Вектор магнитной индукции: формула

Вектор магнитной индукции: формула

За исключением электростатики, во всех областях электротехники используется концепция магнитных полей. Вектор магнитной индукции описывает силу и направление поля в месте вблизи его источника. Как и все в электротехнике, для расчета этого параметра используйте соответствующую формулу. В этой статье объясняется, как найти вектор магнитной индукции, как найти его направление и как найти величину вектора магнитной индукции.

линии магнитного поля

линии магнитного поля

Магнитное поле

Магниты известны уже сотни лет. Еще в Древней Греции намагниченные иглы использовались в качестве компаса. В 1820 году Ганс Эрстед обнаружил связь между магнетизмом и электромагнетизмом. Его эксперименты показали, что когда электрический ток проходит через стрелку компаса рядом с проводником, он вращается так же, как вращается постоянный магнит, находящийся вблизи него. Это происходит потому, что при движении зарядов всегда присутствуют электрические токи и магнитные поля. Параметры вектора магнитной индукции характеризуют магнитное поле в определенной точке вблизи магнита.

обратитесь к. Поле, в котором все силовые линии замкнуты, называется вихревым полем. Магнитное поле представляет собой вихревое поле.

Наглядное отображение линий магнитной индукции

Чтобы четко увидеть линии магнитного поля, существует два метода:

  • Используйте компас. При этом поле стрелки взаимодействует с магнитом или проводником, по которому течет электрический ток. В точке измерения этого направления оно лежит в направлении индуцированного вектора. Севером считается направление, указанное концом стрелки, обозначенной буквой «N». Когда компас перемещается вокруг устройства, направление компаса меняется вместе с направлением линий магнитного поля;
  • Поместите проволоку или катушку под лист бумаги или стекла и посыпьте ее железными опилками. Проводники также могут проходить через бумагу. В этом случае опилки будут располагаться вдоль линий поля. Этот эксперимент также демонстрирует взаимодействие двух магнитов.

Вектор магнитной индукции

Все физические параметры делятся на две группы:

  • скаляр. Это величины без направления: вес, объем, напряжение или ток;
  • вектор. Эти параметры имеют направление: скорость, ускорение или инерция.

Магнитная индукция является векторной величиной. Ее направление совпадает с касательной к силовым линиям магнитного поля. Форма и направление индукционной проволоки зависит от проводника.

Направление магнитной индукции

В прямолинейном проводнике поле имеет круглую форму, проходит перпендикулярно проводнику, а его центр совпадает с окружностью. Чем ближе к центру, тем больше силовых линий проходит через точку в пространстве и тем сильнее поле. Ее направление определяется правилом правой руки.

Читайте также статью: Как приклеить шпон в домашних условиях

правило правой руки

правило правой руки

Если проволоку свернуть в петлю, магнитное поле примет форму бублика (бублика). Если витков много и длина превышает диаметр катушки, силовые линии внутри катушки будут однородными и параллельными. Магнитные свойства устройства аналогичны свойствам постоянного магнита. Если намотать обмотку на сердечник из высокопроницаемого материала, то получится электромагнит, форма которого зависит от сердечника: плоская, квадратная или подковообразная. Направление магнитного поля, проходящего через такое устройство, можно найти с помощью правила треугольного ключа.

Правила ручной дрели

Модуль вектора

Помимо своей величины вектор имеет еще модуль или величину, которая является показателем числового значения параметра. Если сама интенсивность магнитной индукции записывается как B, а направленность – B→, то модуль записывается как |B|. Этот параметр зависит от силы тока и расстояния до проводника. Для определения модуля используется выражение вида |B|=k*(I/r), где:

  • к — — коэффициент. Это зависит от конкретных условий. В катушке с проницаемым сердечником и большим числом витков этот коэффициент больше, чем в прямом проводе;
  • Я… Сила тока. Чем он больше, тем сильнее создаваемое поле и тем больше величина вектора;
  • r —— Расстояние от точки измерения до катушки или проводника. Чем ближе к магниту, тем плотнее линии магнитного поля и тем больше модуль.

Видео: ИНДУКЦИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ сила Ампера правило левой руки

Соседние провода или катушки, по которым течет ток, могут взаимодействовать друг с другом. Силу этого взаимодействия можно рассчитать по следующей формуле:

F=|B|*I*l, где l — длина провода.

Если эту формулу преобразовать по законам алгебры для определения вектора магнитной индукции, она примет следующий вид:

С его помощью можно рассчитать величину векторов, узнать силу взаимодействия, силу тока и длину провода.

Интересный. Это взаимодействие можно увидеть при изменении сварочного тока близлежащего кабеля.

Магнитный поток

Параметр, количественно характеризующий уровень магнитного поля через цепь или другую область, по которой протекает ток, называется магнитным потоком. Это скалярный параметр. Она зависит от напряженности магнитной индукции «В», площади поверхности «S» и «cos α» — косинуса угла, под которым линии магнитной индукции пересекают поверхность. Связь между магнитным потоком и вектором магнитной индукции следующая:

Или, если преобразовать это выражение, получим:

|B|=Ф/(S*cos α), где S — площадь, через которую проходит жидкость, в сантиметрах.

следовательно, величина магнитного потока, проходящего перпендикулярно через 1 см2, количественно равна модулю магнитной индукции.

Интересный. Поэтому в двигателе постоянного тока наибольшее влияние обмотка возбуждения оказывает в том положении якоря, где ее обмотки соединены параллельно.

При проектировании электродвигателей, как и во многих других областях электротехники, необходимо знать, как рассчитывать направление магнитного поля, как определять величину вектора магнитной индукции и формулы, используемые при расчетах.

Видео: Электромагнитная индукция. Простыми словами

Видео: Урок 271. Модуль вектора магнитной индукции. Закон Ампера

Читайте также статью: Как утеплить балкон

Добавить комментарий