Магнитный поток - Magnetic flux

Эта статья включает список литературы, связанное чтение или внешние ссылки, но его источники остаются неясными, потому что в нем отсутствует встроенные цитаты. Пожалуйста, помогите улучшить эта статья введение более точные цитаты. (Июль 2016) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Статьи о
Электромагнетизм
Электричество Магнетизм История Учебники
Электростатика Электрический заряд Закон Кулона Дирижер Плотность заряда Разрешающая способность Электрический дипольный момент Электрическое поле Электрический потенциал Электрический поток  / потенциальная энергия Электростатический разряд Закон Гаусса Индукция Изолятор Плотность поляризации Статичное электричество Трибоэлектричество
Магнитостатика Закон Ампера Закон Био – Савара Закон Гаусса для магнетизма Магнитное поле Магнитный поток Магнитный дипольный момент Магнитная проницаемость Магнитный скалярный потенциал Намагничивание Магнитодвижущая сила Правило правой руки
Электродинамика Закон силы Лоренца Электромагнитная индукция Закон Фарадея Закон Ленца Ток смещения Магнитный векторный потенциал Уравнения Максвелла Электромагнитное поле Электромагнитный импульс Электромагнитное излучение Тензор Максвелла Вектор Пойнтинга Потенциал Льенара – Вихерта Уравнения Ефименко Вихревой ток Уравнения Лондона Математические описания электромагнитного поля
Электрическая сеть Переменный ток Емкость Постоянный ток Электрический ток Электролиз Плотность тока Джоулевое нагревание Электродвижущая сила Импеданс Индуктивность Закон Ома Параллельная схема Сопротивление Резонансные полости Последовательная схема Напряжение Волноводы
Ковариантная формулировка Электромагнитный тензор (тензор энергии-импульса ) Четырехтоковый Электромагнитный четырехпотенциальный
Ученые Ампер Биот Кулон Дэви Эйнштейн Фарадей Физо Гаусс Хевисайд Генри Герц Джоуль Ленц Лоренц Максвелл Ørsted Ом Ричи Savart Певица Тесла Вольта Вебер

В физика в частности электромагнетизм, то магнитный поток через поверхность поверхностный интеграл нормального компонента магнитное поле B над этой поверхностью. Обычно обозначается Φ или Φ_B. В SI единица измерения магнитного потока - это Вебер (Wb; в производных единицах, вольт – секунды), а CGS единица Максвелл. Магнитный поток обычно измеряется с помощью флюксметра, который содержит измерительные катушки и электроника, который оценивает изменение Напряжение в измерительных катушках для расчета измерения магнитного потока.

Описание

Магнитный поток через поверхность - когда магнитное поле является переменным - зависит от разделения поверхности на мелкие элементы поверхности, над которыми магнитное поле можно считать локально постоянным. В таком случае полный поток представляет собой формальное суммирование этих элементов поверхности (см. поверхностная интеграция ).

Каждая точка на поверхности связана с направлением, называемым нормальная поверхность; магнитный поток, проходящий через точку, является тогда составляющей магнитного поля вдоль этого направления.

Магнитное взаимодействие описывается с помощью векторное поле, где каждая точка в пространстве связана с вектором, который определяет, какую силу движущийся заряд будет испытывать в этой точке (см. Сила Лоренца ).^[1] Поскольку векторное поле поначалу довольно сложно визуализировать, в элементарной физике вместо этого можно визуализировать это поле с помощью полевые линии. Магнитный поток через некоторую поверхность на этом упрощенном рисунке пропорционален количеству силовых линий, проходящих через эту поверхность (в некоторых контекстах, магнитный поток может быть определен как точное количество силовых линий, проходящих через эту поверхность; хотя технически это вводит в заблуждение , это различие не важно). Магнитный поток - это сеть количество силовых линий, проходящих через эту поверхность; то есть число, проходящее в одном направлении, минус число, проходящее в другом направлении (см. ниже, чтобы решить, в каком направлении силовые линии имеют положительный знак, а в каком - отрицательный).^[2]В более продвинутой физике аналогия с силовыми линиями опускается, и магнитный поток правильно определяется как поверхностный интеграл нормальной составляющей магнитного поля, проходящего через поверхность. Если магнитное поле постоянно, магнитный поток, проходящий через поверхность векторная площадь S является

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

где B - величина магнитного поля (плотность магнитного потока), имеющая единицу измерения Вт / м² (тесла ), S - площадь поверхности, а θ угол между магнитными полевые линии и нормальный (перпендикулярный) к S. Для переменного магнитного поля сначала рассмотрим магнитный поток через элемент бесконечно малой площади dS, где мы можем считать поле постоянным:

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

Общая поверхность, S, затем можно разбить на бесконечно малые элементы, и тогда полный магнитный поток через поверхность равен поверхностный интеграл

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

Из определения магнитный векторный потенциал А и основная теорема ротора магнитный поток также можно определить как:

${ Displaystyle Phi _ {B} = oint _ { partial S} mathbf {A} cdot d { boldsymbol { ell}},}$

где линейный интеграл берется по границе поверхности S, который обозначается ∂S.

Магнитный поток через закрытую поверхность

Некоторые примеры закрытые поверхности (слева) и открытые поверхности (правильно). Слева: поверхность сферы, поверхность тор, поверхность куба. Правильно: Поверхность диска, квадратная поверхность, поверхность полусферы. (Поверхность синяя, граница красная.)

Закон Гаусса для магнетизма, который является одним из четырех Уравнения Максвелла, утверждает, что полный магнитный поток через закрытая поверхность равно нулю. («Замкнутая поверхность» - это поверхность, которая полностью охватывает объем (ы) без отверстий.) Этот закон является следствием эмпирического наблюдения, что магнитные монополи никогда не были найдены.

Другими словами, закон Гаусса для магнетизма - это утверждение:

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

для любого закрытая поверхность S.

Магнитный поток через открытую поверхность

Для открытой поверхности Σ электродвижущая сила вдоль границы поверхности ∂Σ представляет собой комбинацию движения границы со скоростью v, через магнитное поле B (иллюстрируется общим F поле на диаграмме) и индуцированное электрическое поле, вызванное изменяющимся магнитным полем.

Пока магнитный поток через закрытая поверхность всегда равен нулю, магнитный поток через открытая поверхность не обязательно равняться нулю и является важной величиной в электромагнетизме.

При определении общего магнитного потока через поверхность необходимо определить только границу поверхности, фактическая форма поверхности не имеет значения, и интеграл по любой поверхности, имеющей одну и ту же границу, будет равным. Это прямое следствие того, что поток на замкнутой поверхности равен нулю.

Изменение магнитного потока

Например, изменение магнитного потока, проходящего через петлю из токопроводящей проволоки, вызовет электродвижущая сила и, следовательно, электрический ток в петле. Отношения задаются Закон Фарадея:

${ Displaystyle { mathcal {E}} = oint _ { partial Sigma} left ( mathbf {E} + mathbf {v times B} right) cdot d { boldsymbol { ell} } = - {d Phi _ {B} over dt},}$

где

${ displaystyle { mathcal {E}}}$ - электродвижущая сила (ЭДС ),

Φ_B - магнитный поток через открытую поверхность Σ,

∂Σ - граница открытой поверхности Σ; поверхность, как правило, может двигаться и деформироваться, и это обычно является функцией времени. Электродвижущая сила индуцируется вдоль этой границы.

dℓ является бесконечно малый векторный элемент контура ∂Σ,

v - скорость границы ∂Σ,

E это электрическое поле,

B это магнитное поле.

Два уравнения для ЭДС - это, во-первых, работа на единицу заряда, совершаемая против Сила Лоренца при перемещении пробного заряда вокруг (возможно, движущейся) границы поверхности ∂Σ и, во-вторых, как изменение магнитного потока через открытую поверхность Σ. Это уравнение лежит в основе электрический генератор.

Площадь определяется электрической катушкой с тремя витками.

Сравнение с электрическим потоком

По контрасту, Закон Гаусса для электрических полей, другой из Уравнения Максвелла, является

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

где

E это электрическое поле,

S есть ли закрытая поверхность,

Q это общая электрический заряд внутри поверхности S,

ε₀ это электрическая постоянная (универсальная константа, также называемая "диэлектрическая проницаемость свободного места »).

В поток E через закрытую поверхность не всегда ноль; это указывает на наличие «электрических монополей», то есть свободных положительных или отрицательных обвинения.

Часть серии по
Магнитные цепи
Модели
Модель сопротивления-сопротивления Гираторно-конденсаторная модель
Переменные
Магнитодвижущая сила ${ displaystyle { mathcal {F}}}$ Магнитный поток ${ displaystyle Phi}$
Элементы
Проницаемость Магнитное сопротивление ${ Displaystyle { mathcal {R}}}$ Магнитное сопротивление ${ Displaystyle Z _ { mathrm {M}}}$ Магнитная индуктивность ${ Displaystyle L _ { mathrm {M}}}$
Физический портал

Смотрите также

• Магнитная цепь представляет собой замкнутый путь, по которому течет магнитный поток
• Квант магнитного потока квант магнитного потока, проходящего через сверхпроводник
• Потоковая связь, расширение концепции магнитного потока.

использованная литература

Внешние статьи

• США 6720855, Vicci, "Магнитопроводы", 2003 г. 
• Магнитный поток через петлю из проволоки Эрнест Ли, Вольфрам Демонстрационный проект.
• Преобразование магнитного потока Φ в нВт на метр ширины дорожки в уровень потока в дБ - Рабочие уровни ленты и уровни выравнивания ленты
• wikt: магнитный поток