Основно съдържание
Физика – 11. клас (България)
Курс: Физика – 11. клас (България) > Раздел 3
Урок 6: Закон на Фарадей и закон на Ленц- Поток и магнитен поток
- Какво е магнитен поток?
- Въведение в закона на Фарадей
- Закон на Ленц
- Пример със закона на Фарадей
- Какво представлява законът на Фарадей?
- Електродвижеща сила в прът, преминаващ през магнитно поле
- Закон на Фарадей за генериране на електричество
- Какво има във вътрешността на радио будилник?
© 2023 Khan AcademyУсловия за ползванеДекларация за поверителностПолитика за Бисквитки
Какво е магнитен поток?
Научи какво е магнитен поток и как да го изчисляваш.
Какво е магнитен поток?
Магнитният поток е мярка за сумарното магнитно поле, което преминава през дадена област. Това е полезно средство за описването на ефекта от магнитната сила върху нещо, което заема определена област. Измерването на магнитния поток е ограничено до избраната област. Можем да изберем да направим зоната какъвто размер искаме и да я ориентираме по какъвто искаме начин спрямо магнитното поле.
Ако използваме силовите линии, тогава всяка силова линия, преминаваща през дадената област, допринася за магнитния поток. Ъгълът, под който полето пресича областта, също е важен. Силова линия, минаваща под малък ъгъл, ще допринесе само малко към магнитния поток. При изчисляване на магнитния поток включваме само компонентата на вектора на магнитното поле, която е нормална за нашата пробна област.
Ако изберем проста плоска повърхност с площ A за пробна област и имаме ъгъл theta между нормалата към повърхността и магнитния поток (големина B), тогава магнитният поток е:
В случай, че повърхността е перпендикулярна на полето, ъгълът е нула и магнитния поток е просто B, A. Фигура 1 показва пример с плоска пробна област с два различни ъгъла спрямо магнитното поле и резултантния магнитен поток.
Упражнение 1:
Ако сините повърхности, показани на Фигура 1, имат еднакви площи и ъгъл theta е 25, degrees, колко по-малък е потокът през областта на лявата страна на Фигура 1, сравнен с този на дясната страна?
Как измерваме магнитния поток?
Мерната единица в системата SI за магнитен поток е вебер (кръстена на германския физик и съизобретател на телеграфа Вилхелм Вебер и символът за нея е W, b.
Тъй като магнитният поток е просто начин за изразяване на магнитното поле в дадена област, може да бъде измерван с магнитометър по същия начин като магнитното поле. Например да предположим, че малък магнитометър обхожда (без да се върти) област с площ 0, comma, 5, space, m, squared в близост до голям лист магнитен материал и навсякъде отчита 5, space, m, T. Тогава магнитният поток през тази площ е left parenthesis, 5, dot, 10, start superscript, minus, 3, end superscript, space, T, right parenthesis, dot, left parenthesis, 0, comma, 5, space, m, squared, right parenthesis, equals, 0, comma, 0025, space, W, b. В случай, че стойностите на магнитното поле са различни в различните точки, ще трябва да се намери средната стойност.
Може да попаднеш на свързания с магнитния поток термин плътност на магнитния поток. Той се измерва в W, b, slash, m, squared. Тъй като делим поток на площ, можем също така директно да кажем мерните единици за плътност на потока в тесли. Всъщност понятието плътност на магнитния поток често се използва като синоним на големината на магнитното поле.
Упражнение 2:
Фигура 2 показва изображение на нееднородно магнитно поле, измерено близо до лист от магнитен материал. Ако зелената линия представлява проводников контур, какъв е магнитният поток през контура?
Защо е полезно това?
Има няколко причини защо описанието на магнитен поток може да бъде по-полезно от това на магнитно поле.
- Когато една бобина от проводник се движи в магнитно поле, се генерира напрежение, което зависи от магнитния поток през областта на намотката. Това се описва от закона на Фарадей и е разгледано в статията ни Закон на Фарадей. Електродвигателите и генераторите използват закона на Фарадей за бобини, които се въртят в магнитно поле, както е показано на Фигура 3. В този пример потокът се променя, когато бобината се върти. Описанието на магнитния поток позволява на инженерите лесно да изчислят напрежението, генерирано от електрически генератор, дори когато магнитното поле е сложно.
- Въпреки че досега се занимавахме само с магнитен поток, измерен за проста плоска пробна област, можем да направим нашата пробна област повърхност със всякаква форма, която ни харесва. Всъщност можем да използваме затворена повърхност, като например сфера, която обхваща областта, която ни интересува. Затворените повърхности са особено интересни за физиците поради закона на Гаус за магнетизма. Тъй като магнитите винаги имат два полюса, няма възможност (доколкото знаем), да има магнитен монопол в затворена повърхност. Това означава, че сумарният магнитен поток през такава затворена повърхност е винаги нула и следователно всички силови линии на магнитно поле, които навлизат в затворената повърхност, са точно компенсирани от силовите линии, които излизат. Този факт е полезен за опростяване на задачите с магнитно поле.
Магнитен поток около проводник, по който тече ток
Упражнение 1:
Фигура 4 показва квадратен проводников контур, разположен близо до проводник, по който тече ток. Като използваш размерите, показани на фигурата, намери магнитния поток през бобината. Ако не знаеш как да изчислиш магнитното поле около проводника, прегледай нашата статия за магнитно поле. Съвет: може да е полезно да представиш графично зависимостта на магнитното поле от вертикалното разстояние от проводника.
Искаш ли да се присъединиш към разговора?
Все още няма публикации.