl alegeți, un câmp magnetic poate fi întotdeauna descris ca incluzând un dipol sau un mic magnet de bar invizibil. Acest lucru contrastează cu câmpurile electrice, care sunt generate de sarcini punctuale (sau matrici de sarcini punctuale izolabile).
Legea electromagnetismului lui Faraday:Induseforta electromotoare(EMF) într-o bobină de sârmă cu N spire este N înmulțit cu modificarea fluxului cu timpul:
EMF = N \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t}
Fluxul poate fi schimbat în timp prin variația B, modificarea secțiunii transversale A sau schimbarea unghiului dintre B și A prin rotirea bobinei sau a sursei de câmp.
- CEM are unități de tensiune (diferență de potențial), nu forță. Este denumită „forță”, deoarece tensiunea este ceea ce a indus sarcinile să se miște, producând curent, în primul rând.
Legea lui Lenz:Curentul electric indus curge într-o direcție care se opune schimbării care l-a provocat. De exemplu, spuneți că aveți o bobină de sârmă care nu este conectată la nicio sursă de alimentare.
Imaginați-vă că mișcați un magnet magnetic în lungime în mijlocul bobinei de-a lungul axei sale, cum ar fi introducerea unei tije chiar în mijlocul unui tub lung fără a atinge părțile laterale ale tubului. Acest câmp crescut din bobină induce curentul să curgă într-o direcție astfel încât să genereze câmp magnetic care se opune creșterii.
Dacă repetați această procedură după schimbarea capetelor polului sud și polului nord al magnetului, schimbarea produsă este egală în mărime și opus în direcție comparativ cu primul caz, iar curentul va curge în direcția opusă ca a rezultat.