Mis on magnetinduktsioon
Selles artiklis püüame mõista, mis on magnetinduktsioon, kuidas see on seotud magnetväljaga, mis seos on magnetinduktsioonil vooluga ja kuidas see voolu mõjutab. Tuletagem meelde põhireegleid, mis määravad induktsioonijoonte suuna, ja märgime ära ka mõned valemid, mis aitavad magnetostaatika probleeme lahendada.
Magnetvälja iseloomulik tugevus valitud ruumipunktis on magnetinduktsioon B. See vektorsuurus määrab jõu, millega magnetväli mõjub selles liikuvale laetud osakesele. Kui osakese laeng on q, selle kiirus on v ja magnetvälja induktsioon antud ruumipunktis on B, siis selles punktis mõjub osakesele magnetvälja küljelt jõud:
Seega on B vektor, mille suurus ja suund on sellised, et magnetvälja küljel liikuvale laengule mõjuv Lorentzi jõud on võrdne:
Siin on alfa kiirusvektori ja magnetilise induktsiooni vektori vaheline nurk. Lorentzi jõuvektor F on risti kiirusvektori ja magnetilise induktsiooni vektoriga.Selle suund määratakse positiivselt laetud osakese liikumise korral ühtlases magnetväljas vasaku käe reegel:
«Kui vasak käsi on paigutatud nii, et magnetinduktsiooni vektor siseneb peopessa ja neli väljasirutatud sõrme on suunatud positiivselt laetud osakese liikumissuunas, siis 90 kraadi nurga all painutatud pöial näitab osakese liikumissuunda. Lorentzi jõud.»
Kuna juhis olev vool on laetud osakeste liikumine, võib magnetinduktsiooni määratleda ka ühtlase magnetväljaga raamile mõjuva maksimaalse mehaanilise momendi suhtena kaadris oleva voolu korrutisega raam:
Magnetinduktsioon on magnetvälja põhiomadus, mis sarnaneb elektrivälja tugevusega... SI süsteemis mõõdetakse magnetinduktsiooni teslades (T), CGS süsteemis gaussides (G). 1 tesla = 10 000 gaussi. 1 T on sellise ühtlase magnetvälja induktsioon, milles jõudude maksimaalne pöörlemismoment, mis võrdub 1 N • m, mõjub raamile pindalaga 1 m2, mida läbib 1 A vool.
Muide, Maa magnetvälja induktsioon laiuskraadil 50 ° on keskmiselt 0,00005 T ja ekvaatoril - 0,000031 T. Magnetilise induktsiooni vektor on alati suunatud magnetvälja joonele tangentsiaalselt.
Ühtlasse magnetvälja asetatud silmust läbistab magnetvoog Ф, — magnetinduktsiooni vektori voog. Magnetvoo F suurus sõltub magnetinduktsiooni vektori suunast kontuuri suhtes, selle suurusest ja magnetilise induktsiooni joontega läbistatud kontuuri pindalast.Kui vektor B on silmuse pindalaga risti, on ahelasse tungiv magnetvoog F maksimaalne.
Mõiste induktsioon ise pärineb ladinakeelsest sõnast "induktsioon", mis tähendab "juhist" (nt soovitada mõtet — ehk siis mõtet tekitada). Sünonüümid: juhendamine, taust, haridus. Mitte segi ajada elektromagnetilise induktsiooni nähtusega.
Pingestatud juhe on selle ümber magnetväli… Elektrivoolu magnetvälja avastas 1820. aastal Taani füüsik Hans Christian Oersted. Sirget juhet mööda voolava elektrivoolu I magnetvälja B induktsiooni jõujoonte suuna määramiseks kasutage parempoolset kruvi või kardaanireeglit:
"Kardaani käepideme pöörlemissuund näitab magnetinduktsiooni B joonte suunda ja kardaani järkjärguline liikumine vastab juhi voolu suunale."
Sel juhul saab magnetilise induktsiooni B väärtuse kaugusel R juhist vooluga I leida valemiga:
kus on magnetkonstant:
Kui elektrostaatilise välja E intensiivsusjooned, alustades positiivsetest laengutest, lõpevad negatiivsetega, siis magnetinduktsiooni B jooned on alati suletud. Erinevalt elektrilaengutest ei ole looduses leitud magnetlaenguid, mis tekitaksid pooluseid nagu elektrilaenguid.
Nüüd paar sõna püsimagnetite kohta… 19. sajandi alguses pakkus prantsuse teadlane ja loodusfüüsik André-Marie Ampere välja hüpoteesi molekulaarvoolude kohta. Ampere’i sõnul tekitab elektronide liikumine ümber aatomituumade elementaarvoolusid, mis omakorda loovad nende ümber elementaarmagnetväljad.Ja kui ferromagneti tükk asetada välisesse magnetvälja, siis need mikroskoopilised magnetid orienteeruvad välisväljas ja ferromagneti tükist saab magnet.
Kõrge jääkmagnetiseerituse väärtusega ained, nagu neodüüm-raua-boori sulam, võimaldavad tänapäeval saada võimsaid püsimagneteid. Neodüümmagnetid kaotavad 10 aasta jooksul mitte rohkem kui 1-2% oma magnetiseeritusest. Kuid neid saab kergesti demagnetiseerida, kuumutades temperatuurini + 70 ° C või rohkem.
Loodame, et see artikkel on aidanud teil saada üldise ettekujutuse sellest, mis on magnetinduktsioon ja kust see tuleb.