Co to jest indukcja magnetyczna

W tym artykule postaramy się zrozumieć, czym jest indukcja magnetyczna, jaki ma związek z polem magnetycznym, co indukcja magnetyczna ma wspólnego z prądem i jak wpływa na prąd. Przypomnijmy podstawowe zasady określające kierunek linii indukcyjnych, a także zwróćmy uwagę na niektóre wzory, które pomogą w rozwiązaniu problemów magnetostatyki.

Charakterystyczną siłą pola magnetycznego w wybranym punkcie przestrzeni jest indukcja magnetyczna B. Ta wielkość wektorowa określa siłę, z jaką pole magnetyczne działa na poruszającą się w nim naładowaną cząstkę. Jeśli ładunek cząstki wynosi q, jej prędkość wynosi v, a indukcja pola magnetycznego w danym punkcie przestrzeni wynosi B, to na cząstkę w tym punkcie działa siła od strony pola magnetycznego:

Zatem B jest wektorem, którego wielkość i kierunek są takie, że siła Lorentza działająca na poruszający się ładunek po stronie pola magnetycznego jest równa:

Tutaj alfa jest kątem między wektorem prędkości a wektorem indukcji magnetycznej. Wektor siły Lorentza F jest prostopadły do ​​wektora prędkości i wektora indukcji magnetycznej.Jego kierunek wyznacza się dla przypadku ruchu dodatnio naładowanej cząstki w jednorodnym polu magnetycznym reguła lewej ręki:

„Jeśli lewa ręka jest ustawiona tak, że wektor indukcji magnetycznej wchodzi w dłoń, a cztery wyciągnięte palce są skierowane w kierunku ruchu dodatnio naładowanej cząstki, to kciuk zgięty pod kątem 90 stopni wskaże kierunek Siła Lorentza. »

Ponieważ prąd w przewodniku jest ruchem naładowanych cząstek, indukcję magnetyczną można również zdefiniować jako stosunek maksymalnego momentu mechanicznego działającego na ramę przy jednorodnym polu magnetycznym do iloczynu prądu w ramce przez pole ramka:

Indukcja magnetyczna to podstawowa charakterystyka pola magnetycznego, podobna do siły pola elektrycznego... W układzie SI indukcję magnetyczną mierzy się w teslach (T), w układzie CGS w gausach (G). 1 tesla = 10 000 gausów. 1 T to indukcja takiego jednorodnego pola magnetycznego, w którym maksymalny wirujący moment mechaniczny sił równy 1 N • m działa na ramę o powierzchni 1 m2, przez którą przepływa prąd o natężeniu 1 A.

Nawiasem mówiąc, indukcja pola magnetycznego Ziemi na szerokości geograficznej 50 ° wynosi średnio 0,00005 T, a na równiku - 0,000031 T. Wektor indukcji magnetycznej jest zawsze skierowany stycznie do linii pola magnetycznego.

Pętlę umieszczoną w jednorodnym polu magnetycznym przenika strumień magnetyczny Ф, — strumień wektora indukcji magnetycznej. Wielkość strumienia magnetycznego F zależy od kierunku wektora indukcji magnetycznej względem konturu, jego wielkości i obszaru konturu przebitego przez linie indukcji magnetycznej.Jeśli wektor B jest prostopadły do ​​​​obszaru pętli, wówczas strumień magnetyczny F przenikający przez pętlę będzie maksymalny.

Sam termin indukcja pochodzi od łacińskiego „indukcja”, co oznacza „kierowanie” (np. zasugerować myśl — czyli wywołać myśl). Synonimy: wytyczne, tło, wykształcenie. Nie mylić ze zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej.

Przewód pod napięciem ma wokół siebie pole magnetyczne… Pole magnetyczne prądu elektrycznego zostało odkryte w 1820 roku przez duńskiego fizyka Hansa Christiana Oersteda. Aby określić kierunek linii sił indukcji pola magnetycznego B prądu elektrycznego I płynącego wzdłuż prostego drutu, użyj śruby prawoskrętnej lub reguły kardanowej:

„Kierunek obrotu rączki gimbala wskazuje kierunek linii indukcji magnetycznej B, a progresywny ruch gimbala odpowiada kierunkowi prądu w przewodniku”.

W tym przypadku wartość indukcji magnetycznej B w odległości R od przewodnika z prądem I można znaleźć ze wzoru:

gdzie jest stała magnetyczna:

Jeżeli linie natężenia pola elektrostatycznego E, począwszy od ładunków dodatnich, kończą się liniami ujemnymi, to linie indukcji magnetycznej B są zawsze zamknięte. W przeciwieństwie do ładunków elektrycznych, ładunki magnetyczne, które tworzyłyby bieguny, takie jak ładunki elektryczne, nie zostały znalezione w naturze.

Teraz kilka słów o magnesach trwałych… Na początku XIX wieku francuski badacz i fizyk przyrodniczy André-Marie Ampere wysunął hipotezę dotyczącą prądów molekularnych. Według Ampere'a ruch elektronów wokół jąder atomowych generuje prądy elementarne, które z kolei tworzą wokół nich elementarne pola magnetyczne.A jeśli kawałek ferromagnesu zostanie umieszczony w zewnętrznym polu magnetycznym, wówczas te mikroskopijne magnesy zorientują się w polu zewnętrznym, a kawałek ferromagnesu stanie się magnesem.

Substancje o wysokiej wartości namagnesowania resztkowego, takie jak stop neodymu, żelaza i boru, umożliwiają dziś uzyskanie silnych magnesów trwałych. Magnesy neodymowe tracą nie więcej niż 1-2% swojego namagnesowania w ciągu 10 lat. Ale można je łatwo rozmagnesować, podgrzewając do temperatury + 70 ° C lub wyższej.

Mamy nadzieję, że ten artykuł pomógł ci uzyskać ogólne pojęcie o tym, czym jest indukcja magnetyczna i skąd się bierze.