Τι είναι η μαγνητική επαγωγή

Σε αυτό το άρθρο, θα προσπαθήσουμε να καταλάβουμε τι είναι η μαγνητική επαγωγή, πώς σχετίζεται με ένα μαγνητικό πεδίο, τι σχέση έχει η μαγνητική επαγωγή με το ρεύμα και πώς επηρεάζει το ρεύμα. Ας θυμηθούμε τους βασικούς κανόνες που καθορίζουν την κατεύθυνση των γραμμών επαγωγής και θα σημειώσουμε επίσης ορισμένους τύπους που θα βοηθήσουν στην επίλυση των προβλημάτων της μαγνητοστατικής.

Η χαρακτηριστική ισχύς του μαγνητικού πεδίου σε ένα επιλεγμένο σημείο του χώρου είναι η μαγνητική επαγωγή Β. Αυτή η διανυσματική ποσότητα καθορίζει τη δύναμη με την οποία το μαγνητικό πεδίο δρα σε ένα φορτισμένο σωματίδιο που κινείται σε αυτό. Εάν το φορτίο του σωματιδίου είναι q, η ταχύτητά του είναι v και η επαγωγή του μαγνητικού πεδίου σε ένα δεδομένο σημείο του χώρου είναι Β, τότε μια δύναμη ασκεί στο σωματίδιο σε αυτό το σημείο από την πλευρά του μαγνητικού πεδίου:

Έτσι, το B είναι ένα διάνυσμα του οποίου το μέγεθος και η κατεύθυνση είναι τέτοια ώστε η δύναμη Lorentz που ασκεί ένα κινούμενο φορτίο στην πλευρά του μαγνητικού πεδίου είναι ίση με:

Εδώ, το άλφα είναι η γωνία μεταξύ του διανύσματος ταχύτητας και του διανύσματος μαγνητικής επαγωγής. Το διάνυσμα δύναμης Lorentz F είναι κάθετο στο διάνυσμα της ταχύτητας και στο διάνυσμα της μαγνητικής επαγωγής.Η κατεύθυνσή του προσδιορίζεται για την περίπτωση κίνησης ενός θετικά φορτισμένου σωματιδίου σε ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο κανόνας του αριστερού χεριού:

«Αν το αριστερό χέρι είναι τοποθετημένο έτσι ώστε το διάνυσμα της μαγνητικής επαγωγής να εισέρχεται στην παλάμη και τέσσερα τεντωμένα δάχτυλα κατευθύνονται προς την κατεύθυνση της κίνησης του θετικά φορτισμένου σωματιδίου, τότε ο αντίχειρας, λυγισμένος στις 90 μοίρες, θα δείξει την κατεύθυνση του Δύναμη Λόρεντς.»

Δεδομένου ότι το ρεύμα στον αγωγό είναι η κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων, η μαγνητική επαγωγή μπορεί επίσης να οριστεί ως ο λόγος της μέγιστης μηχανικής ροπής που ενεργεί στο πλαίσιο με ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο προς το γινόμενο του ρεύματος στο πλαίσιο κατά την περιοχή το πλαίσιο:

Η μαγνητική επαγωγή είναι βασικό χαρακτηριστικό ενός μαγνητικού πεδίου, παρόμοιο με την ισχύ ενός ηλεκτρικού πεδίου... Στο σύστημα SI, η μαγνητική επαγωγή μετριέται σε tesla (T), στο σύστημα CGS σε gauss (G). 1 Tesla = 10.000 Gauss. 1 T είναι η επαγωγή ενός τέτοιου ομοιόμορφου μαγνητικού πεδίου στο οποίο μια μέγιστη περιστροφική μηχανική ροπή δυνάμεων ίση με 1 N • m δρα σε ένα πλαίσιο εμβαδού 1 m2 μέσω του οποίου ρέει ρεύμα 1 A.

Παρεμπιπτόντως, η επαγωγή του μαγνητικού πεδίου της Γης σε γεωγραφικό πλάτος 50 ° είναι κατά μέσο όρο 0,00005 T, και στον ισημερινό - 0,000031 T. Το διάνυσμα μαγνητικής επαγωγής κατευθύνεται πάντα εφαπτομενικά στη γραμμή του μαγνητικού πεδίου.

Ο βρόχος που τοποθετείται σε ένα ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο διεισδύει από τη μαγνητική ροή Ф, — τη ροή του διανύσματος μαγνητικής επαγωγής. Το μέγεθος της μαγνητικής ροής F εξαρτάται από την κατεύθυνση του διανύσματος μαγνητικής επαγωγής σε σχέση με το περίγραμμα, το μέγεθός του και την περιοχή του περιγράμματος που τρυπιέται από τις γραμμές μαγνητικής επαγωγής.Εάν το διάνυσμα B είναι κάθετο στην περιοχή του βρόχου, τότε η μαγνητική ροή F που διεισδύει στον βρόχο θα είναι μέγιστη.

Ο ίδιος ο όρος επαγωγή προέρχεται από το λατινικό «induction», που σημαίνει «καθοδήγηση» (π.χ. προτείνω μια σκέψη — δηλαδή προκαλώ μια σκέψη). Συνώνυμα: καθοδήγηση, υπόβαθρο, εκπαίδευση. Δεν πρέπει να συγχέεται με το φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.

Το ζωντανό καλώδιο έχει γύρω του μαγνητικό πεδίο… Το μαγνητικό πεδίο ενός ηλεκτρικού ρεύματος ανακαλύφθηκε το 1820 από τον Δανό φυσικό Hans Christian Oersted. Για να προσδιορίσετε την κατεύθυνση των γραμμών δύναμης της επαγωγής του μαγνητικού πεδίου Β του ηλεκτρικού ρεύματος I που ρέει κατά μήκος ενός ευθύγραμμου σύρματος, χρησιμοποιήστε τη δεξιά βίδα ή τον κανόνα του αντίζυγου:

«Η φορά περιστροφής της λαβής του αντίζυγου δείχνει την κατεύθυνση των γραμμών της μαγνητικής επαγωγής Β και η προοδευτική κίνηση του αντίζυγου αντιστοιχεί στην κατεύθυνση του ρεύματος στον αγωγό.»

Σε αυτή την περίπτωση, η τιμή της μαγνητικής επαγωγής B σε απόσταση R από έναν αγωγό με ρεύμα I μπορεί να βρεθεί από τον τύπο:

πού είναι η μαγνητική σταθερά:

Εάν οι γραμμές έντασης του ηλεκτροστατικού πεδίου Ε, ξεκινώντας από θετικά φορτία, τελειώνουν με αρνητικά, τότε οι γραμμές της μαγνητικής επαγωγής Β είναι πάντα κλειστές. Σε αντίθεση με τα ηλεκτρικά φορτία, μαγνητικά φορτία που θα δημιουργούσαν πόλους όπως τα ηλεκτρικά φορτία δεν έχουν βρεθεί στη φύση.

Τώρα λίγα λόγια σχετικά με τους μόνιμους μαγνήτες… Στις αρχές του 19ου αιώνα, ο Γάλλος ερευνητής και φυσικός André-Marie Ampere πρότεινε μια υπόθεση για τα μοριακά ρεύματα. Σύμφωνα με τον Ampere, η κίνηση των ηλεκτρονίων γύρω από τους ατομικούς πυρήνες δημιουργεί στοιχειώδη ρεύματα, τα οποία με τη σειρά τους δημιουργούν στοιχειώδη μαγνητικά πεδία γύρω τους.Και αν ένα κομμάτι σιδηρομαγνήτη τοποθετηθεί σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, τότε αυτοί οι μικροσκοπικοί μαγνήτες θα προσανατολιστούν στο εξωτερικό πεδίο και το κομμάτι του σιδηρομαγνήτη θα γίνει μαγνήτης.

Ουσίες με υψηλή υπολειμματική τιμή μαγνήτισης, όπως το κράμα νεοδύμιου-σιδήρου-βορίου, καθιστούν σήμερα δυνατή την απόκτηση ισχυρών μόνιμων μαγνητών. Οι μαγνήτες νεοδυμίου δεν χάνουν περισσότερο από 1-2% της μαγνήτισής τους σε 10 χρόνια. Αλλά μπορούν εύκολα να απομαγνητιστούν με θέρμανση σε θερμοκρασία + 70 ° C ή περισσότερο.

Ελπίζουμε ότι αυτό το άρθρο σας βοήθησε να πάρετε μια γενική ιδέα για το τι είναι η μαγνητική επαγωγή και από πού προέρχεται.