Магнитный поток

Магнитный поток

Это измерение полного магнитного поля, которое проходит через данную область.

Это полезный инструмент, помогающий описать влияние магнитной силы на что-то, занимающее данную область. Измерение магнитного потока привязано к конкретной выбранной области. Мы можем выбрать область любого размера и сориентировать ее любым образом относительно магнитного поля. Угол, под которым линия поля пересекает область, также важен. Линия поля, проходящая через небольшой угол, будет вносить лишь малый компонент поля в магнитный поток.

При расчете магнитного потока мы учитываем только составляющую вектора магнитного поля, которая является нормальной для нашей исследуемой области.

Если мы выберем простую плоскую поверхность с площадью $A$ как тестовая область и угол $θ$ между нормалью к поверхности и вектором магнитного поля (величина $В$) тогда магнитный поток есть:

$Ф = BAcosθ$

Если поверхность перпендикулярна полю, то угол равен нулю, а магнитный поток просто $Ф=BA$, На рисунке 1 показан пример плоской области под двумя разными углами к магнитному полю и результирующему магнитному потоку.

Магнитный поток через заданные области (синего цвета), ориентированные под углом (слева) и перпендикулярно (справа) магнитному полю.

Как измерить магнитный поток?

Единица СИ магнитного потока является Вебер (названный в честь немецкого физика и соавтора телеграфа Вильгельм Вебер) и обозначается Вб или Wb.

Поскольку магнитный поток является просто способом выражения магнитного поля в данной области, его можно измерять магнитометром так же, как и магнитное поле. Например, предположим, что маленький датчик магнитометра перемещается (без вращения) внутри области площадью 0,5м2 рядом с большим листом магнитного материала и указывает на постоянное показание 5 мТ. Магнитный поток через область тогда (5·10 -3 )·(0,5 м 2 )= 0,0025 Вб. В случае, если показания магнитного поля изменяются в зависимости от положения, необходимо найти среднее значение. Схожим термином, с которым вы можете столкнуться, является плотность магнитного потока, измеряемая Вб/м2, поскольку мы делим поток на площадь, мы также можем напрямую указать единицы плотности потока в Тесле. На самом деле, термин плотность магнитного потока часто используется как синоним величины магнитного поля.

Почему полезно работать с величиной магнитного потока, чем магнитного поля?

К одной из причин, по которым описание магнитного потока может быть более полезным, чем описание магнитного поля напрямую, это когда катушка перемещается через магнитное поле, генерируется напряжение, которое зависит от магнитного потока через область катушки. Это явление описано в законе Фарадея. Электродвигатели и генераторы применяют закон Фарадея к катушкам, которые вращаются в магнитном поле.

Описание магнитного потока позволяет инженерам легко рассчитать напряжение, генерируемое электрическим генератором, даже когда магнитное поле является сложным.

Хотя до сих пор мы занимались только магнитным потоком, измеренным для простой плоской области, мы можем сделать нашу тестовую зону любой формы, которая нам нравится. Фактически, мы можем использовать замкнутую поверхность, такую как сфера, которая охватывает интересующую область.

Это означает, что суммарный магнитный поток через такую замкнутую поверхность всегда равен нулю, и поэтому все линии магнитного поля, идущие в замкнутую поверхность, точно уравновешиваются линиями поля, приходящими извне.

Этот факт полезен для упрощения задач магнитного поля.

На Студворк вы можете заказать статью по физике онлайн у профильных экспертов!

Тест по теме «Магнитный поток»