Elektricitet och magnetism är intrikat relaterade, vilket leder till antagandet av termenelektromagnetismför att beskriva associerade fenomen. I själva verket undvek forskarna till stor del av 1800-talet, när James Clerk Maxwell byggde på arbetet med uppskattade fysiker framför honom, producerade sin berömda uppsättning av fyra differentialekvationer (kalkyl) ekvationer som binder samman olika egenskaper hos magnetfält och elektriska fält.
Förståelsemagnetiskt flödeeller magnetfältlinjer som passerar genom ett definierat geometriskt plan som kallas avektorområde, leder till flera viktiga fysiska fenomen, inklusiveelektromagnetisk induktion, eller generering av elektromotorisk kraft (EMF).
Vad är magnetiskt flöde?
Totalt magnetiskt flöde är i huvudsak ett mått påhur många magnetfältlinjer som passerar genom en given yta A.- det vill säga ett mått på magnetfältets styrka. Mer formellt definieras det som:
\ Phi_B = B \ cdot A = BA \ cos {\ theta}
där θ är vinkeln mellan magnetfältet B ochvinkelrätt mot Avid den definierade regionen.
- Magnetfältet B, ellermagnetisk flödestäthet per ytenhet, mäts i tesla (T) i SI-enheter, medan A är området fältet passerar i m2. SI-enheten för magnetiskt flöde är webber (Wb), där Wb = T⋅m2.
Om B inte är enhetlig över A-ytan är kalkyldefinitionen att Φ = ∫B⋅dA. Denna ytintegrerade funktion innebär att flödesvärdena genom nästan oändligt små delar av A bestäms oberoende och summeras för att få ett sammansatt värde.
Vad är betydelsen av magnetiskt flöde?
Gauss lag: Nettomagnetflödet genom en sluten yta är 0. Detta är den andra av Maxwells ekvationer, och det överensstämmer med tanken att det inte finns några magnetiska monopol.
Oavsett hur liten volym du väljer, kan ett magnetfält alltid beskrivas som en dipol eller en liten osynlig stavmagnet. Detta står i kontrast till elektriska fält, som genereras av punktladdningar (eller matriser med isolerbara punktladdningar).
Faradays lag om elektromagnetism:Induceradelektromotorisk kraft(EMF) i en trådspole med N-varv multipliceras med förändringen i flöde med tiden:
EMF = N \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t}
Flödet kan ändras i tid genom att variera B, ändra tvärsnittsarea A eller ändra vinkeln mellan B och A genom att rotera spolen eller fältkällan.
- EMF har spänningsenheter (potentialskillnad), inte kraft. Det kallas en "kraft" eftersom spänning är det som inducerade laddningar att röra sig, producera ström, i första hand.
Lenzs lag:Inducerad elektrisk ström flyter i en riktning som motsätter sig den förändring som orsakade den. Anta till exempel att du har en trådspole som inte är ansluten till någon strömkälla.
Föreställ dig att du flyttar en stavmagnet i längden in i mitten av spolen längs dess axel, som att sätta in en stång rakt ner i mitten av ett långt rör utan att vidröra rörets sidor. Detta ökade fält i spolen inducerar ström att strömma i en sådan riktning att det genererar magnetfält motsatt ökningen.
Om du upprepar denna procedur efter byte av magnetens sydpol och nordpolens ändar, är ändringen som produceras lika i storlek och motsatt riktning jämfört med det första fallet, och strömmen kommer att strömma i motsatt riktning som a resultat.
