MEDAN MAGNET
Interaksi kemagnetan muatan listrik yang bergerak menurut konsep teori medan dijelaskan sebagai berikut: setiap muatan listrik yang bergerak menimbulkan medan magnet pada ruang sekitarnya yang dapat bekerja pada muatan listrik bergerak lainnya.
B adalah besaran fisis yang merupakan ciri gaya medan magnet. Ini disebut induksi magnet (atau induksi medan magnet).
Induksi magnetik- besaran vektor. Besarnya vektor induksi magnet sama dengan perbandingan nilai maksimum gaya Ampere yang bekerja pada suatu penghantar lurus berarus dengan kuat arus pada penghantar tersebut dan panjangnya:
Satuan induksi magnet. Dalam Satuan Sistem Internasional, satuan induksi magnet dianggap sebagai induksi medan magnet di mana gaya Ampere maksimum sebesar 1 N bekerja pada setiap meter panjang penghantar dengan arus 1 A. Satuan ini disebut tesla (disingkat: T), untuk menghormati fisikawan Yugoslavia terkemuka N. Tesla:
KEKUATAN LORENTZ
Pergerakan suatu penghantar berarus dalam medan magnet menunjukkan bahwa medan magnet bekerja pada pergerakan muatan listrik. Gaya Ampere bekerja pada konduktor F A = IBlsin a, dan gaya Lorentz bekerja pada muatan yang bergerak:
Di mana A- sudut antara vektor B dan ay.
Pergerakan partikel bermuatan dalam medan magnet. Dalam medan magnet seragam, sebuah partikel bermuatan yang bergerak dengan kecepatan tegak lurus terhadap garis induksi medan magnet dikenai gaya m, yang besarnya konstan dan diarahkan tegak lurus terhadap vektor kecepatan, di bawah pengaruh gaya magnet, partikel tersebut memperoleh percepatan yang modulusnya sama dengan:
Dalam medan magnet seragam, partikel ini bergerak melingkar. Jari-jari kelengkungan lintasan yang dilalui partikel ditentukan dari kondisi berikutnya,
Jari-jari kelengkungan lintasan bernilai konstan, karena gaya yang tegak lurus terhadap vektor kecepatan hanya mengubah arahnya, tetapi tidak besarnya. Artinya lintasan ini berbentuk lingkaran.
Periode revolusi suatu partikel dalam medan magnet seragam sama dengan:
Ungkapan terakhir menunjukkan bahwa periode revolusi suatu partikel dalam medan magnet seragam tidak bergantung pada kecepatan dan jari-jari lintasannya.
Jika kuat medan listrik sama dengan nol, maka gaya Lorentz l sama dengan gaya magnet m:
INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Fenomena induksi elektromagnetik ditemukan oleh Faraday, yang menetapkan bahwa arus listrik timbul dalam rangkaian penghantar tertutup dengan adanya perubahan medan magnet yang menembus rangkaian tersebut.
FLUX MAGNETIK
Fluks magnet F(fluks induksi magnet) melalui suatu permukaan luas S- nilai yang sama dengan produk besarnya vektor induksi magnet dan luasnya S dan kosinus sudut A antara vektor dan garis normal permukaan:
Ф=BScos
Dalam SI, satuan fluks magnet adalah 1 Weber (Wb) - fluks magnet yang melalui permukaan seluas 1 m2 yang terletak tegak lurus terhadap arah medan magnet seragam, yang induksinya adalah 1 T:
Induksi elektromagnetik- fenomena terjadinya arus listrik pada suatu rangkaian penghantar tertutup dengan adanya perubahan fluks magnet yang menembus rangkaian tersebut.
Timbul dalam rangkaian tertutup, arus induksi mempunyai arah sedemikian rupa sehingga medan magnetnya melawan perubahan fluks magnet yang menyebabkannya (aturan Lenz).
HUKUM INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Eksperimen Faraday menunjukkan bahwa kekuatan arus induksi I i dalam suatu rangkaian penghantar berbanding lurus dengan laju perubahan jumlah garis induksi magnet yang menembus permukaan yang dibatasi oleh rangkaian tersebut.
Oleh karena itu, kuat arus induksi sebanding dengan laju perubahan fluks magnet yang melalui permukaan yang dibatasi oleh kontur:
Diketahui bahwa jika muncul arus pada rangkaian, berarti gaya luar bekerja pada muatan bebas penghantar. Usaha yang dilakukan oleh gaya-gaya ini untuk memindahkan muatan satuan sepanjang putaran tertutup disebut gaya gerak listrik (EMF). Mari kita cari ggl induksi ε i.
Menurut hukum Ohm untuk rangkaian tertutup
Karena R tidak bergantung pada , maka
GGL induksi bertepatan dengan arah arus induksi, dan arus ini, sesuai dengan aturan Lenz, diarahkan sedemikian rupa sehingga fluks magnet yang dihasilkannya melawan perubahan fluks magnet luar.
Hukum Induksi Elektromagnetik
GGL induksi dalam rangkaian tertutup sama dengan laju perubahan fluks magnet yang melewati rangkaian yang diambil dengan tanda berlawanan:
INDUKSI DIRI. INDUKTAN
Pengalaman menunjukkan fluks magnet itu F dihubungkan pada suatu rangkaian berbanding lurus dengan kuat arus pada rangkaian tersebut:
= L*I .
Induktansi lingkaran L- koefisien proporsionalitas antara arus yang melewati rangkaian dan fluks magnet yang dihasilkannya.
Induktansi suatu konduktor bergantung pada bentuk, ukuran dan sifat lingkungannya.
Induksi diri- fenomena terjadinya ggl induksi pada suatu rangkaian ketika perubahan fluks magnet disebabkan oleh perubahan arus yang melalui rangkaian itu sendiri.
Induksi diri adalah kasus khusus dari induksi elektromagnetik.
Induktansi adalah besaran yang secara numerik sama dengan ggl induktif diri yang terjadi dalam suatu rangkaian ketika arus di dalamnya berubah sebesar satu per satuan waktu.
Dalam SI, satuan induktansi diambil sebagai induktansi suatu penghantar yang bila kuat arusnya berubah sebesar 1 A dalam 1 s, timbul ggl induktif sendiri sebesar 1 V. Satuan ini disebut henry (H):
ENERGI MEDAN MAGNET
Fenomena induksi diri mirip dengan fenomena inersia. Induktansi memainkan peran yang sama ketika mengubah arus seperti halnya massa ketika mengubah kecepatan suatu benda. Analogi kecepatan adalah arus.
Artinya energi medan magnet arus dapat dianggap besaran yang mirip dengan energi kinetik benda:
Mari kita asumsikan bahwa setelah kumparan terputus dari sumbernya, arus dalam rangkaian berkurang seiring waktu menurut hukum linier.
Emf induksi diri dalam hal ini memiliki nilai konstan:
dimana I adalah nilai awal arus, t adalah periode waktu dimana kekuatan arus berkurang dari I ke 0. Selama waktu t, muatan listrik melewati rangkaian q = Saya cp t . Karena, Saya cp = (Saya + 0)/2 = Saya/2 maka q=Itu/2
. Oleh karena itu, kerja arus listrik adalah:
Usaha ini dilakukan karena energi medan magnet kumparan. Jadi kita kembali mendapatkan: Contoh.
Tentukan energi medan magnet kumparan yang pada arus 7,5 A fluks magnetnya adalah 2,3 * 10 -3 Wb. Bagaimana energi medan berubah jika kekuatan arus dikurangi setengahnya?
Energi medan magnet kumparan adalah W 1 = LI 1 2 /2. Menurut definisi, induktansi kumparan adalah L = Ф/I 1. Karena itu,
Di antara banyak definisi dan konsep yang terkait dengan medan magnet, perhatian khusus harus diberikan pada fluks magnet, yang memiliki arah tertentu. Properti ini banyak digunakan dalam bidang elektronik dan teknik elektro, dalam desain instrumen dan perangkat, serta dalam perhitungan berbagai rangkaian.
Konsep fluks magnet
Jadi, fluks magnet yang melintasi suatu permukaan dengan luas S terdiri dari sejumlah garis yang berimpit dengan vektor B dan melalui permukaan tersebut.
Parameter ini dapat dicari dan ditampilkan dalam bentuk rumus Ф = BS cos α, dimana α adalah sudut antara arah normal permukaan S dan vektor induksi magnet B. Berdasarkan rumus tersebut dapat ditentukan fluks magnet dengan nilai maksimum cos α = 1 , dan posisi vektor B akan sejajar dengan garis tegak lurus normal permukaan S. Dan sebaliknya, fluks magnet akan minimal jika vektor B terletak tegak lurus terhadap normal.
Dalam versi ini, garis vektor hanya meluncur di sepanjang bidang dan tidak memotongnya. Artinya, fluks diperhitungkan hanya sepanjang garis vektor induksi magnet yang memotong permukaan tertentu.
Untuk mencari nilai ini digunakan weber atau volt-detik (1 Wb = 1 V x 1 s). Parameter ini dapat diukur dalam satuan lain. Nilai yang lebih kecil adalah maxwell yaitu 1 Wb = 10 8 μs atau 1 μs = 10 -8 Wb.
Energi medan magnet dan fluks magnet
Jika arus listrik dialirkan melalui suatu penghantar, maka terbentuklah medan magnet berenergi disekitarnya. Asal usulnya dikaitkan dengan energi listrik dari sumber arus, yang sebagian dikonsumsi untuk mengatasi ggl induktif diri yang terjadi pada rangkaian. Inilah yang disebut energi diri dari arus, yang karenanya terbentuk. Artinya, energi medan dan arus akan sama satu sama lain.
Nilai energi arus sendiri dinyatakan dengan rumus W = (L x I 2)/2. Definisi ini dianggap sama dengan kerja yang dilakukan oleh sumber arus yang mengatasi induktansi, yaitu ggl induktif sendiri dan menghasilkan arus dalam rangkaian listrik. Ketika arus berhenti bekerja, energi medan magnet tidak hilang tanpa bekas, melainkan dilepaskan, misalnya dalam bentuk busur atau percikan api.
Fluks magnet yang timbul pada medan disebut juga fluks induksi magnet yang bernilai positif atau negatif, yang arahnya secara konvensional dinyatakan dengan vektor. Biasanya, aliran ini melewati suatu rangkaian yang melaluinya arus listrik mengalir. Dengan arah normal positif terhadap kontur, arah pergerakan arus adalah nilai yang ditentukan sesuai dengan. Dalam hal ini, fluks magnet yang ditimbulkan oleh suatu rangkaian berarus listrik dan melewati rangkaian tersebut akan selalu bernilai lebih besar dari nol. Pengukuran praktis juga menunjukkan hal ini.
Fluks magnet biasanya diukur dalam satuan yang ditetapkan oleh sistem SI internasional. Ini adalah Weber yang sudah terkenal, yang mewakili jumlah aliran yang melewati bidang dengan luas 1 m2. Permukaan ini ditempatkan tegak lurus terhadap garis-garis medan magnet dengan struktur seragam.
Konsep ini dijelaskan dengan baik oleh teorema Gauss. Hal ini mencerminkan tidak adanya muatan magnet, sehingga garis induksi selalu tampak tertutup atau menuju tak terhingga tanpa awal atau akhir. Artinya, fluks magnet yang melewati semua jenis permukaan tertutup selalu nol.
Aliran vektor induksi magnet B melalui suatu permukaan. Fluks magnet yang melalui area kecil dS, di mana vektor B tidak berubah, sama dengan dФ = ВndS, di mana Bn adalah proyeksi vektor ke garis normal area dS. Fluks magnet F melalui final...... Kamus Ensiklopedis Besar
FLUX MAGNETIK- (fluks induksi magnet), fluks F dari vektor magnet. induksi B melalui k.l. permukaan. M. p. dФ melalui area kecil dS, yang dalam batas-batasnya vektor B dapat dianggap tidak berubah, dinyatakan dengan hasil kali luas area dan proyeksi Bn dari vektor ke ... ... Ensiklopedia fisik
fluks magnet- Besaran skalar sama dengan fluks induksi magnet. [GOST R 52002 2003] fluks magnet Fluks induksi magnet melalui permukaan yang tegak lurus medan magnet, didefinisikan sebagai hasil kali induksi magnet pada suatu titik tertentu dengan luas... ... Panduan Penerjemah Teknis
FLUX MAGNETIK- (simbol F), ukuran kekuatan dan luas MEDAN MAGNET. Fluks yang melalui area A tegak lurus terhadap medan magnet yang sama adalah Ф = mHA, dengan m adalah PERMEABILITAS magnet medium, dan H adalah intensitas medan magnet. Kerapatan fluks magnet adalah fluks... ... Kamus ensiklopedis ilmiah dan teknis
FLUX MAGNETIK- fluks vektor induksi magnet (lihat (5)) B melalui permukaan S normal terhadap vektor B dalam medan magnet seragam. Satuan SI untuk fluks magnet (cm) ... Ensiklopedia Politeknik Besar
FLUX MAGNETIK- nilai yang mengkarakterisasi efek magnetik pada permukaan tertentu. Medan magnet diukur dengan jumlah garis gaya magnet yang melewati suatu permukaan tertentu. Kamus perkeretaapian teknis. M.: Angkutan negara... ... Kamus perkeretaapian teknis
Fluks magnet- besaran skalar sama dengan fluks induksi magnet... Sumber : TEKNIK LISTRIK. ISTILAH DAN DEFINISI KONSEP DASAR. GOST R 52002 2003 (disetujui oleh Resolusi Standar Negara Federasi Rusia tertanggal 09.01.2003 N 3 pasal) ... Terminologi resmi
fluks magnet- fluks vektor induksi magnet B melalui permukaan apa pun. Fluks magnet yang melalui area kecil dS, di mana vektor B tidak berubah, sama dengan dФ = BndS, di mana Bn adalah proyeksi vektor ke garis normal area dS. Fluks magnet F melalui final...... Kamus Ensiklopedis
fluks magnet- , fluks induksi magnet adalah fluks vektor induksi magnet yang melalui suatu permukaan. Untuk permukaan tertutup, fluks magnet total adalah nol, yang mencerminkan sifat solenoidal medan magnet, yaitu tidak adanya... Kamus Ensiklopedis Metalurgi
Fluks magnet- 12. Fluks magnet Fluks induksi magnet Sumber: GOST 19880 74: Teknik elektro. Konsep dasar. Istilah dan Definisi Dokumen Asli 12 Magnetik di ... Buku referensi kamus istilah dokumentasi normatif dan teknis
Buku
- , Mitkevich V.F.. Buku ini berisi banyak hal yang tidak selalu diperhatikan dalam hal fluks magnet, dan itu belum dinyatakan dengan cukup jelas atau belum... Beli seharga 2252 UAH (khusus Ukraina)
- Fluks magnet dan transformasinya, Mitkevich V.F.. Buku ini akan diproduksi sesuai pesanan Anda dengan menggunakan teknologi Print-on-Demand.
Buku ini berisi banyak hal yang tidak selalu mendapat perhatian yang semestinya...
Misalkan pada suatu daerah kecil terdapat medan magnet yang dianggap seragam, yaitu pada daerah tersebut vektor induksi magnetnya tetap, baik besar maupun arahnya. Mari kita pilih area kecil dengan luasΔS , yang orientasinya ditentukan oleh vektor normal satuan N
(Gbr. 445).
beras. 445 Fluks magnet melalui area iniΔФ m
didefinisikan sebagai produk luas situs dan komponen normal vektor induksi medan magnet 
Di mana perkalian titik dari vektor B , yang orientasinya ditentukan oleh vektor normal satuan;
Dan Bn
− komponen vektor induksi magnet yang normal terhadap lokasi. 
Dalam medan magnet sembarang, fluks magnet yang melalui permukaan sembarang ditentukan sebagai berikut (Gbr. 446):
beras. 446 − permukaannya terbagi menjadi area-area kecilΔSi
(yang bisa dianggap datar); − vektor induksi ditentukan B saya
di situs ini (yang di dalam situs tersebut dapat dianggap permanen);
− jumlah aliran yang melalui seluruh area dimana permukaan terbagi dihitung Jumlah ini disebut
Perhatikan bahwa saat menghitung fluks, penjumlahan dilakukan pada titik pengamatan lapangan, dan bukan pada sumber, seperti saat menggunakan prinsip superposisi. Oleh karena itu, fluks magnet merupakan karakteristik integral dari medan, yang menggambarkan sifat rata-ratanya di seluruh permukaan yang ditinjau.
Sulit untuk menemukan arti fisis dari fluks magnet, karena untuk medan lain ia merupakan besaran fisis tambahan yang berguna. Namun tidak seperti fluks lainnya, fluks magnet sangat umum dalam penerapannya sehingga dalam sistem SI ia diberi satuan pengukuran “pribadi” - Weber 2: 1 Weber− fluks magnet dari medan induksi magnet seragam 1 T di seluruh area 1 m2 berorientasi tegak lurus terhadap vektor induksi magnetik.
Sekarang kita akan membuktikan teorema sederhana namun sangat penting tentang fluks magnet melalui permukaan tertutup.
Sebelumnya, kita telah menetapkan bahwa gaya medan magnet apa pun bersifat tertutup; maka fluks magnet yang melalui permukaan tertutup mana pun sama dengan nol.
Namun demikian, kami menyajikan bukti yang lebih formal dari teorema ini.
Pertama-tama, kita perhatikan bahwa prinsip superposisi berlaku untuk fluks magnet: jika medan magnet diciptakan oleh beberapa sumber, maka untuk setiap permukaan fluks medan yang diciptakan oleh sistem elemen arus sama dengan jumlah fluks medan. dibuat oleh setiap elemen saat ini secara terpisah.
Pernyataan ini mengikuti langsung prinsip superposisi vektor induksi dan hubungan berbanding lurus antara fluks magnet dan vektor induksi magnet. Oleh karena itu, cukup membuktikan teorema medan yang diciptakan oleh unsur arus, yang induksinya ditentukan oleh hukum Biot-Savarre-Laplace. Di sini struktur medan, yang memiliki simetri melingkar aksial, penting bagi kita; nilai modulus vektor induksi tidak penting. 
Mari kita pilih sebagai permukaan tertutup permukaan balok yang dipotong seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 447.
beras. 447
Terakhir, mari kita rumuskan sifat penting lainnya dari aliran medan vektor apa pun. Biarkan permukaan tertutup yang sewenang-wenang mengikat benda tertentu (Gbr. 448). 
beras. 448
Mari kita bagi benda ini menjadi dua bagian, dibatasi oleh bagian permukaan aslinya Ω 1 B Ω 2, dan menutupnya dengan antarmuka umum antar badan. Jumlah fluks yang melalui kedua permukaan tertutup tersebut sama dengan fluks yang melalui permukaan semula! Memang, jumlah aliran yang melintasi batas (sekali untuk satu benda, lain waktu untuk benda lain) sama dengan nol, karena dalam setiap kasus perlu untuk mengambil normal yang berbeda dan berlawanan (setiap kali eksternal). Demikian pula, seseorang dapat membuktikan pernyataan untuk partisi sembarang suatu benda: jika suatu benda dibagi menjadi sejumlah bagian yang berubah-ubah, maka fluks yang melalui permukaan benda tersebut sama dengan jumlah fluks yang melalui permukaan semua bagian. dari partisi tubuh. Pernyataan ini jelas untuk aliran fluida.
Faktanya, kita telah membuktikan bahwa jika fluks medan vektor adalah nol melalui suatu permukaan yang membatasi volume kecil, maka fluks ini adalah nol melalui suatu permukaan tertutup.
Jadi, untuk medan magnet apa pun, teorema fluks magnet berlaku: fluks magnet yang melalui permukaan tertutup adalah nol m = 0.
Sebelumnya, kita telah mempelajari teorema aliran untuk medan kecepatan fluida dan medan elektrostatis. Dalam kasus ini, aliran melalui permukaan tertutup sepenuhnya ditentukan oleh sumber titik medan (sumber dan penyerap cairan, muatan titik). Dalam kasus umum, adanya fluks bukan nol yang melalui permukaan tertutup menunjukkan adanya sumber medan titik. Karena itu, Kandungan fisis teorema fluks magnet adalah pernyataan tentang tidak adanya muatan magnet.
Jika Anda memahami masalah ini dengan baik dan mampu menjelaskan serta mempertahankan sudut pandang Anda, maka Anda dapat merumuskan teorema fluks magnet seperti ini: “Belum ada yang menemukan monopole Dirac.”
Perlu ditekankan secara khusus bahwa ketika kita berbicara tentang tidak adanya sumber medan, yang kami maksud adalah sumber titik, mirip dengan muatan listrik. Jika kita analogikan dengan medan fluida yang bergerak, muatan listrik ibarat titik-titik dari mana fluida mengalir keluar (atau mengalir masuk), bertambah atau berkurang jumlahnya. Munculnya medan magnet akibat pergerakan muatan listrik serupa dengan pergerakan suatu benda di dalam zat cair, sehingga menimbulkan munculnya vortisitas yang tidak mengubah jumlah total zat cair.
Bidang vektor yang fluksnya melalui permukaan tertutup mana pun adalah nol, mendapat nama yang indah dan eksotis - solenoida. Solenoida adalah kumparan kawat yang dapat dilalui arus listrik. Kumparan semacam itu dapat menciptakan medan magnet yang kuat, sehingga istilah solenoidal berarti “mirip dengan medan solenoid”, meskipun medan tersebut dapat disebut dengan lebih sederhana “seperti magnet”. Terakhir, bidang seperti itu juga disebut pusaran, mirip dengan medan kecepatan suatu fluida yang membentuk segala jenis pusaran turbulen dalam pergerakannya.
Teorema fluks magnet sangat penting; sering digunakan untuk membuktikan berbagai sifat interaksi magnet, dan kita akan menemukannya beberapa kali. Misalnya, teorema fluks magnet membuktikan bahwa vektor induksi medan magnet yang diciptakan oleh suatu elemen tidak boleh memiliki komponen radial, jika tidak, fluks yang melalui permukaan silinder koaksial dengan elemen arus akan menjadi bukan nol.
Kami sekarang mengilustrasikan penerapan teorema fluks magnet untuk menghitung induksi medan magnet. Biarkan medan magnet diciptakan oleh cincin berarus yang bercirikan momen magnet pm. Mari kita perhatikan medan di dekat sumbu cincin pada jarak tertentu z dari pusat, jauh lebih besar dari jari-jari cincin (Gbr. 449). 
beras. 449
Sebelumnya kita telah memperoleh rumus induksi medan magnet pada sumbu untuk jarak yang jauh dari pusat cincin 
Kita tidak akan membuat kesalahan besar jika kita berasumsi bahwa komponen vertikal (biarkan sumbu cincin vertikal) dari medan di dalam lingkaran berjari-jari kecil mempunyai nilai yang sama. R, bidangnya tegak lurus terhadap sumbu cincin. Karena komponen medan vertikal berubah seiring jarak, komponen medan radial pasti ada, jika tidak, teorema fluks magnet tidak akan berlaku! Ternyata teorema dan rumus (3) ini cukup untuk mencari komponen radial tersebut. Pilih silinder tipis dengan ketebalan Δz dan radius R, yang alas bawahnya berada di kejauhan z dari pusat cincin, koaksial dengan cincin dan terapkan teorema fluks magnet pada permukaan silinder ini. Fluks magnet yang melalui alas bawah sama dengan (perhatikan bahwa vektor induksi dan normal berlawanan di sini) 
Di mana Bz(z) z;
aliran melalui alas atas adalah
Di mana B z (z + Δz)− nilai komponen vertikal vektor induksi pada ketinggian z + Δz;
mengalir melalui permukaan samping (dari simetri aksial maka modulus komponen radial dari vektor induksi B r konstan pada permukaan ini): 
Menurut teorema yang terbukti, jumlah aliran-aliran ini sama dengan nol, sehingga persamaan tersebut valid
dari mana kami menentukan nilai yang diperlukan
Tetap menggunakan rumus (3) untuk komponen vertikal lapangan dan melakukan perhitungan yang diperlukan 3 
Memang, penurunan komponen vertikal bidang menyebabkan munculnya komponen horizontal: penurunan aliran keluar melalui pangkalan menyebabkan “kebocoran” melalui permukaan samping.
Jadi, kita telah membuktikan “teorema kriminal”: jika lebih sedikit aliran yang keluar dari salah satu ujung pipa daripada yang dituangkan ke dalamnya dari ujung yang lain, maka di suatu tempat aliran tersebut mengalir melalui permukaan samping.
1 Cukup dengan mengambil teks dengan definisi aliran vektor kuat medan listrik dan mengubah notasinya (yang dilakukan di sini).
2 Dinamakan untuk menghormati fisikawan Jerman (anggota Akademi Ilmu Pengetahuan St. Petersburg) Wilhelm Eduard Weber (1804 – 1891)
3 Orang yang paling terpelajar dapat melihat turunan fungsi (3) pada pecahan terakhir dan menghitungnya dengan mudah, namun kita harus sekali lagi menggunakan rumus perkiraan (1 + x) β ≈ 1 + βx.
Untuk memahami makna konsep baru “fluks magnet”, kami akan menganalisis secara rinci beberapa percobaan dengan menginduksi EMF, dengan memperhatikan sisi kuantitatif dari pengamatan yang dilakukan.
Dalam percobaan kami, kami akan menggunakan pengaturan yang ditunjukkan pada Gambar. 2.24.
Ini terdiri dari gulungan besar multi-putaran yang dililitkan, katakanlah, pada tabung karton tebal yang direkatkan. Kumparan ditenagai oleh baterai melalui sakelar dan rheostat pengatur. Jumlah arus yang terpasang pada kumparan dapat dinilai dengan amperemeter (tidak ditunjukkan pada Gambar 2.24).
Di dalam kumparan besar, kumparan kecil lainnya dapat dipasang, yang ujungnya dihubungkan ke perangkat magnetoelektrik - galvanometer.
Untuk kejelasan gambar, bagian kumparan diperlihatkan terpotong - ini memungkinkan Anda melihat lokasi kumparan kecil.
Ketika saklar ditutup atau dibuka, EMF diinduksikan pada kumparan kecil dan jarum galvanometer terlempar dari posisi nol dalam waktu singkat.
Berdasarkan deviasinya, seseorang dapat menilai dalam hal mana EMF yang diterapkan lebih besar dan mana yang lebih kecil.
Beras. 2.24. Perangkat tempat Anda dapat mempelajari induksi EMF dengan mengubah medan magnet
Dengan memperhatikan jumlah pembagian panah yang dilempar, seseorang dapat membandingkan secara kuantitatif efek yang dihasilkan oleh ggl induksi.
Pengamatan pertama. Dengan memasukkan yang kecil ke dalam kumparan besar, kami akan mengamankannya dan untuk saat ini kami tidak akan mengubah apa pun di lokasinya.
Mari kita hidupkan sakelar dan, dengan mengubah resistansi rheostat yang terhubung setelah baterai, atur nilai arus tertentu, misalnya
Sekarang mari kita matikan saklar sambil mengamati galvanometer. Misalkan n buangannya sama dengan 5 pembagian ke kanan:
Ketika arus 1A dimatikan.
Mari kita hidupkan sakelar lagi dan, dengan mengubah resistansi, tingkatkan arus kumparan besar menjadi 4 A.
Mari kita biarkan galvanometer menjadi tenang dan matikan saklar lagi sambil mengamati galvanometer.
Jika pembuangannya menjadi 5 bagian ketika arus 1 A dimatikan, sekarang ketika arus 4 A dimatikan, kita perhatikan bahwa pembuangannya bertambah 4 kali lipat:
Ketika arus 4A dimatikan.
Melanjutkan pengamatan tersebut, mudah untuk menyimpulkan bahwa penolakan galvanometer, dan karenanya EMF yang diinduksi, meningkat sebanding dengan peningkatan arus yang dialihkan.
Namun kita mengetahui bahwa perubahan arus menyebabkan perubahan medan magnet (induksinya), sehingga kesimpulan yang benar dari pengamatan kita adalah sebagai berikut:
ggl induksi sebanding dengan laju perubahan induksi magnet.
Pengamatan yang lebih rinci menegaskan kebenaran kesimpulan ini.
Pengamatan kedua. Mari kita lanjutkan mengamati penolakan galvanometer, mematikan arus yang sama, katakanlah, 1-4 A. Tetapi kita akan mengubah jumlah lilitan N kumparan kecil, membiarkan lokasi dan dimensinya tidak berubah.
Mari kita asumsikan penolakan galvanometer
diamati pada (100 lilitan pada kumparan kecil).
Bagaimana perubahan penolakan galvanometer jika jumlah lilitannya diperbesar dua kali lipat?
Pengalaman menunjukkan hal itu
Inilah yang diharapkan.
Faktanya, semua lilitan kumparan kecil berada di bawah pengaruh medan magnet yang sama, dan EMF yang sama harus diinduksi pada setiap lilitan.
Mari kita nyatakan EMF satu putaran dengan huruf E, maka EMF dari 100 putaran yang dirangkai seri satu demi satu harus 100 kali lebih besar:
Pada 200 putaran
Untuk jumlah putaran lainnya
Jika ggl bertambah sebanding dengan jumlah lilitan, maka penolakan galvanometer juga harus sebanding dengan jumlah lilitan.
Inilah yang ditunjukkan oleh pengalaman. Jadi,
ggl induksi sebanding dengan jumlah lilitan.
Kami tekankan sekali lagi bahwa dimensi kumparan kecil dan lokasinya tetap tidak berubah selama percobaan kami. Tentu saja percobaan dilakukan pada kumparan besar yang sama dengan arus dimatikan yang sama.
Pengamatan ketiga. Setelah melakukan beberapa percobaan dengan kumparan kecil yang sama sementara arus saklar tetap konstan, mudah untuk memverifikasi bahwa besarnya ggl induksi bergantung pada bagaimana kumparan kecil diposisikan.
Untuk mengamati ketergantungan EMF induksi pada posisi kumparan kecil, kita akan sedikit meningkatkan pengaturan kita (Gbr. 2.25).
Ke ujung luar sumbu kumparan kecil kita pasang panah indeks dan lingkaran dengan pembagian (seperti
Beras. 2.25. Alat untuk memutar kumparan kecil dipasang pada batang yang melewati dinding kumparan besar. Batang dihubungkan ke panah penunjuk. Posisi tanda panah pada setengah lingkaran dengan pembagian menunjukkan di mana letak kumparan kecil yang terdapat pada radio).
Dengan memutar batang, sekarang kita dapat menilai dari posisi panah penunjuk posisi yang ditempati oleh kumparan kecil di dalam kumparan besar.
Pengamatan menunjukkan hal itu
ggl terbesar diinduksi ketika sumbu kumparan kecil berimpit dengan arah medan magnet,
dengan kata lain, jika sumbu kumparan besar dan kecil sejajar.
Beras. 2.26. Kesimpulan dari konsep “fluks magnet”. Medan magnet digambarkan dengan garis-garis yang ditarik dengan laju dua garis per 1 cm2: a - sebuah kumparan dengan luas 2 cm2 terletak tegak lurus terhadap arah medan. Fluks magnet digandeng pada setiap lilitan kumparan. Fluks ini digambarkan dengan empat garis yang melintasi kumparan; b - sebuah kumparan dengan luas 4 cm2 letaknya tegak lurus terhadap arah medan. Setiap lilitan kumparan digandeng dengan fluks magnet yang diwakili oleh delapan garis yang melintasi kumparan; c - sebuah kumparan dengan luas 4 cm2 terletak miring. Fluks magnet yang berhubungan dengan setiap lilitannya digambarkan dengan empat garis. Itu sama seperti yang digambarkan setiap baris, seperti yang dapat dilihat dari Gambar. 2.26, a dan b, aliran c. Fluks yang digabungkan ke kumparan berkurang karena kemiringannya
Susunan kumparan kecil ini ditunjukkan pada Gambar. 2.26, a dan b. Saat kumparan berputar, EMF yang diinduksi di dalamnya akan semakin berkurang.
Akhirnya, jika bidang kumparan kecil sejajar dengan garis medan, tidak ada ggl yang diinduksikan padanya. Mungkin timbul pertanyaan, apa yang akan terjadi dengan putaran kumparan kecil selanjutnya?
Jika kumparan diputar lebih dari 90° (relatif terhadap posisi awal), maka tanda ggl induksi akan berubah. Garis-garis medan akan masuk ke kumparan dari sisi yang lain.
Pengamatan keempat. Penting untuk melakukan satu pengamatan terakhir.
Mari kita pilih posisi tertentu di mana kita akan menempatkan kumparan kecil.
Mari kita sepakat, misalnya, untuk selalu menempatkannya pada posisi sedemikian rupa sehingga EMF yang diinduksi adalah sebesar mungkin (tentu saja, untuk jumlah lilitan tertentu dan nilai arus mati tertentu). Mari kita membuat beberapa gulungan kecil dengan diameter berbeda, tetapi dengan jumlah putaran yang sama.
Kami akan menempatkan kumparan ini pada posisi yang sama dan, dengan mematikan arus, kami akan mengamati penolakan galvanometer.
Pengalaman akan menunjukkan hal itu kepada kita
ggl induksi sebanding dengan luas penampang kumparan.
Fluks magnet. Semua pengamatan memungkinkan kita untuk menyimpulkan hal itu
ggl induksi selalu sebanding dengan perubahan fluks magnet.
Tapi apa itu fluks magnet?
Pertama kita akan membahas tentang fluks magnet yang melalui bidang datar S membentuk sudut siku-siku dengan arah medan magnet. Dalam hal ini, fluks magnet sama dengan hasil kali luas dan induksi atau
disini S adalah luas situs kita, m2;; B - induksi, T; F - fluks magnet, Wb.
Satuan alirannya adalah weber.
Mewakili medan magnet melalui garis, kita dapat mengatakan bahwa fluks magnet sebanding dengan jumlah garis yang menembus luas tersebut.
Jika garis-garis medan ditarik sedemikian rupa sehingga jumlahnya pada bidang tegak lurus sama dengan induksi medan B, maka fluksnya sama dengan jumlah garis-garis tersebut.
Pada Gambar. 2.26 lule in magnet digambarkan dengan garis-garis yang ditarik dengan laju dua garis tiap garis, sehingga sesuai dengan besarnya fluks magnet
Sekarang, untuk menentukan besarnya fluks magnet, cukup dengan menghitung jumlah garis yang menembus situs tersebut dan mengalikan angka ini dengan
Dalam kasus Gambar. 2.26, dan fluks magnet yang melalui area seluas 2 cm2 tegak lurus arah medan,
Pada Gambar. 2.26, dan daerah ini ditembus oleh empat garis magnet. Dalam kasus Gambar. 2.26, b fluks magnet melalui luas melintang 4 cm2 pada induksi 0,2 T
dan kita melihat bahwa situs tersebut ditembus oleh delapan garis magnet.
Fluks magnet digabungkan ke kumparan. Ketika berbicara tentang EMF induksi, kita perlu mengingat fluks yang digabungkan ke kumparan.
Aliran yang digabungkan dengan kumparan adalah aliran yang menembus permukaan yang dibatasi oleh kumparan.
Pada Gambar. 2.26 fluks digabungkan ke setiap putaran kumparan, dalam kasus Gambar. 2.26, a sama dengan a pada Gambar. 2.26, b alirannya sama dengan
Jika luasnya tidak tegak lurus, tetapi condong terhadap garis magnet, maka fluks tidak dapat lagi ditentukan hanya dengan mengalikan luas dengan induksi. Fluks dalam hal ini didefinisikan sebagai produk induksi dan luas proyeksi situs kita. Kita berbicara tentang proyeksi ke bidang yang tegak lurus terhadap garis lapangan, atau, seolah-olah, tentang bayangan yang ditimbulkan oleh platform (Gbr. 2.27).
Akan tetapi, untuk bentuk situs apa pun, alirannya tetap sebanding dengan jumlah garis yang melewatinya, atau sama dengan jumlah garis tunggal yang menembus situs tersebut.
Beras. 2.27. Untuk keluaran proyeksi situs. Melakukan percobaan secara lebih rinci dan menggabungkan pengamatan ketiga dan keempat, kita dapat menarik kesimpulan berikut; ggl induksi sebanding dengan luas bayangan yang akan ditimbulkan oleh kumparan kecil kita pada bidang yang tegak lurus garis medan jika disinari oleh sinar cahaya yang sejajar dengan garis medan. Bayangan ini disebut proyeksi
Jadi, pada Gambar. 2.26, fluks yang melalui area seluas 4 cm2 pada induksi 0,2 T sama dengan saja (garis dengan harga ). Mewakili medan magnet dengan garis sangat membantu dalam menentukan fluks.
Jika fluks Ф dihubungkan ke masing-masing N lilitan kumparan, hasil kali NF dapat disebut keterkaitan fluks lengkap kumparan. Konsep hubungan fluks dapat digunakan khususnya ketika aliran-aliran yang berbeda dihubungkan pada putaran-putaran yang berbeda. Dalam hal ini, hubungan fluks total adalah jumlah fluks-fluks yang terhubung pada masing-masing belitan.
Sedikit catatan tentang kata "mengalir". Mengapa kita berbicara tentang aliran? Apakah kata ini dikaitkan dengan gagasan tentang aliran sesuatu yang bersifat magnetis? Faktanya, ketika kita mengatakan “arus listrik”, kita membayangkan pergerakan (aliran) muatan listrik. Apakah situasinya sama dengan fluks magnet?
Tidak, ketika kami mengatakan “fluks magnet”, yang kami maksud hanyalah ukuran tertentu dari medan magnet (kuat medan dikali luas), serupa dengan ukuran yang digunakan oleh para insinyur dan ilmuwan yang mempelajari pergerakan fluida. Ketika air bergerak, mereka menyebutnya aliran hasil kali kecepatan air dan luas platform yang letaknya melintang (aliran air dalam pipa sama dengan kecepatannya dengan luas penampang pipa. pipa).
Tentu saja medan magnet itu sendiri, yang merupakan salah satu jenis materi, juga dikaitkan dengan bentuk gerak khusus. Kita belum mempunyai gagasan dan pengetahuan yang cukup jelas tentang sifat gerak ini, meskipun ilmuwan modern mengetahui banyak tentang sifat-sifat medan magnet: medan magnet dikaitkan dengan keberadaan suatu bentuk energi khusus, ukuran utamanya adalah induksi, ukuran lain yang sangat penting adalah fluks magnet.
