Kas ir magnētiskā indukcija

Šajā rakstā mēs centīsimies saprast, kas ir magnētiskā indukcija, kā tā ir saistīta ar magnētisko lauku, kāds magnētiskās indukcijas sakars ar strāvu un kā tā ietekmē strāvu. Atgādināsim pamatnoteikumus, kas nosaka indukcijas līniju virzienu, kā arī atzīmēsim dažas formulas, kas palīdzēs atrisināt magnetostatikas problēmas.

Magnētiskā lauka raksturīgais stiprums izvēlētā telpas punktā ir magnētiskā indukcija B. Šis vektora lielums nosaka spēku, ar kādu magnētiskais lauks iedarbojas uz tajā kustīgu lādētu daļiņu. Ja daļiņas lādiņš ir q, tās ātrums ir v un magnētiskā lauka indukcija noteiktā telpas punktā ir B, tad uz daļiņu šajā punktā iedarbojas spēks no magnētiskā lauka puses:

Tādējādi B ir vektors, kura lielums un virziens ir tāds, ka Lorenca spēks, kas iedarbojas uz kustīgu lādiņu magnētiskā lauka pusē, ir vienāds ar:

Šeit alfa ir leņķis starp ātruma vektoru un magnētiskās indukcijas vektoru. Lorenca spēka vektors F ir perpendikulārs ātruma vektoram un magnētiskās indukcijas vektoram.Tās virzienu nosaka pozitīvi lādētas daļiņas kustības gadījumam vienmērīgā magnētiskajā laukā kreisās rokas likums:

«Ja kreisā roka ir novietota tā, lai plaukstā ieietu magnētiskās indukcijas vektors, un četri izstiepti pirksti ir vērsti pozitīvi lādētās daļiņas kustības virzienā, tad īkšķis, saliekts 90 grādu leņķī, rādīs plaukstas virzienu. Lorenca spēks.»

Tā kā strāva vadītājā ir lādētu daļiņu kustība, magnētisko indukciju var definēt arī kā maksimālā mehāniskā momenta, kas iedarbojas uz rāmi ar vienmērīgu magnētisko lauku, attiecību pret strāvu rāmī ar laukumu rāmis:

Magnētiskā indukcija ir magnētiskā lauka pamatīpašība, līdzīga elektriskā lauka stiprumam... SI sistēmā magnētisko indukciju mēra teslās (T), CGS sistēmā gausos (G). 1 tesla = 10 000 gausu. 1 T ir tāda vienmērīga magnētiskā lauka indukcija, kurā maksimālais rotējošais mehāniskais spēku moments, kas vienāds ar 1 N • m, iedarbojas uz 1 m2 laukuma rāmi, caur kuru plūst 1 A strāva.

Starp citu, Zemes magnētiskā lauka indukcija pie 50 ° platuma ir vidēji 0,00005 T, bet pie ekvatora - 0,000031 T. Magnētiskās indukcijas vektors vienmēr ir vērsts tangenciāli uz magnētiskā lauka līniju.

Vienmērīgā magnētiskajā laukā novietoto cilpu caurdur magnētiskā plūsma Ф, — magnētiskās indukcijas vektora plūsma. Magnētiskās plūsmas F lielums ir atkarīgs no magnētiskās indukcijas vektora virziena attiecībā pret kontūru, tā lieluma un kontūras laukuma, ko caurdur magnētiskās indukcijas līnijas.Ja vektors B ir perpendikulārs cilpas laukumam, tad magnētiskā plūsma F, kas iekļūst cilpā, būs maksimāla.

Pats termins indukcija nāk no latīņu valodas "indukcija", kas nozīmē "vadība" (piemēram, ierosināt domu, tas ir, izraisīt domu). Sinonīmi: norādījumi, fons, izglītība. Nejaukt ar elektromagnētiskās indukcijas fenomenu.

Strāvas vads ir ap to magnētiskais lauks… Elektriskās strāvas magnētisko lauku 1820. gadā atklāja dāņu fiziķis Hanss Kristians Oersteds. Lai noteiktu pa taisnu vadu plūstošās elektriskās strāvas I magnētiskā lauka B indukcijas spēka līniju virzienu, izmantojiet labās puses skrūvi vai kardāna likumu:

"Kardāna roktura griešanās virziens norāda magnētiskās indukcijas B līniju virzienu, un kardāna progresīvā kustība atbilst strāvas virzienam vadītājā."

Šajā gadījumā magnētiskās indukcijas B vērtību attālumā R no vadītāja ar strāvu I var atrast pēc formulas:

kur ir magnētiskā konstante:

Ja elektrostatiskā lauka E intensitātes līnijas, sākot no pozitīvajiem lādiņiem, beidzas ar negatīvām, tad magnētiskās indukcijas līnijas B vienmēr ir slēgtas. Atšķirībā no elektriskajiem lādiņiem, magnētiskie lādiņi, kas radītu tādus polus kā elektriskie lādiņi, dabā nav atrasti.

Tagad daži vārdi par pastāvīgajiem magnētiem… 19. gadsimta sākumā franču pētnieks un dabas fiziķis Andrē-Marī Ampers izvirzīja hipotēzi par molekulārajām strāvām. Pēc Ampera domām, elektronu kustība ap atomu kodoliem rada elementāras strāvas, kas savukārt rada ap tiem elementārus magnētiskos laukus.Un, ja feromagnēta gabals tiek ievietots ārējā magnētiskajā laukā, tad šie mikroskopiskie magnēti orientēsies ārējā laukā un feromagnēta gabals kļūs par magnētu.

Vielas ar augstu atlikušo magnetizācijas vērtību, piemēram, neodīma-dzelzs-bora sakausējums, mūsdienās ļauj iegūt jaudīgus pastāvīgos magnētus. Neodīma magnēti 10 gadu laikā zaudē ne vairāk kā 1-2% no magnetizācijas. Bet tos var viegli demagnetizēt, karsējot līdz + 70 ° C vai augstākai temperatūrai.

Mēs ceram, ka šis raksts ir palīdzējis jums iegūt vispārēju priekšstatu par to, kas ir magnētiskā indukcija un no kurienes tā nāk.