Магнитный поток
| English | Русский |
|---|---|
| magnetic flux/mæɡˈnetɪk flʌks/ | магнитный поток |
| webers/ˈveɪbəz/ | веберы |
Сколько магнетизма пронизывает этот контур?
- Удерживайте проволочную петлю в магнитном поле и посчитайте линии поля, проходящие сквозь неё.
- Это «количество поля через петлю» называется магнитным потоком.
- Это магнитный двойник электрического потока из единицы Гаусса.
- И именно его изменение заставляет работать генераторы и трансформаторы.
Поток — это B через площадь
- Задайте петле вектор площади $\vec A$ вдоль её нормали.
- Поток равен $\Phi_B = \vec B \cdot \vec A = BA\cos\theta$.
- $\theta$ — угол между полем и нормалью петли.
- Направление навстречу полю дает максимальный поток; ребром — нулевой.
Магнитный поток через плоский контур равен:
$\Phi_B = \vec B \cdot \vec A = BA\cos\theta$.
Поле $2\ \text{T}$ проходит прямо сквозь ($\theta = 0$) контур площади $0.3\ \text{m}^2$. Найдите поток (в Вб).
$\Phi_B = BA\cos 0 = 2 \times 0.3 \times 1 = 0.6\ \text{Wb}$.
Контур, расположенный торцом к полю ($\theta = 90^\circ$), имеет нулевой поток.
$\cos 90^\circ = 0$, поэтому $\Phi_B = 0$ торцом.
Три способа изменить поток
- Изменить силу поля $B$ (приблизить или отдалить магнит).
- Изменить площадь $A$, которую проходит поле (растянуть или уменьшить петлю).
- Изменить угол $\theta$ (повернуть петлю в поле).
- Любое из этих трех изменений меняет поток — и именно это вызывает ЭДС.
Выберите все способы изменения потока через контур.
Поток меняется при изменении B, A или θ. Цвет ни при чём.
Единицы и изменяющиеся поля
- Магнитный поток измеряется в веберах (1 Вб $= 1\ \text{T}\cdot\text{m}^2$).
- Для однородного поля и плоской петли просто используйте $\Phi_B = BA\cos\theta$.
- Если поле меняется по площади петли, интегрируйте: $\Phi_B = \int \vec B \cdot d\vec A$.
- Катушка из $N$ витков охватывает $N$ раз больше потока, чем одна петля.
Когда магнитный поток максимален?
Магнитный поток зависит от ориентации контура в поле. Распределите каждый случай.
Единица СИ магнитного потока — ____.
1 вебер $= 1\ \text{T·m}^2$.
Почему важен поток
- Сам по себе постоянный поток ничего особенного не делает.
- Но изменяющийся поток вызывает ток в петле.
- Чем быстрее меняется поток, тем сильнее эффект.
- Эта связь — изменение потока и индуцированная ЭДС — будет следующей темой.
Что именно индуцирует ЭДС в контуре?
Только меняющийся поток вызывает индуцированную ЭДС.
Поле $0.5\ \text{T}$ проходит прямо сквозь ($\theta = 0$) петлю площадью $0.2\ \text{m}^2$.
- $\Phi_B = BA\cos\theta = 0.5 \times 0.2 \times 1$.
- $\Phi_B = 0.1\ \text{Wb}$.
Угол $\theta$ отсчитывается от нормали петли, а не от ее поверхности. Петля, лежащая ребром к полю ($\theta = 90^\circ$), имеет нулевой поток, хотя поле сильное — классическая ловушка углов.
Магнитный поток — это поле через петлю: $\Phi_B = \vec B \cdot \vec A = BA\cos\theta$ (веберы). Вы можете изменить его, изменив $B$, площадь $A$ или угол $\theta$. Именно изменяющийся поток вызывает ЭДС — ключ ко всему разделу.