Magnetický tok - Magnetic flux

Tento článek obsahuje a seznam doporučení, související čtení nebo externí odkazy, ale jeho zdroje zůstávají nejasné, protože mu chybí vložené citace. Prosím pomozte zlepšit tento článek představuji přesnější citace. (Červenec 2016) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Články o
Elektromagnetismus
Elektřina Magnetismus Dějiny Učebnice
Elektrostatika Elektrický náboj Coulombův zákon Dirigent Hustota náboje Permitivita Elektrický dipólový moment Elektrické pole Elektrický potenciál Elektrický tok  / potenciální energie Elektrostatický výboj Gaussův zákon Indukce Izolátor Hustota polarizace Statická elektřina Triboelektřina
Magnetostatika Ampereův zákon Biot – Savartův zákon Gaussův zákon pro magnetismus Magnetické pole Magnetický tok Magnetický dipólový moment Magnetická propustnost Magnetický skalární potenciál Magnetizace Magnetomotorická síla Pravidlo pravé ruky
Elektrodynamika Lorentzův silový zákon Elektromagnetická indukce Faradayův zákon Lenzův zákon Zdvihový proud Potenciál magnetického vektoru Maxwellovy rovnice Elektromagnetické pole Elektromagnetický puls Elektromagnetická radiace Maxwellův tenzor Poyntingův vektor Liénard – Wiechertův potenciál Jefimenkovy rovnice Vířivý proud Londýnské rovnice Matematické popisy elektromagnetického pole
Elektrická síť Střídavý proud Kapacita Stejnosměrný proud Elektrický proud Elektrolýza Hustota proudu Joule topení Elektromotorická síla Impedance Indukčnost Ohmův zákon Paralelní obvod Odpor Rezonanční dutiny Sériový obvod Napětí Vlnovody
Koviantní formulace Elektromagnetický tenzor (tenzor napětí a energie ) Čtyřproudové Elektromagnetický čtyř potenciál
Vědci Ampér Biot Coulomb Davy Einstein Faraday Fizeau Gauss Heaviside Jindřich Hertz Joule Lenz Lorentz Maxwell Ørsted Ohm Ritchie Savart Zpěvák Tesla Volta Weber

v fyzika konkrétně elektromagnetismus, magnetický tok skrz povrch je povrchový integrál normální složky magnetické pole B přes ten povrch. Obvykle se označuje Φ nebo Φ_B. The SI jednotka magnetického toku je Weber (Wb; v odvozených jednotkách, volt – sekundy) a CGS jednotka je maxwell. Magnetický tok se obvykle měří fluxmetrem, který obsahuje měřicí cívky a elektronika, která hodnotí změnu Napětí v měřicích cívkách pro výpočet měření magnetického toku.

Popis

Magnetický tok povrchem - je-li magnetické pole proměnlivé - závisí na rozdělení povrchu na malé povrchové prvky, nad nimiž lze magnetické pole považovat za lokálně konstantní. Celkový tok je pak formálním součtem těchto povrchových prvků (viz povrchová integrace ).

Každý bod na povrchu je spojen se směrem, který se nazývá povrch normální; magnetický tok bodem je pak složkou magnetického pole v tomto směru.

Magnetická interakce je popsána pomocí a vektorové pole, kde každý bod v prostoru je spojen s vektorem, který určuje, jakou sílu by pohybující se náboj v tomto bodě zažil (viz Lorentzova síla ).^[1] Protože vektorové pole je zpočátku docela obtížné vizualizovat, v elementární fyzice je možné místo toho toto pole vizualizovat pomocí siločáry. Magnetický tok skrz nějaký povrch, v tomto zjednodušeném obrázku, je úměrný počtu siločar procházejících tímto povrchem (v některých kontextech může být tok definován přesně jako počet siločar procházejících tímto povrchem; i když technicky zavádějící , tento rozdíl není důležitý). Magnetický tok je síť počet siločar procházejících tímto povrchem; to znamená číslo procházející jedním směrem minus číslo procházející druhým směrem (viz níže pro rozhodnutí, ve kterém směru mají polní čáry kladné znaménko a ve kterém mají záporné znaménko).^[2]V pokročilejší fyzice je analogie siločáry zrušena a magnetický tok je správně definován jako povrchový integrál normální složky magnetického pole procházející povrchem. Pokud je magnetické pole konstantní, magnetický tok prochází povrchem vektorová oblast S je

${ displaystyle Phi _ {B} = mathbf {B} cdot mathbf {S} = BS cos theta,}$

kde B je velikost magnetického pole (hustota magnetického toku) s jednotkou Wb / m² (tesla ), S je plocha povrchu a θ je úhel mezi magnetickým siločáry a normální (kolmé) na S. Pro měnící se magnetické pole nejprve vezmeme v úvahu magnetický tok přes nekonečně malý plošný prvek dS, kde můžeme pole považovat za konstantní:

${ displaystyle d Phi _ {B} = mathbf {B} cdot d mathbf {S}.}$

Obecný povrch, S, pak lze rozdělit na nekonečně malé prvky a celkový magnetický tok přes povrch je pak povrchový integrál

${ displaystyle Phi _ {B} = iint _ {S} mathbf {B} cdot d mathbf {S}.}$

Z definice potenciál magnetického vektoru A a základní věta o zvlnění magnetický tok může být také definován jako:

${ displaystyle Phi _ {B} = mast _ { částečné S} mathbf {A} cdot d { boldsymbol { ell}},}$

Kde linka integrální je převzato přes hranici povrchu S, který je označen ∂S.

Magnetický tok přes uzavřený povrch

Některé příklady uzavřené povrchy (vlevo) a otevřené povrchy (že jo). Vlevo: Povrch koule, povrch a torus, povrch krychle. Že jo: Povrch disku, čtvercový povrch, povrch polokoule. (Povrch je modrý, hranice červená.)

Gaussův zákon pro magnetismus, což je jeden ze čtyř Maxwellovy rovnice, uvádí, že celkový magnetický tok procházející a uzavřený povrch se rovná nule. („Uzavřený povrch“ je povrch, který zcela uzavírá objem (objemy) bez otvorů.) Tento zákon je důsledkem empirického pozorování, že magnetické monopoly nikdy nebyly nalezeny.

Jinými slovy, Gaussův zákon pro magnetismus je tvrzení:

${ displaystyle Phi _ {B} = , !}$ ${ displaystyle scriptstyle S}$ ${ displaystyle mathbf {B} cdot d mathbf {S} = 0}$

pro všechny uzavřený povrch S.

Magnetický tok otevřeným povrchem

U otevřeného povrchu Σ se zobrazí elektromotorická síla podél hranice povrchu, ∂Σ, je kombinace pohybu hranice s rychlostí protiprostřednictvím magnetického pole B (ilustrovaný obecným F pole v diagramu) a indukované elektrické pole způsobené měnícím se magnetickým polem.

Zatímco magnetický tok přes a uzavřený povrch je vždy nula, magnetický tok skrz otevřený povrch nemusí být nula a je důležitou veličinou v elektromagnetismu.

Při určování celkového magnetického toku povrchem je třeba definovat pouze hranici povrchu, skutečný tvar povrchu je irelevantní a integrál nad jakýmkoli povrchem sdílejícím stejnou hranici bude stejný. To je přímý důsledek nulového toku uzavřeného povrchu.

Změna magnetického toku

Například změna magnetického toku procházejícího smyčkou vodivého drátu způsobí elektromotorická síla, a tedy elektrický proud ve smyčce. Vztah je dán vztahem Faradayův zákon:

${ displaystyle { mathcal {E}} = mast _ { částečné Sigma} vlevo ( mathbf {E} + mathbf {v times B} vpravo) cdot d { boldsymbol { ell} } = - {d Phi _ {B} přes dt},}$

kde

${ displaystyle { mathcal {E}}}$ je elektromotorická síla (EMF ),

Φ_B je magnetický tok otevřeným povrchem Σ,

∂Σ je hranice otevřené plochy Σ; povrch obecně může být v pohybu a deformovat se, a tak je obecně funkcí času. Po této hranici je indukována elektromotorická síla.

dℓ je infinitezimální vektorový prvek kontury ∂Σ,

proti je rychlost hranice ∂Σ,

E je elektrické pole,

B je magnetické pole.

Dvě rovnice pro EMF jsou zaprvé prací na jednotku poplatku provedenou proti Lorentzova síla při pohybu zkušebního náboje kolem (případně pohybující se) hranice povrchu ∂Σ a za druhé jako změna magnetického toku otevřeným povrchem Σ. Tato rovnice je principem za elektrický generátor.

Oblast definovaná elektrickou cívkou se třemi závity.

Srovnání s elektrickým tokem

Naproti tomu Gaussův zákon pro elektrická pole, další z Maxwellovy rovnice, je

${ displaystyle Phi _ {E} = , !}$ ${ displaystyle scriptstyle S}$ ${ displaystyle mathbf {E} cdot d mathbf {S} = { frac {Q} { varepsilon _ {0}}} , !}$

kde

E je elektrické pole,

S je jakýkoli uzavřený povrch,

Q je celkem elektrický náboj uvnitř povrchu S,

ε₀ je elektrická konstanta (univerzální konstanta, nazývaná také „permitivita volného místa ").

The tok E skrz uzavřený povrch je ne vždy nula; to naznačuje přítomnost „elektrických monopolů“, tj. volných kladných nebo záporných poplatky.

Část série na
Magnetické obvody
Modely
Model odpor-neochota Model gyrátor – kondenzátor
Proměnné
Magnetomotorická síla ${ displaystyle { mathcal {F}}}$ Magnetický tok ${ displaystyle Phi}$
Elementy
Permeace Magnetická neochota ${ displaystyle { mathcal {R}}}$ Magnetická impedance ${ displaystyle Z _ { mathrm {M}}}$ Magnetická indukčnost ${ displaystyle L _ { mathrm {M}}}$
Fyzikální portál

Viz také

• Magnetický obvod je uzavřená cesta, ve které proudí magnetický tok
• Kvantový magnetický tok je kvantum magnetického toku procházejícího supravodičem
• Tavná vazba, rozšíření konceptu magnetického toku.

Reference

Externí články

• USA 6720855, Vicci, „Potrubí pro magnetický tok“, vydaný v roce 2003 
• Magnetický tok smyčkou drátu Ernest Lee, Demonstrační projekt Wolfram.
• Konverze magnetického toku Φ v nWb na metr šířky stopy na úroveň toku v dB - Provozní úrovně pásky a úrovně vyrovnání pásky
• wikt: magnetický tok