Електрика та магнетизм нерозривно пов’язані між собою, що призводить до прийняття цього термінаелектромагнетизмдля опису пов’язаних явищ. Насправді, ступінь того, наскільки це правда, в основному уникала вчених до другої половини 1800-х років, коли Джеймс Клерк Максвелл, спираючись на роботу шановані фізики до нього створили його знаменитий набір з чотирьох диференціальних (чисельних) рівнянь, зв'язаних між собою різними властивостями магнітних полів і електричні поля.
Розуміннямагнітний потік, або лінії магнітного поля, що проходять через визначену геометричну площину, яка називається aвекторної області, призводить до кількох важливих фізичних явищ, в тому числіелектромагнітна індукція, або генерація електрорушійної сили (ЕРС).
Що таке магнітний потік?
Повний магнітний потік є, по суті, міроюскільки ліній магнітного поля проходить через задану площу поверхні A- тобто міра сили магнітного поля. Більш формально це визначається як:
\ Phi_B = B \ cdot A = BA \ cos {\ theta}
де θ - кут між магнітним полем B іперпендикуляр до Aу визначеному регіоні.
- Магнітне поле B, абощільність магнітного потоку на одиницю площі, вимірюється в теслах (T) в одиницях СІ, тоді як A - площа, через яку поле проходить в м2. Одиницею магнітного потоку СІ є вебер (Wb), де Wb = T⋅m2.
Якщо B не рівномірне по поверхні A, визначення числення таке, що Φ = ∫B⋅dA. Ця інтегральна функція поверхні означає, що значення потоку через майже нескінченно малі порції A визначаються незалежно і підсумовуються, щоб отримати складене значення.
Яке значення магнітного потоку?
Закон Гаусса: Чистий магнітний потік через закриту поверхню дорівнює 0. Це друге з рівнянь Максвелла, і це узгоджується з думкою про відсутність магнітних монополів.
Яким би малим об’ємом ви не вибрали, магнітне поле завжди можна описати як таке, що включає диполь або крихітний невидимий магніт. Це контрастує з електричними полями, які генеруються точковими зарядами (або масивами ізолюючих точкових зарядів).
Закон Фарадея про електромагнетизм:Наводитьсяелектрорушійна сила(ЕРС) в котушці дроту з N витками дорівнює N, помноженому на зміну потоку з часом:
ЕРС = N \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t}
Потік можна змінювати в часі, змінюючи B, змінюючи площу поперечного перерізу A, або змінюючи кут між B і A, обертаючи котушку або джерело поля.
- ЕРС має одиниці вимірювання напруги (різниці потенціалів), а не сили. Його називають "силою", оскільки спочатку напруга - це те, що спонукає заряди рухатися, виробляючи струм.
Закон Ленца:Індукований електричний струм тече у напрямку, який протистоїть зміні, яка його спричинила. Наприклад, скажімо, у вас котушка дроту, не підключена до жодного джерела живлення.
Уявіть, що ви переміщаєте прутковий магніт уздовж середини котушки вздовж своєї осі, як вставте стрижень прямо в середину довгої трубки, не торкаючись її сторін. Це посилене поле в котушці спонукає струм текти в такому напрямку, що генерує магнітне поле, протилежне збільшенню.
Якщо повторити цю процедуру після заміни південного полюса та північного полюса кінців магніту, отримані зміни будуть рівними за величиною і протилежним за напрямком порівняно з першим випадком, а струм буде текти в протилежному напрямку як a результат.