Die Natur des Magnetismus: magnetischer Fluss, Definition, Eigenschaften, allgemeine Eigenschaften. Magnetischer Fluss und Flussverknüpfung

magnetische Induktion - ist die magnetische Flussdichte an einem bestimmten Punkt im Feld. Die Einheit der magnetischen Induktion ist Tesla(1 T = 1 Wb/m2).

Wenn wir zum zuvor erhaltenen Ausdruck (1) zurückkehren, können wir ihn quantitativ bestimmen Magnetischer Fluss durch eine bestimmte Oberfläche als Produkt aus der Ladungsmenge, die durch einen Leiter fließt, kombiniert mit der Grenze dieser Oberfläche, wenn das Magnetfeld vollständig verschwindet, und dem Widerstand des Stromkreises, durch den diese Ladungen fließen

Bei den oben beschriebenen Experimenten mit einer Testspule (Ring) entfernte sich diese so weit, dass alle Erscheinungen des Magnetfeldes verschwanden. Aber man kann diese Spule einfach innerhalb des Feldes bewegen und gleichzeitig bewegen sich darin auch elektrische Ladungen. Fahren wir mit den Inkrementen in Ausdruck (1) fort.

wobei Δ Ф und Δ Q- Erhöhung des Durchflusses und der Anzahl der Ladungen. Die unterschiedlichen Vorzeichen der Inkremente werden dadurch erklärt, dass die positive Ladung in Experimenten mit der Entfernung der Windung dem Verschwinden des Feldes entsprach, d.h. negativer Anstieg des magnetischen Flusses.

Mit einer Testdrehung können Sie den gesamten Raum um einen Magneten oder eine Spule mit Strom erkunden und Linien bilden, deren Tangentenrichtung an jedem Punkt der Richtung des magnetischen Induktionsvektors entspricht B(Abb. 3)

Diese Linien werden magnetische Induktionsvektorlinien oder genannt magnetische Linien .

Der Raum des Magnetfelds kann gedanklich durch röhrenförmige Oberflächen unterteilt werden, die durch magnetische Linien gebildet werden, und die Oberflächen können so ausgewählt werden, dass der magnetische Fluss innerhalb jeder dieser Oberflächen (Röhren) numerisch gleich eins und deren Axiallinien ist Rohre können grafisch dargestellt werden. Solche Röhren werden einzeln genannt, und die Linien ihrer Achsen werden genannt einzelne magnetische Linien . Ein anhand einzelner Linien dargestelltes Bild eines Magnetfeldes vermittelt nicht nur eine qualitative, sondern auch eine quantitative Vorstellung davon, denn In diesem Fall ist die Größe des magnetischen Induktionsvektors gleich der Anzahl der Linien, die durch eine Flächeneinheit normal zum Vektor verlaufen B, A Die Anzahl der Linien, die durch eine beliebige Oberfläche verlaufen, ist gleich dem Wert des magnetischen Flusses .

Magnetische Linien sind kontinuierlich und dieses Prinzip kann mathematisch dargestellt werden als

diese. Der magnetische Fluss, der durch eine geschlossene Oberfläche fließt, ist Null .

Ausdruck (4) gilt für die Oberfläche S jede Form. Betrachtet man den magnetischen Fluss, der durch die durch die Windungen einer zylindrischen Spule gebildete Oberfläche fließt (Abb. 4), dann kann er in durch einzelne Windungen gebildete Oberflächen unterteilt werden, d.h. S=S 1 +S 2 +...+S 8 . Darüber hinaus fließen im allgemeinen Fall unterschiedliche magnetische Flüsse durch die Oberflächen verschiedener Windungen. Also in Abb. In 4 verlaufen acht einzelne magnetische Linien durch die Oberflächen der zentralen Windungen der Spule und nur vier durch die Oberflächen der äußeren Windungen.

Um den gesamten magnetischen Fluss zu bestimmen, der durch die Oberfläche aller Windungen fließt, ist es notwendig, die Flüsse zu addieren, die durch die Oberflächen der einzelnen Windungen fließen, oder mit anderen Worten, sie mit den einzelnen Windungen zu verzahnen. Zum Beispiel verschränken sich magnetische Flüsse mit den vier oberen Windungen der Spule in Abb. 4 wird gleich sein: Ф 1 =4; Ф 2 =4; Ф 3 =6; Ф 4 =8. Auch spiegelsymmetrisch zu den unteren.

Flussverknüpfung - Der virtuelle (imaginäre Gesamt-)Magnetfluss Ψ, der in alle Windungen der Spule eingreift, ist numerisch gleich der Summe der Flüsse, die in einzelne Windungen eingreifen: Ψ = w e F M, wo Ф M ist der magnetische Fluss, der durch den Strom erzeugt wird, der durch die Spule fließt, und w e ist die äquivalente oder effektive Anzahl von Spulenwindungen. Die physikalische Bedeutung der Flusskopplung ist die Kopplung der Magnetfelder der Spulenwindungen, die durch den Koeffizienten (die Multiplizität) der Flusskopplung ausgedrückt werden kann k= Ψ/Ф = w e.

Das sind für den in der Abbildung gezeigten Fall zwei spiegelsymmetrische Spulenhälften:

Die Virtualität, also die imaginäre Natur der Flussverkettung zeigt sich darin, dass sie keinen realen magnetischen Fluss darstellt, den keine Induktivität vervielfachen kann, sondern das Verhalten der Spulenimpedanz so ist, dass es den Anschein hat, als ob der magnetische Fluss erhöht sich um ein Vielfaches der effektiven Windungszahl, obwohl es sich in Wirklichkeit um eine einfache Wechselwirkung von Windungen im gleichen Feld handelt. Würde die Spule durch ihre Flussverkettung den magnetischen Fluss erhöhen, dann wäre es möglich, auch ohne Strom Magnetfeldvervielfacher auf der Spule zu erzeugen, denn die Flussverkettung impliziert nicht den geschlossenen Stromkreis der Spule, sondern nur die gemeinsame Geometrie der Nähe der Wendungen.

Oft ist die tatsächliche Verteilung der Flussverkettung über die Windungen einer Spule unbekannt, es kann jedoch davon ausgegangen werden, dass sie gleichmäßig und für alle Windungen gleich ist, wenn die reale Spule durch eine äquivalente Spule mit einer anderen Windungszahl ersetzt wird w e, unter Beibehaltung des Flusskopplungswerts Ψ = w e F M, wo Ф M- Flussverriegelung mit den inneren Windungen der Spule und w e ist die äquivalente oder effektive Anzahl von Spulenwindungen. Für die in Abb. 4 Fälle w e = Ψ/Ф 4 =48/8=6.

Das Bild zeigt ein gleichmäßiges Magnetfeld. Homogen bedeutet an allen Punkten in einem gegebenen Volumen gleich. Eine Fläche mit der Fläche S wird in ein Feld gelegt. Die Feldlinien schneiden die Fläche.

Bestimmung des magnetischen Flusses:

Der magnetische Fluss Ф durch die Oberfläche S ist die Anzahl der Linien des magnetischen Induktionsvektors B, die durch die Oberfläche S verlaufen.

Magnetische Flussformel:

Dabei ist α der Winkel zwischen der Richtung des magnetischen Induktionsvektors B und der Flächennormalen S.

Aus der Magnetflussformel geht klar hervor, dass der maximale Magnetfluss bei cos α = 1 liegt, und dies geschieht, wenn der Vektor B parallel zur Normalen zur Oberfläche S verläuft. Der minimale Magnetfluss liegt bei cos α = 0. Dies geschieht, wenn der Vektor B senkrecht zur Normalen der Oberfläche S steht, da in diesem Fall die Linien des Vektors B entlang der Oberfläche S gleiten, ohne diese zu schneiden.

Und gemäß der Definition des magnetischen Flusses werden nur die Linien des magnetischen Induktionsvektors berücksichtigt, die eine bestimmte Oberfläche schneiden.

Der magnetische Fluss wird in Weber (Voltsekunden) gemessen: 1 wb = 1 v * s. Darüber hinaus wird Maxwell zur Messung des magnetischen Flusses verwendet: 1 wb = 10 8 μs. Dementsprechend ist 1 μs = 10 -8 vb.

Der magnetische Fluss ist eine skalare Größe.

ENERGIE DES MAGNETISCHEN STROMFELDES

Um einen stromdurchflossenen Leiter herum herrscht ein magnetisches Feld, das Energie besitzt. Woher kommt das? Die im Stromkreis enthaltene Stromquelle verfügt über eine Energiereserve. Im Moment des Schließens des Stromkreises verbraucht die Stromquelle einen Teil ihrer Energie, um den Effekt der entstehenden selbstinduktiven EMK zu überwinden. Dieser Teil der Energie, die Eigenenergie des Stroms genannt, dient der Bildung eines Magnetfelds. Die Energie des Magnetfelds ist gleich der Eigenenergie des Stroms. Die Eigenenergie des Stroms ist numerisch gleich der Arbeit, die die Stromquelle leisten muss, um die Selbstinduktions-EMK zu überwinden und einen Strom im Stromkreis zu erzeugen.

Die Energie des durch den Strom erzeugten Magnetfelds ist direkt proportional zum Quadrat des Stroms. Wohin geht die Magnetfeldenergie, nachdem der Strom stoppt? - fällt auf (wenn ein Stromkreis mit ausreichend großem Strom geöffnet wird, kann ein Funke oder Lichtbogen entstehen)

4.1. Gesetz der elektromagnetischen Induktion. Selbstinduktion. Induktivität

Grundformeln

· Gesetz der elektromagnetischen Induktion (Faradaysches Gesetz):

, (39)

Wo ist die Induktions-EMK; ist der gesamte magnetische Fluss (Flussverknüpfung).

· Magnetischer Fluss, der durch den Strom im Stromkreis erzeugt wird,

Wo ist die Induktivität des Stromkreises und die Stromstärke?

· Faradaysches Gesetz in seiner Anwendung auf die Selbstinduktion

· Induktions-EMK, die auftritt, wenn sich der Rahmen mit Strom in einem Magnetfeld dreht,

wo ist die Magnetfeldinduktion; ist die Fläche des Rahmens; ist die Winkelgeschwindigkeit der Rotation.

Magnetinduktivität

, (43)

wo ist die magnetische Konstante; ist die magnetische Permeabilität der Substanz; ist die Anzahl der Windungen des Elektromagneten; ist die Querschnittsfläche der Windung; ist die Länge des Elektromagneten.

Stromstärke beim Öffnen des Stromkreises

Wo ist der im Stromkreis erzeugte Strom; ist die Induktivität des Stromkreises; ist der Widerstand des Stromkreises; ist die Öffnungszeit.

Stromstärke beim Schließen des Stromkreises

. (45)

Entspannungs Zeit

Beispiele für Problemlösungen

Beispiel 1.

Das Magnetfeld ändert sich gesetzesgemäß , wobei = 15 mT,. Eine kreisförmige leitende Spule mit einem Radius = 20 cm wird in einem Winkel zur Feldrichtung (im Anfangszeitpunkt) in ein Magnetfeld gebracht. Finden Sie die induzierte EMK, die in der Spule zum Zeitpunkt = 5 s entsteht.

Lösung

Nach dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion beträgt die in einer Spule entstehende induktive EMK , wobei der in der Spule eingekoppelte magnetische Fluss ist.

wo ist die Fläche der Kurve; ist der Winkel zwischen der Richtung des magnetischen Induktionsvektors und der Normalen zur Kontur:.

Ersetzen wir die Zahlenwerte: = 15 mT,, = 20 cm = = 0,2 m,.

Berechnungen geben .

Nach dem Gesetz von Faraday, wo, dann, aber, deshalb.

Das „–“-Zeichen zeigt an, dass die induzierte EMK und der induzierte Strom gegen den Uhrzeigersinn gerichtet sind.

SELBSTINDUKTION

Jeder Leiter, durch den elektrischer Strom fließt, befindet sich in einem eigenen Magnetfeld.

Wenn sich die Stromstärke im Leiter ändert, ändert sich das m.Feld, d.h. Der durch diesen Strom erzeugte magnetische Fluss ändert sich. Eine Änderung des magnetischen Flusses führt zur Entstehung eines elektrischen Wirbelfeldes und es entsteht eine induzierte EMK im Stromkreis. Dieses Phänomen wird Selbstinduktion genannt. Selbstinduktion ist das Phänomen des Auftretens einer induzierten EMK in einem Stromkreis als Folge einer Änderung der Stromstärke. Die resultierende EMK wird als selbstinduzierte EMK bezeichnet

Manifestation des Phänomens der Selbstinduktion

Schließung des Stromkreises Bei einem Kurzschluss im Stromkreis steigt der Strom, was zu einer Erhöhung des magnetischen Flusses in der Spule führt, und es entsteht ein elektrisches Wirbelfeld, das gegen den Strom gerichtet ist, d.h. In der Spule entsteht eine Selbstinduktions-EMK, die den Stromanstieg im Stromkreis verhindert (das Wirbelfeld hemmt die Elektronen). Ergebend L1 leuchtet später, als L2.

Offener Kreislauf Wenn der Stromkreis geöffnet wird, nimmt der Strom ab, der Fluss in der Spule nimmt ab und es entsteht ein elektrisches Wirbelfeld, das wie ein Strom ausgerichtet ist (versucht, die gleiche Stromstärke aufrechtzuerhalten), d. h. In der Spule entsteht eine selbstinduzierte EMK, die den Strom im Stromkreis aufrechterhält. Infolgedessen L, wenn es ausgeschaltet ist blinkt hell. Fazit: In der Elektrotechnik manifestiert sich das Phänomen der Selbstinduktion beim Schließen des Stromkreises (der elektrische Strom nimmt allmählich zu) und beim Öffnen des Stromkreises (der elektrische Strom verschwindet nicht sofort).

INDUKTANZ

Wovon hängt die selbstinduzierte EMK ab? Elektrischer Strom erzeugt ein eigenes Magnetfeld. Der magnetische Fluss durch den Stromkreis ist proportional zur Magnetfeldinduktion (Ф ~ B), die Induktion ist proportional zur Stromstärke im Leiter (B ~ I), daher ist der magnetische Fluss proportional zur Stromstärke (Ф ~ I). ). Die Selbstinduktions-EMK hängt von der Stromänderungsrate im Stromkreis, von den Eigenschaften des Leiters (Größe und Form) und von der relativen magnetischen Permeabilität des Mediums ab, in dem sich der Leiter befindet. Eine physikalische Größe, die die Abhängigkeit der Selbstinduktions-EMK von der Größe und Form des Leiters und von der Umgebung, in der sich der Leiter befindet, zeigt, wird Selbstinduktionskoeffizient oder Induktivität genannt. Induktivität – physikalisch. ein Wert, der numerisch der selbstinduktiven EMK entspricht, die im Stromkreis auftritt, wenn sich der Strom in 1 Sekunde um 1 Ampere ändert. Die Induktivität kann auch mit der Formel berechnet werden:

Dabei ist Ф der magnetische Fluss durch den Stromkreis und I die Stromstärke im Stromkreis.

SI-Einheiten der Induktivität:

Die Induktivität der Spule hängt ab von: der Anzahl der Windungen, der Größe und Form der Spule und der relativen magnetischen Permeabilität des Mediums (möglicherweise eines Kerns).

SELBSTINDUKTION EMF

Die selbstinduktive EMK verhindert, dass der Strom ansteigt, wenn der Stromkreis eingeschaltet wird, und dass der Strom abnimmt, wenn der Stromkreis geöffnet wird.

Um die Magnetisierung eines Stoffes in einem Magnetfeld zu charakterisieren, wird es verwendet magnetisches Moment (S M ). Es entspricht numerisch dem mechanischen Drehmoment, das eine Substanz in einem Magnetfeld mit einer Induktion von 1 Tesla erfährt.

Das magnetische Moment einer Volumeneinheit eines Stoffes charakterisiert ihn Magnetisierung - I , wird durch die Formel bestimmt:

ICH=R M /V , (2.4)

Wo V - Volumen des Stoffes.

Die Magnetisierung im SI-System wird wie die Intensität in gemessen Fahrzeug, eine Vektorgröße.

Die magnetischen Eigenschaften von Stoffen werden charakterisiert volumetrische magnetische Suszeptibilität - C Ö , dimensionslose Größe.

Wenn ein Körper mit Induktion in ein Magnetfeld gebracht wird IN 0 , dann erfolgt seine Magnetisierung. Dadurch erzeugt der Körper durch Induktion ein eigenes Magnetfeld IN " , das mit dem magnetisierenden Feld interagiert.

In diesem Fall der Induktionsvektor im Medium (IN) wird aus Vektoren bestehen:

B = B 0 + B " (Vektorzeichen weggelassen), (2.5)

Wo IN " - Induktion des eigenen Magnetfeldes einer magnetisierten Substanz.

Die Induktion des eigenen Feldes wird durch die magnetischen Eigenschaften des Stoffes bestimmt, die durch die volumetrische magnetische Suszeptibilität gekennzeichnet sind – C Ö , der folgende Ausdruck ist wahr: IN " = C Ö IN 0 (2.6)

Teilen durch M 0 Ausdruck (2.6):

IN " /M Ö = C Ö IN 0 /M 0

Wir bekommen: N " = C Ö N 0 , (2.7)

Aber N " bestimmt die Magnetisierung eines Stoffes ICH , d.h. N " = ICH , dann aus (2.7):

Ich = c Ö N 0 . (2.8)

Befindet sich also ein Stoff in einem äußeren Magnetfeld mit einer Stärke N 0 , dann wird die darin enthaltene Induktion durch den Ausdruck bestimmt:

B=B 0 + B " = m 0 N 0 +m 0 N " = m 0 (N 0 +ich)(2.9)

Der letzte Ausdruck ist genau richtig, wenn sich der Kern (die Substanz) vollständig in einem äußeren gleichmäßigen Magnetfeld befindet (geschlossener Torus, unendlich langer Magnet usw.).

MAGNETFLUSS

MAGNETFLUSS(Symbol F), ein Maß für die Stärke und Ausdehnung des MAGNETFELDES. Der Fluss durch die Fläche A im rechten Winkel zum gleichen Magnetfeld beträgt Ф = mHA, wobei m die magnetische PERMEABILITÄT des Mediums und H die Intensität des Magnetfelds ist. Die magnetische Flussdichte ist der Fluss pro Flächeneinheit (Symbol B), der gleich N ist. Eine Änderung des magnetischen Flusses durch einen elektrischen Leiter induziert eine ELEKTRISCHE MOTORKRAFT.

Wissenschaftliches und technisches Enzyklopädisches Wörterbuch.

Sehen Sie, was „MAGNETFLUSS“ in anderen Wörterbüchern ist:

Der Fluss des magnetischen Induktionsvektors B durch eine beliebige Oberfläche. Der magnetische Fluss durch eine kleine Fläche dS, innerhalb derer der Vektor B unverändert bleibt, ist gleich dФ = ВndS, wobei Bn die Projektion des Vektors auf die Normale der Fläche dS ist. Magnetischer Fluss F durch das Endstück... ... Großes enzyklopädisches Wörterbuch

- (magnetischer Induktionsfluss), Fluss F des magnetischen Vektors. Induktion B durch k.l. Oberfläche. M. p. dФ durch eine kleine Fläche dS, innerhalb derer der Vektor B als unverändert betrachtet werden kann, wird durch das Produkt der Flächengröße und der Projektion Bn des Vektors auf ... ... ausgedrückt. Physische Enzyklopädie

magnetischer Fluss- Eine skalare Größe, die dem magnetischen Induktionsfluss entspricht. [GOST R 52002 2003] magnetischer Fluss Der Fluss der magnetischen Induktion durch eine Oberfläche senkrecht zum Magnetfeld, definiert als das Produkt der magnetischen Induktion an einem bestimmten Punkt durch die Fläche... ... Leitfaden für technische Übersetzer

MAGNETFLUSS- Fluss Ф des magnetischen Induktionsvektors (siehe (5)) B durch die Oberfläche S normal zum Vektor B in einem gleichmäßigen Magnetfeld. SI-Einheit des magnetischen Flusses (cm) ... Große Polytechnische Enzyklopädie

Ein Wert, der die magnetische Wirkung auf einer bestimmten Oberfläche charakterisiert. Das Magnetfeld wird anhand der Anzahl der magnetischen Kraftlinien gemessen, die durch eine bestimmte Oberfläche verlaufen. Technisches Eisenbahnwörterbuch. M.: Staatsverkehr... ... Technisches Eisenbahnwörterbuch

Magnetischer Fluss- eine skalare Größe, die dem magnetischen Induktionsfluss entspricht... Quelle: ELECTRICAL ENGINEERING. BEGRIFFE UND DEFINITIONEN GRUNDKONZEPTE. GOST R 52002 2003 (genehmigt durch Beschluss des Staatsstandards der Russischen Föderation vom 01.09.2003 N 3 Art.) ... Offizielle Terminologie

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Klassische Elektrodynamik ... Wikipedia

magnetischer Fluss- , der magnetische Induktionsfluss ist der Fluss des magnetischen Induktionsvektors durch eine beliebige Oberfläche. Für eine geschlossene Oberfläche ist der gesamte magnetische Fluss Null, was die elektromagnetische Natur des Magnetfelds widerspiegelt, d. h. die Abwesenheit in der Natur ... Enzyklopädisches Wörterbuch der Metallurgie

Magnetischer Fluss- 12. Magnetischer Fluss Magnetischer Induktionsfluss Quelle: GOST 19880 74: Elektrotechnik. Grundlegendes Konzept. Begriffe und Definitionen Originaldokument 12 magnetisch auf ... Wörterbuch-Nachschlagewerk mit Begriffen der normativen und technischen Dokumentation

Bücher

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Magnetische Materialien sind solche, die dem Einfluss spezieller Kraftfelder unterliegen. Nichtmagnetische Materialien unterliegen wiederum nicht oder nur schwach den Kräften eines Magnetfelds, das normalerweise durch Kraftlinien (magnetischer Fluss) mit bestimmten Eigenschaften dargestellt wird Eigenschaften. Sie bilden nicht nur immer geschlossene Schleifen, sondern verhalten sich auch so, als wären sie elastisch, das heißt, sie versuchen bei Verformung in ihren vorherigen Abstand und in ihre natürliche Form zurückzukehren.

Unsichtbare Macht

Magnete neigen dazu, bestimmte Metalle anzuziehen, insbesondere Eisen und Stahl sowie Nickel, Nickel-, Chrom- und Kobaltlegierungen. Materialien, die Anziehungskräfte erzeugen, sind Magnete. Es gibt verschiedene Arten davon. Materialien, die sich leicht magnetisieren lassen, werden als ferromagnetisch bezeichnet. Sie können hart oder weich sein. Weiche ferromagnetische Materialien wie Eisen verlieren schnell ihre Eigenschaften. Aus diesen Materialien hergestellte Magnete werden als temporär bezeichnet. Harte Materialien wie Stahl behalten ihre Eigenschaften deutlich länger und werden dauerhaft genutzt.

Magnetischer Fluss: Definition und Eigenschaften

Um den Magneten herum herrscht ein bestimmtes Kraftfeld, wodurch die Möglichkeit der Energieerzeugung entsteht. Der magnetische Fluss ist gleich dem Produkt der durchschnittlichen Kraftfelder senkrecht zur Oberfläche, in die er eindringt. Sie wird durch das Symbol „Φ“ dargestellt und in Einheiten namens Webers (WB) gemessen. Die Menge der Strömung, die durch einen bestimmten Bereich fließt, variiert von einem Punkt zum anderen um das Objekt herum. Somit ist der magnetische Fluss ein sogenanntes Maß für die Stärke eines Magnetfeldes oder elektrischen Stroms, basierend auf der Gesamtzahl der geladenen Kraftlinien, die durch ein bestimmtes Gebiet verlaufen.

Das Geheimnis des magnetischen Flusses lüften

Alle Magnete, unabhängig von ihrer Form, haben zwei Bereiche, sogenannte Pole, die in der Lage sind, eine bestimmte Kette organisierter und ausgewogener Systeme unsichtbarer Kraftlinien zu erzeugen. Diese Strömungslinien bilden ein besonderes Feld, dessen Form an manchen Stellen intensiver erscheint als an anderen. Die Regionen mit der größten Anziehungskraft werden Pole genannt. Vektorfeldlinien sind mit bloßem Auge nicht erkennbar. Optisch erscheinen sie immer als Kraftlinien mit eindeutigen Polen an jedem Ende des Materials, wo die Linien dichter und konzentrierter sind. Bei magnetischen Flüssen handelt es sich um Linien, die anziehende oder abstoßende Schwingungen erzeugen und deren Richtung und Intensität anzeigen.

Magnetische Flusslinien

Magnetische Feldlinien werden als Kurven definiert, die sich entlang einer bestimmten Bahn in einem Magnetfeld bewegen. Die Tangente an diese Kurven an einem beliebigen Punkt zeigt die Richtung des Magnetfelds an diesem Punkt. Eigenschaften:

Jede Flusslinie bildet einen geschlossenen Kreislauf.

Diese Induktionslinien schneiden sich nie, sondern neigen dazu, sich zu verkürzen oder zu dehnen und ihre Abmessungen in die eine oder andere Richtung zu ändern.

Feldlinien haben in der Regel einen Anfang und ein Ende an der Oberfläche.

Es gibt auch eine bestimmte Nord-Süd-Richtung.

Kraftlinien, die nahe beieinander liegen und ein starkes Magnetfeld bilden.

• Wenn benachbarte Pole gleich sind (Nord-Nord oder Süd-Süd), stoßen sie sich gegenseitig ab. Wenn benachbarte Pole nicht ausgerichtet sind (Nord-Süd oder Süd-Nord), werden sie zueinander angezogen. Dieser Effekt erinnert an das berühmte Sprichwort, dass Gegensätze sich anziehen.

Magnetische Moleküle und Webers Theorie

Webers Theorie basiert auf der Tatsache, dass alle Atome aufgrund der Bindung zwischen Elektronen in den Atomen magnetische Eigenschaften haben. Gruppen von Atomen verbinden sich so, dass sich die sie umgebenden Felder in die gleiche Richtung drehen. Diese Art von Materialien bestehen aus Gruppen winziger Magnete (auf molekularer Ebene betrachtet) um Atome, was bedeutet, dass ein ferromagnetisches Material aus Molekülen besteht, die Anziehungskräfte haben. Diese werden als Dipole bezeichnet und in Domänen gruppiert. Wenn das Material magnetisiert wird, werden alle Domänen eins. Ein Material verliert seine Fähigkeit zur Anziehung und Abstoßung, wenn seine Domänen getrennt werden. Die Dipole bilden zusammen einen Magneten, aber jeder von ihnen versucht einzeln, sich vom unipolaren abzudrängen und zieht so entgegengesetzte Pole an.

Felder und Stangen

Stärke und Richtung des Magnetfeldes werden durch magnetische Flusslinien bestimmt. Der Anziehungsbereich ist dort stärker, wo die Linien nahe beieinander liegen. Die Leinen befinden sich am nächsten an der Stangenbasis, wo die Anziehungskraft am stärksten ist. Der Planet Erde selbst befindet sich in diesem starken Kraftfeld. Es wirkt so, als würde eine riesige magnetisierte Streifenplatte durch die Mitte des Planeten fahren. Der Nordpol der Kompassnadel zeigt auf einen Punkt, der magnetischer Nordpol genannt wird, und der Südpol zeigt auf den magnetischen Süden. Diese Richtungen unterscheiden sich jedoch vom geografischen Nord- und Südpol.

Die Natur des Magnetismus

Magnetismus spielt in der Elektro- und Elektroniktechnik eine wichtige Rolle, denn ohne seine Komponenten wie Relais, Magnetspulen, Induktivitäten, Drosseln, Spulen, Lautsprecher, Elektromotoren, Generatoren, Transformatoren, Stromzähler usw. funktionieren Magnete nicht. Magnete kommen in der Natur vor Zustand in Form magnetischer Erze. Es gibt zwei Haupttypen: Magnetit (auch Eisenoxid genannt) und magnetisches Eisenerz. Die molekulare Struktur dieses Materials im nichtmagnetischen Zustand wird in Form einer freien magnetischen Kette oder einzelner winziger Partikel dargestellt, die in zufälliger Reihenfolge frei angeordnet sind. Wenn ein Material magnetisiert wird, ändert sich diese zufällige Anordnung der Moleküle und die winzigen zufälligen Molekülteilchen ordnen sich so an, dass sie eine ganze Reihe von Anordnungen ergeben. Diese Idee der molekularen Ausrichtung ferromagnetischer Materialien wird Webers Theorie genannt.

Messung und praktische Anwendung

Die gängigsten Generatoren nutzen den magnetischen Fluss zur Stromerzeugung. Seine Energie wird häufig in elektrischen Generatoren genutzt. Das zur Messung dieses interessanten Phänomens verwendete Instrument heißt Fluxmeter und besteht aus einer Spule und einem elektronischen Gerät, das die Spannungsänderung an der Spule misst. In der Physik ist der Fluss ein Indikator für die Anzahl der Kraftlinien, die durch einen bestimmten Bereich verlaufen. Der magnetische Fluss ist ein Maß für die Anzahl magnetischer Kraftlinien.

Manchmal kann sogar ein nichtmagnetisches Material diamagnetische und paramagnetische Eigenschaften haben. Eine interessante Tatsache ist, dass die Anziehungskräfte durch Erhitzen oder Schlagen mit einem Hammer aus demselben Material zerstört werden können, sie können jedoch nicht zerstört oder isoliert werden, indem man eine große Probe einfach in zwei Teile zerbricht. Jedes zerbrochene Stück wird seinen eigenen Nord- und Südpol haben, egal wie klein die Stücke sind.

Rechtshand- oder Bohrerregel:

Die Richtung der magnetischen Feldlinien und die Richtung des sie erzeugenden Stroms sind durch die bekannte Regel der rechten Hand oder des Bohrers miteinander verbunden, die von D. Maxwell eingeführt wurde und durch die folgenden Zeichnungen veranschaulicht wird:

Nur wenige Menschen wissen, dass ein Bohrer ein Werkzeug zum Bohren von Löchern in Holz ist. Daher ist es verständlicher, diese Regel als Schrauben-, Schrauben- oder Korkenzieherregel zu bezeichnen. Allerdings ist es manchmal lebensgefährlich, den Draht zu greifen, wie auf dem Bild!

Magnetische Induktion B:

Magnetische Induktion- ist die wichtigste Grundeigenschaft des Magnetfeldes, ähnlich dem elektrischen Feldstärkevektor E. Der magnetische Induktionsvektor ist immer tangential zur magnetischen Linie gerichtet und zeigt deren Richtung und Stärke an. Als Einheit der magnetischen Induktion in B = 1 T wird die magnetische Induktion eines gleichförmigen Feldes angenommen, in dem ein Leiterabschnitt mit einer Länge von l= 1 m, mit einer Strömungsstärke darin ICH= 1 A, wirkt von der Seite des Feldes maximale Kraft Ampere - F= 1 H. Die Richtung der Ampere-Kraft wird durch die Linke-Hand-Regel bestimmt. Im CGS-System wird die Magnetfeldinduktion in Gauß (G) gemessen, im SI-System in Tesla (T).

Magnetische Feldstärke H:

Ein weiteres Merkmal des Magnetfelds ist Spannung, was ein Analogon des elektrischen Verschiebungsvektors D in der Elektrostatik ist. Bestimmt durch die Formel:

Die magnetische Feldstärke ist eine Vektorgröße, ein quantitatives Merkmal des Magnetfeldes und hängt nicht von den magnetischen Eigenschaften des Mediums ab. Im CGS-System wird die magnetische Feldstärke in Oersted (Oe) gemessen, im SI-System in Ampere pro Meter (A/m).

Magnetischer Fluss F:

Der magnetische Fluss Ф ist eine skalare physikalische Größe, die die Anzahl der magnetischen Induktionslinien charakterisiert, die einen geschlossenen Stromkreis durchdringen. Betrachten wir einen Sonderfall. IN gleichmäßiges Magnetfeld, dessen Induktionsvektorbetrag gleich ∣B ∣ ist, wird platziert flache geschlossene Schleife Fläche S. Die Normale n zur Konturebene bildet einen Winkel α mit der Richtung des magnetischen Induktionsvektors B. Der magnetische Fluss durch die Oberfläche ist die Größe Ф, bestimmt durch die Beziehung:

Im Allgemeinen ist der magnetische Fluss als Integral des magnetischen Induktionsvektors B durch eine endliche Oberfläche S definiert.

Es ist erwähnenswert, dass der magnetische Fluss durch jede geschlossene Oberfläche Null ist (Satz von Gauß für Magnetfelder). Das bedeutet, dass die magnetischen Feldlinien nirgends abreißen, d.h. Das Magnetfeld hat eine Wirbelnatur und es ist auch unmöglich, dass magnetische Ladungen existieren, die ein Magnetfeld auf die gleiche Weise erzeugen würden, wie elektrische Ladungen ein elektrisches Feld erzeugen. Im SI ist die Einheit des magnetischen Flusses Weber (Wb), im CGS-System Maxwell (Mx); 1 Wb = 10 8 μs.

Definition der Induktivität:

Die Induktivität ist ein Proportionalitätskoeffizient zwischen dem elektrischen Strom, der in einem geschlossenen Stromkreis fließt, und dem magnetischen Fluss, der durch diesen Strom durch die Oberfläche erzeugt wird, deren Rand dieser Stromkreis ist.

Ansonsten ist die Induktivität ein Proportionalitätskoeffizient in der Selbstinduktionsformel.

In SI-Einheiten wird die Induktivität in Henry (H) gemessen. Ein Stromkreis hat eine Induktivität von einem Henry, wenn an den Stromkreisanschlüssen eine selbstinduktive EMK von einem Volt auftritt, wenn sich der Strom um ein Ampere pro Sekunde ändert.

Der Begriff „Induktivität“ wurde 1886 von Oliver Heaviside, einem autodidaktischen englischen Wissenschaftler, vorgeschlagen. Einfach ausgedrückt ist Induktivität die Eigenschaft eines stromdurchflossenen Leiters, Energie in einem Magnetfeld zu speichern, was der Kapazität für ein elektrisches Feld entspricht. Dabei kommt es nicht auf die Stärke des Stroms an, sondern nur auf die Form und Größe des stromführenden Leiters. Zur Erhöhung der Induktivität wird der Leiter eingewickelt Spulen, deren Berechnung sich das Programm widmet