Manyetik alanın fiziksel özellikleri. Manyetik alan nedir? Manyetik alan, özellikleri ve özellikleri

Manyetik alan, mıknatıslar, akımlı iletkenler (hareketli yüklü parçacıklar) tarafından oluşturulan ve mıknatısların, iletkenlerin akımla (hareketli yüklü parçacıklar) etkileşimi ile tespit edilebilen, maddenin özel bir şeklidir.

Oersted'in deneyimi

Elektriksel ve manyetik olaylar arasında derin bir bağlantı olduğunu gösteren ilk deneyler (1820'de gerçekleştirildi) Danimarkalı fizikçi H. Oersted'in deneyleriydi.

Bir iletkenin yanına yerleştirilen manyetik iğne, iletkendeki akım açıldığında belirli bir açıyla döner. Devre açıldığında ok orijinal konumuna geri döner.

G. Oersted'in deneyiminden bu iletkenin çevresinde manyetik bir alan olduğu sonucu çıkıyor.

Ampere'nin deneyimi
İçinden elektrik akımının aktığı iki paralel iletken birbiriyle etkileşime girer: akımlar aynı yöndeyse çekerler, akımlar ters yöndeyse iterler. Bu, iletkenlerin etrafında ortaya çıkan manyetik alanların etkileşimi nedeniyle oluşur.

Manyetik alanın özellikleri

1. Maddi olarak, yani. bizden ve onun hakkındaki bilgimizden bağımsız olarak var olur.

2. Mıknatısların, akımı olan iletkenlerin (hareketli yüklü parçacıklar) oluşturduğu

3. Mıknatısların, iletkenlerin akımla etkileşimi ile tespit edilir (hareketli yüklü parçacıklar)

4. Mıknatıslar, akım taşıyan iletkenler (hareketli yüklü parçacıklar) üzerinde bir miktar kuvvetle etki eder

5. Doğada manyetik yük yoktur. Kuzey ve güney kutuplarını ayırıp tek kutuplu bir gövde elde edemezsiniz.

6. Cisimlerin manyetik özelliklere sahip olmasının sebebi Fransız bilim adamı Ampere tarafından bulunmuştur. Ampere, herhangi bir cismin manyetik özelliklerinin, içindeki kapalı elektrik akımları tarafından belirlendiği sonucunu ortaya koydu.

Bu akımlar elektronların bir atomdaki yörüngeler etrafındaki hareketini temsil eder.

Bu akımların dolaştığı düzlemler, vücudu oluşturan moleküllerin termal hareketi nedeniyle birbirlerine göre rastgele konumlanırsa, etkileşimleri karşılıklı olarak dengelenir ve vücut herhangi bir manyetik özellik göstermez.

Ve bunun tersi de geçerlidir: Elektronların döndüğü düzlemler birbirine paralelse ve normallerin bu düzlemlere yönleri çakışırsa, bu tür maddeler dış manyetik alanı arttırır.

7. Manyetik kuvvetler, manyetik kuvvet çizgileri adı verilen manyetik alanda belirli yönlerde etki eder. Onların yardımıyla, belirli bir durumda manyetik alanı rahat ve net bir şekilde gösterebilirsiniz.

Manyetik alanı daha doğru bir şekilde tasvir etmek için, alanın daha güçlü olduğu yerlerde alan çizgilerinin daha yoğun gösterilmesi gerektiği, yani. birbirine daha yakın. Ve tam tersi, alanın daha zayıf olduğu yerlerde daha az alan çizgisi gösterilir; daha az sıklıkla bulunur.

8. Manyetik alan, manyetik indüksiyon vektörü ile karakterize edilir.

Manyetik indüksiyon vektörü, manyetik alanı karakterize eden bir vektör miktarıdır.

Manyetik indüksiyon vektörünün yönü, belirli bir noktada serbest manyetik iğnenin kuzey kutbunun yönüyle çakışır.

Alan indüksiyon vektörünün yönü ve akım gücü I "sağ vida (jimlet) kuralı" ile ilişkilidir:

İletkendeki akım yönünde bir jileti vidalarsanız, sapının ucunun belirli bir noktadaki hareket hızının yönü, o noktadaki manyetik indüksiyon vektörünün yönüyle çakışacaktır.

Manyetik alan- bu, akım veya hareketli yüklere sahip iletkenler arasında etkileşimin meydana geldiği maddi ortamdır.

Manyetik alanın özellikleri:

Manyetik alanı incelemek için akımlı bir test devresi kullanılır. Boyutu küçüktür ve içindeki akım, manyetik alanı oluşturan iletkendeki akımdan çok daha azdır. Akım taşıyan devrenin karşıt taraflarında, manyetik alandan gelen kuvvetler eşit büyüklükte hareket eder, ancak kuvvetin yönü akımın yönüne bağlı olduğundan zıt yönlere yönlendirilir. Bu kuvvetlerin uygulama noktaları aynı düz çizgi üzerinde yer almaz. Bu tür kuvvetlere denir birkaç kuvvet. Bir çift kuvvetin etkisi sonucunda devre öteleme hareketi yapamaz; kendi ekseni etrafında döner. Dönme eylemi karakterize edilir tork.

, Nerede ben–birkaç kuvvetten yararlanın(kuvvetlerin uygulama noktaları arasındaki mesafe).

Test devresindeki akım veya devrenin alanı arttıkça kuvvet çiftinin torku da orantılı olarak artacaktır. Devreye akımla etki eden maksimum kuvvet momentinin devredeki akımın büyüklüğüne ve devre alanına oranı, alandaki belirli bir nokta için sabit bir değerdir. Buna denir manyetik indüksiyon.

, Nerede
-manyetik moment akım ile devre.

Ölçü birimi manyetik indüksiyon – Tesla [T].

Devrenin manyetik momenti– yönü devredeki akımın yönüne bağlı olan ve şu şekilde belirlenen vektör miktarı: sağ vida kuralı: Sağ elinizi yumruk haline getirin, dört parmağınızı devredeki akımın yönüne doğru tutun, ardından başparmak manyetik moment vektörünün yönünü gösterecektir. Manyetik moment vektörü her zaman kontur düzlemine diktir.

İçin manyetik indüksiyon vektörünün yönü manyetik alana yönelik devrenin manyetik momentinin vektörünün yönünü alın.

Manyetik indüksiyon hattı– her noktada teğeti manyetik indüksiyon vektörünün yönü ile çakışan bir çizgi. Manyetik indüksiyon hatları her zaman kapalıdır ve asla kesişmez. Düz bir iletkenin manyetik indüksiyon hatları akım ile iletkene dik bir düzlemde bulunan daireler şeklindedir. Manyetik indüksiyon hatlarının yönü sağ vida kuralıyla belirlenir. Dairesel akımın manyetik indüksiyon hatları(akımla dönüşler) ayrıca daire biçimindedir. Her bobin elemanının uzunluğu
kendi manyetik alanını yaratan düz bir iletken olarak düşünülebilir. Manyetik alanlar için süperpozisyon (bağımsız toplama) ilkesi geçerlidir. Dairesel akımın manyetik indüksiyonunun toplam vektörü, sağ vida kuralına göre dönüşün merkezindeki bu alanların eklenmesi sonucu belirlenir.

Manyetik indüksiyon vektörünün büyüklüğü ve yönü uzaydaki her noktada aynıysa, manyetik alana denir. homojen. Manyetik indüksiyon vektörünün her noktadaki büyüklüğü ve yönü zamanla değişmiyorsa böyle bir alana denir. kalıcı.

Büyüklük manyetik indüksiyon Alanın herhangi bir noktasında, alanı oluşturan iletkendeki akım kuvveti ile doğru orantılı, iletkenin alanda belirli bir noktaya olan uzaklığı ile ters orantılı olup, ortamın özelliklerine ve alanı oluşturan iletkenin şekline bağlıdır. alan.

, Nerede
Yok 2; Gn/m – vakumun manyetik sabiti,

-ortamın bağıl manyetik geçirgenliği,

-ortamın mutlak manyetik geçirgenliği.

Manyetik geçirgenlik değerine bağlı olarak tüm maddeler üç sınıfa ayrılır:

Ortamın mutlak geçirgenliği arttıkça alanın belirli bir noktasındaki manyetik indüksiyon da artar. Manyetik indüksiyonun ortamın mutlak manyetik geçirgenliğine oranı, belirli bir çoklu nokta için sabit bir değerdir, e denir tansiyon.

Gerilim ve manyetik indüksiyon vektörleri aynı yöndedir. Manyetik alan kuvveti ortamın özelliklerine bağlı değildir.

Amper gücü– manyetik alanın akım taşıyan bir iletkene etki ettiği kuvvet.

Nerede ben– iletkenin uzunluğu, - manyetik indüksiyon vektörü ile akımın yönü arasındaki açı.

Amper kuvvetinin yönü şu şekilde belirlenir: sol el kuralı: sol el, manyetik indüksiyon vektörünün iletkene dik bileşeni avuç içine girecek şekilde konumlandırılır, dört uzatılmış parmak akım boyunca yönlendirilir, ardından 90 0 bükülmüş başparmak Amper kuvvetinin yönünü gösterecektir.

Amper kuvvetinin sonucu iletkenin belirli bir yönde hareketidir.

e eğer = 90 0 ise F=max, eğer = 0 0, sonra F = 0.

Lorentz kuvveti– Hareket eden bir yük üzerindeki manyetik alanın kuvveti.

q yük, v ise hareketinin hızıdır, - gerilim ve hız vektörleri arasındaki açı.

Lorentz kuvveti her zaman manyetik indüksiyon ve hız vektörlerine diktir. Yön şu şekilde belirlenir: sol el kuralı(parmaklar pozitif yükün hareketini takip eder). Parçacığın hızının yönü, düzgün bir manyetik alanın manyetik indüksiyon çizgilerine dik ise, parçacık kinetik enerjisini değiştirmeden bir daire içinde hareket eder.

Lorentz kuvvetinin yönü yükün işaretine bağlı olduğundan yükleri ayırmak için kullanılır.

Manyetik akı– manyetik indüksiyon hatlarına dik olarak yerleştirilmiş herhangi bir alandan geçen manyetik indüksiyon hatlarının sayısına eşit bir değer.

, Nerede - manyetik indüksiyon ile S alanına normal (dik) arasındaki açı.

Ölçü birimi– Weber [Wb].

Manyetik akı ölçüm yöntemleri:

Manyetik alanda sitenin yönünü değiştirme (açıyı değiştirme)

Manyetik alana yerleştirilen devrenin alanının değiştirilmesi

Manyetik alan yaratan akım gücündeki değişiklik

Devrenin manyetik alan kaynağına olan mesafesinin değiştirilmesi

Ortamın manyetik özelliklerinde değişiklikler.

F Araday, kaynak içermeyen ancak kaynak içeren başka bir devrenin yanında bulunan bir devrede elektrik akımı olduğunu kaydetti. Ayrıca, ilk devredeki akım aşağıdaki durumlarda ortaya çıkmıştır: A devresindeki akımda herhangi bir değişiklik olduğunda, devrelerin göreceli hareketinde, bir demir çubuğun A devresine sokulduğunda, kalıcı bir mıknatısın göreceli hareketinde B devresine. Serbest yüklerin (akım) yönlendirilmiş hareketi yalnızca bir elektrik alanında meydana gelir. Bu, değişen bir manyetik alanın, iletkenin serbest yüklerini harekete geçiren bir elektrik alanı ürettiği anlamına gelir. Bu elektrik alanına denir uyarılmış veya girdap.

Girdap elektrik alanı ile elektrostatik alan arasındaki farklar:

Girdap alanının kaynağı değişen bir manyetik alandır.

Girdap alanı yoğunluk çizgileri kapalıdır.

Bir yükü kapalı bir devre boyunca hareket ettirmek için bu alanın yaptığı iş sıfır değildir.

Bir girdap alanının enerji karakteristiği potansiyel değil, indüklenen emk– bir yük birimini kapalı bir devre boyunca hareket ettirmek için dış kuvvetlerin (elektrostatik kökenli olmayan kuvvetler) yaptığı işe eşit bir değer.

.Volt cinsinden ölçülür[İÇİNDE].

İletken bir kapalı devre olup olmadığına bakılmaksızın, manyetik alandaki herhangi bir değişiklikle bir girdap elektrik alanı oluşur. Devre yalnızca birinin girdap elektrik alanını tespit etmesine izin verir.

Elektromanyetik indüksiyon- bu, yüzeyinden geçen manyetik akıdaki herhangi bir değişiklikle birlikte kapalı bir devrede indüklenen emk'nin ortaya çıkmasıdır.

Kapalı bir devrede indüklenen emk, indüklenen bir akım üretir.

İndüksiyon akımının yönü tarafından belirlenir Lenz'in kuralı: indüklenen akım öyle bir yöndedir ki, yarattığı manyetik alan, bu akımı oluşturan manyetik akıdaki herhangi bir değişikliğe karşı koyar.

Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasası: Kapalı bir döngüde indüklenen emk, döngü tarafından sınırlanan yüzey boyunca manyetik akının değişim hızıyla doğru orantılıdır.

T tamam fuko– değişen bir manyetik alana yerleştirilen büyük iletkenlerde ortaya çıkan girdap endüksiyon akımları. Böyle bir iletkenin direnci düşüktür, çünkü geniş bir S kesitine sahiptir, bu nedenle Foucault akımlarının değeri büyük olabilir ve bunun sonucunda iletken ısınır.

Kendi kendine indüksiyon- bu, içindeki akım gücü değiştiğinde bir iletkende indüklenen emk'nin ortaya çıkmasıdır.

Akım taşıyan bir iletken manyetik alan oluşturur. Manyetik indüksiyon akım gücüne bağlıdır, bu nedenle içsel manyetik akı da akım gücüne bağlıdır.

L orantılılık katsayısıdır, indüktans.

Ölçü birimi endüktans – Henry [H].

İndüktansİletkenin büyüklüğü, şekli ve ortamın manyetik geçirgenliğine bağlıdır.

İndüktans iletkenin uzunluğu arttıkça artar, bir sarımın endüktansı aynı uzunluktaki düz bir iletkenin endüktansından daha büyüktür, bir bobinin (çok sayıda sarımlı bir iletken) endüktansı bir sarımın endüktansından daha büyüktür Bir bobinin endüktansı, içine demir bir çubuk sokulduğunda artar.

Faraday'ın kendi kendine indüksiyon yasası:
.

Kendinden kaynaklı emk akımın değişim hızıyla doğru orantılıdır.

Kendinden kaynaklı emk devredeki akımın değişmesini her zaman önleyen bir öz-endüksiyon akımı üretir; yani, eğer akım artarsa, kendi kendine endüksiyon akımı devredeki akım azaldığında ters yöne yönlendirilir; indüksiyon akımı aynı yönde yönlendirilir. Bobinin endüktansı ne kadar büyük olursa, içinde meydana gelen kendi kendine endüktif emf de o kadar büyük olur.

Manyetik alan enerjisi akım sıfırdan maksimum değere çıkarken, akımın kendi kendine indüklenen emk'yi aşmak için yaptığı işe eşittir.

Elektromanyetik titreşimler– bunlar yükteki, akım gücündeki ve elektrik ve manyetik alanların tüm özelliklerindeki periyodik değişikliklerdir.

Elektrikli salınım sistemi(salınım devresi) bir kapasitör ve bir indüktörden oluşur.

Salınımların oluşma koşulları:

Bunun için sistemin dengeden çıkarılması gerekir; kondansatöre yük verilir. Yüklü bir kapasitörün elektrik alan enerjisi:

Sistem denge durumuna geri dönmelidir. Elektrik alanının etkisi altında yük, kapasitörün bir plakasından diğerine aktarılır, yani devrede bobinden akan bir elektrik akımı belirir. İndüktördeki akım arttıkça, kendi kendine indüksiyon emk'si ortaya çıkar; kendi kendine indüksiyon akımı ters yönde yönlendirilir. Bobindeki akım azaldığında, kendi kendine endüksiyon akımı aynı yöne yönlendirilir. Böylece, kendi kendine indüksiyon akımı sistemi denge durumuna döndürme eğilimindedir.

Devrenin elektriksel direnci düşük olmalıdır.

İdeal salınım devresi direnci yoktur. İçindeki titreşimlere denir özgür.

Herhangi bir elektrik devresi için, devrede etki eden emf'nin devrenin tüm bölümlerindeki gerilimlerin toplamına eşit olduğu Ohm yasası karşılanır. Salınım devresinde bir akım kaynağı yoktur, ancak indüktörde kapasitör üzerindeki voltaja eşit olan kendi kendine endüktif bir emf belirir.

Sonuç: Kapasitörün yükü harmonik kanuna göre değişiyor.

Kapasitör voltajı:
.

Devredeki akım gücü:
.

Büyüklük
- akım genliği.

Ücret farkı
.

Devredeki serbest salınımların periyodu:

Bir kapasitörün elektrik alan enerjisi:

Bobin manyetik alan enerjisi:

Elektrik ve manyetik alanların enerjileri harmonik yasasına göre değişir, ancak salınımlarının aşamaları farklıdır: elektrik alanın enerjisi maksimum olduğunda, manyetik alanın enerjisi sıfırdır.

Salınım sisteminin toplam enerjisi:
.

İÇİNDE ideal kontur toplam enerji değişmez.

Salınım işlemi sırasında, elektrik alanın enerjisi tamamen manyetik alanın enerjisine dönüştürülür ve bunun tersi de geçerlidir. Bu, herhangi bir andaki enerjinin ya elektrik alanın maksimum enerjisine ya da manyetik alanın maksimum enerjisine eşit olduğu anlamına gelir.

Gerçek salınım devresi direnç içerir. İçindeki titreşimlere denir solma.

Ohm yasası şu şekli alacaktır:

Sönümün küçük olması koşuluyla (salınımların doğal frekansının karesi, sönüm katsayısının karesinden çok daha büyüktür), logaritmik sönüm azalması şu şekildedir:

Güçlü sönümleme ile (doğal salınım frekansının karesi, salınım katsayısının karesinden küçüktür):

Bu denklem, bir kapasitörün bir dirence boşaltılması işlemini açıklar. Endüktansın yokluğunda salınımlar meydana gelmez. Bu yasaya göre kapasitör plakalarındaki voltaj da değişir.

Toplam Enerji gerçek bir devrede azalır, çünkü akımın geçişi sırasında R direncine ısı salınır.

Geçiş süreci– bir çalışma modundan diğerine geçiş sırasında elektrik devrelerinde meydana gelen bir süreç. Zamana göre tahmin ( ), bu sırada geçiş sürecini karakterize eden parametre e kez değişecektir.

İçin kapasitör ve dirençten oluşan devre:
.

Maxwell'in elektromanyetik alan teorisi:

1 konum:

Herhangi bir alternatif elektrik alanı girdap manyetik alanı oluşturur. Alternatif bir elektrik alanı, sıradan bir akım gibi bir manyetik alana neden olduğundan Maxwell tarafından yer değiştirme akımı olarak adlandırıldı.

Yer değiştirme akımını tespit etmek için, dielektrikli bir kapasitörün bağlı olduğu bir sistemden akımın geçişini düşünün.

Önyargı akım yoğunluğu:
. Akım yoğunluğu voltaj değişimi yönünde yönlendirilir.

Maxwell'in ilk denklemi:
- girdap manyetik alanı hem iletim akımları (hareketli elektrik yükleri) hem de yer değiştirme akımları (alternatif elektrik alanı E) tarafından üretilir.

2 konum:

Herhangi bir alternatif manyetik alan, elektromanyetik indüksiyonun temel yasası olan bir girdap elektrik alanı üretir.

Maxwell'in ikinci denklemi:
- herhangi bir yüzey boyunca manyetik akının değişim hızını ve aynı anda ortaya çıkan elektrik alan kuvveti vektörünün dolaşımını birbirine bağlar.

Akım taşıyan herhangi bir iletken uzayda manyetik alan oluşturur. Akım sabitse (zamanla değişmiyorsa), o zaman onunla ilişkili manyetik alan da sabittir. Değişen bir akım, değişen bir manyetik alan yaratır. Akım taşıyan bir iletkenin içinde bir elektrik alanı vardır. Bu nedenle değişen bir elektrik alanı, değişen bir manyetik alan yaratır.

Manyetik indüksiyon çizgileri her zaman kapalı olduğundan manyetik alan girdaptır. Manyetik alan kuvvetinin büyüklüğü H, elektrik alan kuvvetinin değişim hızıyla orantılıdır . Manyetik alan kuvveti vektörünün yönü elektrik alan gücündeki değişikliklerle ilişkili sağ vida kuralı: sağ elinizi yumruk haline getirin, başparmağınızı elektrik alan gücündeki değişimin yönüne doğrultun, ardından bükülmüş 4 parmak manyetik alan gücü çizgilerinin yönünü gösterecektir.

Değişen herhangi bir manyetik alan girdap elektrik alanı yaratır Gerilme çizgileri kapalı olan ve manyetik alan kuvvetine dik bir düzlemde bulunan.

Girdap elektrik alanının yoğunluğunun E büyüklüğü, manyetik alanın değişim hızına bağlıdır . E vektörünün yönü, sol vida kuralına göre H manyetik alanındaki değişimin yönü ile ilişkilidir: sol elinizi yumruk haline getirin, başparmağınızı manyetik alandaki değişimin yönüne doğrultun, dört parmağınızı bükün girdap elektrik alanının yoğunluk çizgilerinin yönü.

Birbirine bağlı girdap elektrik ve manyetik alanları kümesi şunları temsil eder: elektromanyetik alan. Elektromanyetik alan, kaynaklandığı yerde kalmaz, uzayda enine elektromanyetik dalga şeklinde yayılır.

Elektromanyetik dalga– bu birbiriyle ilişkili girdap elektrik ve manyetik alanlarının uzaydaki yayılımıdır.

Elektromanyetik dalganın oluşma durumu– yükün hızlanma ile hareketi.

Elektromanyetik Dalga Denklemi:

- elektromanyetik salınımların döngüsel frekansı

t – salınımların başlangıcından itibaren geçen süre

l – dalga kaynağından uzayda belirli bir noktaya kadar olan mesafe

- dalga yayılma hızı

Bir dalganın kaynağından belirli bir noktaya ulaşması için geçen süre.

Bir elektromanyetik dalgadaki E ve H vektörleri birbirine ve dalganın yayılma hızına diktir.

Elektromanyetik dalgaların kaynağı– içinden hızla değişen akımların aktığı iletkenler (makro yayıcılar) ve ayrıca uyarılmış atomlar ve moleküller (mikro yayıcılar). Salınım frekansı ne kadar yüksek olursa uzayda o kadar iyi elektromanyetik dalgalar yayılır.

Elektromanyetik dalgaların özellikleri:

Tüm elektromanyetik dalgalar enine

Homojen bir ortamda elektromanyetik dalgalar sabit hızla yayılır ortamın özelliklerine bağlıdır:

- ortamın bağıl dielektrik sabiti

- vakumun dielektrik sabiti,
F/m, Cl2/nm2

- ortamın bağıl manyetik geçirgenliği

- vakumun manyetik sabiti,
Yok 2; Gn/m

Elektromanyetik dalgalar engellerden yansıyan, soğurulan, saçılan, kırılan, kutuplaşan, kırılan, girişime uğrayan.

Hacimsel enerji yoğunluğu Elektromanyetik alan, elektrik ve manyetik alanların hacimsel enerji yoğunluklarından oluşur:

Dalga enerjisi akı yoğunluğu - dalga yoğunluğu:

-Umov-Poynting vektörü.

Tüm elektromanyetik dalgalar bir dizi frekans veya dalga boyunda düzenlenir (
). Bu satır elektromanyetik dalga ölçeği.

Düşük frekanslı titreşimler. 0 – 10 4 Hz. Jeneratörlerden elde edilir. Kötü bir şekilde yayılıyorlar

Radyo dalgaları. 10 4 – 10 13 Hz.

Hızla değişen akımları taşıyan katı iletkenler tarafından yayılırlar. Kızılötesi radyasyon

- Atom içi ve molekül içi işlemler nedeniyle 0 K'nin üzerindeki sıcaklıklarda tüm cisimler tarafından yayılan dalgalar. Görünür ışık

– göze etki eden ve görsel duyuya neden olan dalgalar. 380-760nm Ultraviyole radyasyon

. 10 – 380 nm. Görünür ışık ve UV, bir atomun dış kabuklarındaki elektronların hareketi değiştiğinde ortaya çıkar. X-ışını radyasyonu

. 80 – 10 -5 nm. Bir atomun iç kabuklarındaki elektronların hareketi değiştiğinde meydana gelir. Gama radyasyonu

. Atom çekirdeğinin bozunması sırasında meydana gelir.

Manyetik alanın belirlenmesi. Kaynakları

Tanım

Manyetik alan, hareketlerinden bağımsız olarak yalnızca elektrik yüküne sahip hareketli cisimlere veya mıknatıslanmış cisimlere etki eden elektromanyetik alanın biçimlerinden biridir.

Bu alanın kaynakları sabit elektrik akımları, hareketli elektrik yükleri (cisimler ve parçacıklar), mıknatıslanmış cisimler, alternatif elektrik alanlarıdır. Sabit manyetik alanın kaynakları doğru akımlardır.

Manyetik olaylarla ilgili çalışmaların henüz yeni başladığı bir dönemde, araştırmacılar mıknatıslanmış çubuklarda kutupların varlığına özellikle dikkat ettiler. Onlarda manyetik özellikler özellikle açıkça ortaya çıktı. Aynı zamanda mıknatısın kutuplarının farklı olduğu da açıkça görülüyordu. Zıt kutuplar birbirini çekiyor, aynı kutuplar da birbirini itiyordu. Gilbert, "manyetik yüklerin" varlığı fikrini öne sürdü. Bu fikirler Coulomb tarafından desteklendi ve geliştirildi. Coulomb'un deneylerine dayanarak, manyetik alanın kuvvet karakteristiği, manyetik alanın birliğe eşit bir manyetik yüke etki ettiği kuvvet haline geldi. Coulomb, elektrik ve manyetizma olguları arasındaki önemli farklılıklara dikkat çekti. Bir mıknatısın kuzey ve güney kutuplarını ayırıp tek kutuplu bir cisim elde etmenin imkansız olduğu halde, elektrik yüklerinin ayrılarak aşırı pozitif veya negatif yüke sahip cisimler elde edilebilmesinde fark zaten açıkça görülmektedir. Bir mıknatısı yalnızca "kuzey" veya "güney" olarak ayırmanın imkansızlığından Coulomb, bu iki tür yükün mıknatıslayıcı maddenin her temel parçacığında ayrılamaz olduğuna karar verdi. Böylece maddenin her parçacığının - bir atomun, bir molekülün veya bunlardan oluşan bir grubun - iki kutuplu bir mikro mıknatıs gibi bir şey olduğu anlaşıldı. Bu durumda, bir cismin mıknatıslanması, temel mıknatıslarının harici bir manyetik alanın etkisi altında (dielektriklerin polarizasyonuna benzer) yönlendirilme sürecidir.

Akımların etkileşimi manyetik alanlar aracılığıyla gerçekleştirilir. Oersted, manyetik alanın akım tarafından uyarıldığını ve manyetik iğne üzerinde yönlendirici bir etkiye sahip olduğunu keşfetti. Oersted'in manyetik bir iğnenin üzerinde dönebilen, akım taşıyan bir iletkeni vardı. İletkenden akım geçtiğinde ok tele dik olarak dönüyordu. Akımın yönündeki bir değişiklik, iğnenin yeniden yönlendirilmesine neden oldu. Oersted'in deneyinden, manyetik alanın bir yönü olduğu ve bir vektör miktarıyla karakterize edilmesi gerektiği sonucu çıktı. Bu miktara manyetik indüksiyon adı verildi ve şu şekilde gösterildi: $\overrightarrow(B).$ $\overrightarrow(B)$, elektrik alanının kuvvet vektörüne benzer ($\overrightarrow(E)$). Manyetik alan için yer değiştirme vektörünün $\overrightarrow(D)\ $analoğu, manyetik alan kuvvet vektörü olarak adlandırılan $\overrightarrow(H)$ vektörü haline gelmiştir.

Manyetik alan yalnızca hareketli bir elektrik yükünü etkiler. Hareket eden elektrik yükleri tarafından bir manyetik alan oluşturulur.

Hareketli bir yükün manyetik alanı. Akımlı bir bobinin manyetik alanı. Süperpozisyon ilkesi

Sabit hızla hareket eden bir elektrik yükünün manyetik alanı şu şekildedir:

\[\overrightarrow(B)=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(r)\right])(r^3)\left (1\sağ),\]

burada $(\mu )_0=4\pi \cdot (10)^(-7)\frac(H)(m)(in\SI)$ manyetik sabittir, $\overrightarrow(v)$ hızdır yükün hareketi, $\overrightarrow(r)$ yükün konumunu belirleyen yarıçap vektörüdür, q yükün büyüklüğüdür, $\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(r)\right]$ vektör ürünüdür.

SI sisteminde akımla bir elemanın manyetik indüksiyonu:

burada $\ \overrightarrow(r)$ mevcut elemandan söz konusu noktaya çizilen yarıçap vektörüdür, $\overrightarrow(dl)$ iletkenin akımlı elemanıdır (akımın yönü belirtilir), $ \vartheta$, $ \overrightarrow(dl)$ ile $\overrightarrow(r)$ arasındaki açıdır. $\overrightarrow(dB)$ vektörünün yönü, $\overrightarrow(dl)$ ve $\overrightarrow(r)$'ın bulunduğu düzleme diktir. Sağ vida kuralına göre belirlenir.

Manyetik alan için süperpozisyon ilkesi geçerlidir:

\[\overrightarrow(B)=\sum((\overrightarrow(B))_i\left(3\right),)\]

burada $(\overrightarrow(B)_i$ hareketli yükler tarafından oluşturulan bireysel alanlar, $\overrightarrow(B)$ toplam manyetik alan indüksiyonudur.

Örnek 1

Görev: Paralel olarak aynı $v$ hızıyla hareket eden iki elektronun manyetik kuvvetlerinin ve Coulomb etkileşiminin oranını bulun. Parçacıklar arasındaki mesafe sabittir.

\[\overrightarrow(F_m)=q\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(B)\right]\left(1.1\right).\]

İkinci hareketli elektronu yaratan alan şuna eşittir:

\[\overrightarrow(B)=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(r)\right])(r^3)\left (1.2\sağ).\]

Elektronlar arasındaki mesafe $a=r\ (sabit)$'a eşit olsun. Vektör çarpımının cebirsel özelliğini kullanırız (Lagrange'ın kimliği ($\left[\overrightarrow(a)\left[\overrightarrow(b)\overrightarrow(c)\right]\right]=\overrightarrow(b)\left( \overrightarrow(a )\overrightarrow(c)\right)-\overrightarrow(c)\left(\overrightarrow(a)\overrightarrow(b)\right)$))

\[(\overrightarrow(F))_m=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q^2)(a^3)\left[\overrightarrow(v)\left[\overrightarrow (v)\overrightarrow(a)\right]\right]=\left(\overrightarrow(v)\left(\overrightarrow(v)\overrightarrow(a)\right)-\overrightarrow(a)\left(\overrightarrow (v)\overrightarrow(v)\right)\right)=-\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q^2\overrightarrow(a)v^2)(a^3) \ ,\]

$\overrightarrow(v)\left(\overrightarrow(v)\overrightarrow(a)\right)=0$, çünkü $\overrightarrow(v\bot )\overrightarrow(a)$.

Kuvvet modülü $F_m=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q^2v^2)(a^2),\ $where $q=q_e=1,6\cdot 10^( -19 )Kl$.

Alanda bir elektrona etki eden Coulomb kuvvetinin modülü şuna eşittir:

$\frac(F_m)(F_q)$ kuvvet oranını bulalım:

\[\frac(F_m)(F_q)=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q^2v^2)(a^2):\frac(q^2)((4 \pi (\varepsilon )_0a)^2)=(\mu )_0((\varepsilon )_0v)^2.\]

Cevap: $\frac(F_m)(F_q)=(\mu )_0((\varepsilon )_0v)^2.$

Örnek 2

Görev: I kuvvetine sahip bir doğru akım, R yarıçaplı bir daire biçiminde akıma sahip bir bobin boyunca dolaşır. Çemberin merkezindeki manyetik indüksiyonu bulun.

Akım taşıyan iletken üzerinde temel bir bölüm seçelim (Şekil 1); sorunu çözmek için temel olarak, akım taşıyan bobin elemanı için indüksiyon formülünü kullanıyoruz:

burada $\ \overrightarrow(r)$ mevcut elemandan söz konusu noktaya çizilen yarıçap vektörüdür, $\overrightarrow(dl)$ iletkenin akımlı elemanıdır (akımın yönü belirtilir), $ \vartheta$, $ \overrightarrow(dl)$ ile $\overrightarrow(r)$ arasındaki açıdır. Şek. 1 $\vartheta=90()^\circ $, dolayısıyla (2.1) basitleştirilecek, ayrıca iletken elemanın dairenin merkezinden (manyetik alanı aradığımız nokta) akımla uzaklığı da basitleştirilecektir. sabittir ve dönüşün yarıçapına (R) eşittir, dolayısıyla elimizde:

Mevcut tüm elemanlar, x ekseni boyunca yönlendirilen manyetik alanlar üretecektir. Bu, ortaya çıkan manyetik alan indüksiyon vektörünün, bireysel vektörlerin projeksiyonlarının toplamı olarak bulunabileceği anlamına gelir$\ \ \overrightarrow(dB).$ Daha sonra, süperpozisyon ilkesine göre, toplam manyetik alan indüksiyonu, geçiş yapılarak elde edilebilir. integrale:

(2.2)'yi (2.3) yerine koyarsak şunu elde ederiz:

Cevap: $B$=$\frac((\mu )_0)(2)\frac(I)(R).$

Manyetik alan- bu, akım veya hareketli yüklere sahip iletkenler arasında etkileşimin meydana geldiği maddi ortamdır.

Manyetik alanın özellikleri:

, Nerede ben–birkaç kuvvetten yararlanın(kuvvetlerin uygulama noktaları arasındaki mesafe).

, Nerede
-manyetik moment akım ile devre.

Ölçü birimi manyetik indüksiyon – Tesla [T].

İçin manyetik indüksiyon vektörünün yönü manyetik alana yönelik devrenin manyetik momentinin vektörünün yönünü alın.

, Nerede
Yok 2; Gn/m – vakumun manyetik sabiti,

-ortamın bağıl manyetik geçirgenliği,

-ortamın mutlak manyetik geçirgenliği.

Manyetik geçirgenlik değerine bağlı olarak tüm maddeler üç sınıfa ayrılır:

Gerilim ve manyetik indüksiyon vektörleri aynı yöndedir. Manyetik alan kuvveti ortamın özelliklerine bağlı değildir.

Amper gücü– manyetik alanın akım taşıyan bir iletkene etki ettiği kuvvet.

Nerede ben– iletkenin uzunluğu, - manyetik indüksiyon vektörü ile akımın yönü arasındaki açı.

Amper kuvvetinin sonucu iletkenin belirli bir yönde hareketidir.

e eğer = 90 0 ise F=max, eğer = 0 0, sonra F = 0.

Lorentz kuvveti– Hareket eden bir yük üzerindeki manyetik alanın kuvveti.

q yük, v ise hareketinin hızıdır, - gerilim ve hız vektörleri arasındaki açı.

Lorentz kuvvetinin yönü yükün işaretine bağlı olduğundan yükleri ayırmak için kullanılır.

Manyetik akı– manyetik indüksiyon hatlarına dik olarak yerleştirilmiş herhangi bir alandan geçen manyetik indüksiyon hatlarının sayısına eşit bir değer.

, Nerede - manyetik indüksiyon ile S alanına normal (dik) arasındaki açı.

Ölçü birimi– Weber [Wb].

Manyetik akı ölçüm yöntemleri:

Manyetik alanda sitenin yönünü değiştirme (açıyı değiştirme)

Manyetik alana yerleştirilen devrenin alanının değiştirilmesi

Manyetik alan yaratan akım gücündeki değişiklik

Devrenin manyetik alan kaynağına olan mesafesinin değiştirilmesi

Ortamın manyetik özelliklerinde değişiklikler.

Girdap elektrik alanı ile elektrostatik alan arasındaki farklar:

Girdap alanının kaynağı değişen bir manyetik alandır.

Girdap alanı yoğunluk çizgileri kapalıdır.

Bir yükü kapalı bir devre boyunca hareket ettirmek için bu alanın yaptığı iş sıfır değildir.

.Volt cinsinden ölçülür[İÇİNDE].

Elektromanyetik indüksiyon- bu, yüzeyinden geçen manyetik akıdaki herhangi bir değişiklikle birlikte kapalı bir devrede indüklenen emk'nin ortaya çıkmasıdır.

Kapalı bir devrede indüklenen emk, indüklenen bir akım üretir.

Kendi kendine indüksiyon- bu, içindeki akım gücü değiştiğinde bir iletkende indüklenen emk'nin ortaya çıkmasıdır.

Akım taşıyan bir iletken manyetik alan oluşturur. Manyetik indüksiyon akım gücüne bağlıdır, bu nedenle içsel manyetik akı da akım gücüne bağlıdır.

L orantılılık katsayısıdır, indüktans.

Ölçü birimi endüktans – Henry [H].

İndüktansİletkenin büyüklüğü, şekli ve ortamın manyetik geçirgenliğine bağlıdır.

Faraday'ın kendi kendine indüksiyon yasası:
.

Kendinden kaynaklı emk akımın değişim hızıyla doğru orantılıdır.

Manyetik alan enerjisi akım sıfırdan maksimum değere çıkarken, akımın kendi kendine indüklenen emk'yi aşmak için yaptığı işe eşittir.

Elektromanyetik titreşimler– bunlar yükteki, akım gücündeki ve elektrik ve manyetik alanların tüm özelliklerindeki periyodik değişikliklerdir.

Elektrikli salınım sistemi(salınım devresi) bir kapasitör ve bir indüktörden oluşur.

Salınımların oluşma koşulları:

Bunun için sistemin dengeden çıkarılması gerekir; kondansatöre yük verilir. Yüklü bir kapasitörün elektrik alan enerjisi:

Devrenin elektriksel direnci düşük olmalıdır.

İdeal salınım devresi direnci yoktur. İçindeki titreşimlere denir özgür.

Sonuç: Kapasitörün yükü harmonik kanuna göre değişiyor.

Kapasitör voltajı:
.

Devredeki akım gücü:
.

Büyüklük
- akım genliği.

Ücret farkı
.

Devredeki serbest salınımların periyodu:

Bir kapasitörün elektrik alan enerjisi:

Bobin manyetik alan enerjisi:

Salınım sisteminin toplam enerjisi:
.

İÇİNDE ideal kontur toplam enerji değişmez.

Gerçek salınım devresi direnç içerir. İçindeki titreşimlere denir solma.

Ohm yasası şu şekli alacaktır:

Sönümün küçük olması koşuluyla (salınımların doğal frekansının karesi, sönüm katsayısının karesinden çok daha büyüktür), logaritmik sönüm azalması şu şekildedir:

Güçlü sönümleme ile (doğal salınım frekansının karesi, salınım katsayısının karesinden küçüktür):

Bu denklem, bir kapasitörün bir dirence boşaltılması işlemini açıklar. Endüktansın yokluğunda salınımlar meydana gelmez. Bu yasaya göre kapasitör plakalarındaki voltaj da değişir.

Toplam Enerji gerçek bir devrede azalır, çünkü akımın geçişi sırasında R direncine ısı salınır.

İçin kapasitör ve dirençten oluşan devre:
.

Maxwell'in elektromanyetik alan teorisi:

1 konum:

Yer değiştirme akımını tespit etmek için, dielektrikli bir kapasitörün bağlı olduğu bir sistemden akımın geçişini düşünün.

Önyargı akım yoğunluğu:
. Akım yoğunluğu voltaj değişimi yönünde yönlendirilir.

Maxwell'in ilk denklemi:
- girdap manyetik alanı hem iletim akımları (hareketli elektrik yükleri) hem de yer değiştirme akımları (alternatif elektrik alanı E) tarafından üretilir.

2 konum:

Herhangi bir alternatif manyetik alan, elektromanyetik indüksiyonun temel yasası olan bir girdap elektrik alanı üretir.

Maxwell'in ikinci denklemi:
- herhangi bir yüzey boyunca manyetik akının değişim hızını ve aynı anda ortaya çıkan elektrik alan kuvveti vektörünün dolaşımını birbirine bağlar.

Değişen herhangi bir manyetik alan girdap elektrik alanı yaratır Gerilme çizgileri kapalı olan ve manyetik alan kuvvetine dik bir düzlemde bulunan.

Elektromanyetik dalga– bu birbiriyle ilişkili girdap elektrik ve manyetik alanlarının uzaydaki yayılımıdır.

Elektromanyetik dalganın oluşma durumu– yükün hızlanma ile hareketi.

Elektromanyetik Dalga Denklemi:

- elektromanyetik salınımların döngüsel frekansı

t – salınımların başlangıcından itibaren geçen süre

l – dalga kaynağından uzayda belirli bir noktaya kadar olan mesafe

- dalga yayılma hızı

Bir dalganın kaynağından belirli bir noktaya ulaşması için geçen süre.

Bir elektromanyetik dalgadaki E ve H vektörleri birbirine ve dalganın yayılma hızına diktir.

Elektromanyetik dalgaların özellikleri:

Tüm elektromanyetik dalgalar enine

Homojen bir ortamda elektromanyetik dalgalar sabit hızla yayılır ortamın özelliklerine bağlıdır:

- ortamın bağıl dielektrik sabiti

- vakumun dielektrik sabiti,
F/m, Cl2/nm2

- ortamın bağıl manyetik geçirgenliği

- vakumun manyetik sabiti,
Yok 2; Gn/m

Elektromanyetik dalgalar engellerden yansıyan, soğurulan, saçılan, kırılan, kutuplaşan, kırılan, girişime uğrayan.

Hacimsel enerji yoğunluğu Elektromanyetik alan, elektrik ve manyetik alanların hacimsel enerji yoğunluklarından oluşur:

Dalga enerjisi akı yoğunluğu - dalga yoğunluğu:

-Umov-Poynting vektörü.

Tüm elektromanyetik dalgalar bir dizi frekans veya dalga boyunda düzenlenir (
). Bu satır elektromanyetik dalga ölçeği.

Düşük frekanslı titreşimler. 0 – 10 4 Hz. Jeneratörlerden elde edilir. Kötü bir şekilde yayılıyorlar

Radyo dalgaları. 10 4 – 10 13 Hz.

Hızla değişen akımları taşıyan katı iletkenler tarafından yayılırlar. Kızılötesi radyasyon

- Atom içi ve molekül içi işlemler nedeniyle 0 K'nin üzerindeki sıcaklıklarda tüm cisimler tarafından yayılan dalgalar. Görünür ışık

– göze etki eden ve görsel duyuya neden olan dalgalar. 380-760nm Ultraviyole radyasyon

. 10 – 380 nm. Görünür ışık ve UV, bir atomun dış kabuklarındaki elektronların hareketi değiştiğinde ortaya çıkar. X-ışını radyasyonu

. 80 – 10 -5 nm. Bir atomun iç kabuklarındaki elektronların hareketi değiştiğinde meydana gelir. Gama radyasyonu

"Manyetik alan" terimi genellikle manyetik etkileşim kuvvetlerinin kendini gösterdiği belirli bir enerji alanı anlamına gelir. Aşağıdakileri etkilerler:

bireysel maddeler: ferrimanyetler (metaller - esas olarak dökme demir, demir ve bunların alaşımları) ve durumlarına bakılmaksızın bunların ferrit sınıfları;

hareketli elektrik yükleri.

Elektronların veya diğer parçacıkların toplam manyetik momentine sahip olan fiziksel cisimlere denir. kalıcı mıknatıslar. Etkileşimleri resimde gösterilmektedir manyetik güç hatları.

Düz bir demir talaşı tabakasına sahip bir karton tabakanın arkasına kalıcı bir mıknatıs getirilerek oluşturuldular. Resimde, kuzey (K) ve güney (S) kutuplarının net işaretleri ve alan çizgilerinin yönelimlerine göre yönleri gösterilmektedir: kuzey kutbundan çıkış ve güneye giriş.

Manyetik alan nasıl oluşturulur?

Manyetik alanın kaynakları şunlardır:

kalıcı mıknatıslar;

hareketli masraflar;

Zamanla değişen elektrik alanı.

Her anaokulu çocuğu kalıcı mıknatısların etkisine aşinadır. Sonuçta, her türlü lezzetin bulunduğu paketlerden alınan buzdolabının üzerine mıknatıs resimlerini zaten şekillendirmesi gerekiyordu.

Hareket halindeki elektrik yükleri genellikle önemli ölçüde daha büyük manyetik alan enerjisine sahiptir. Aynı zamanda kuvvet hatlarıyla da belirtilir. Akım I olan düz bir iletken için bunları çizme kurallarına bakalım.

Manyetik alan çizgisi akımın hareketine dik bir düzlemde çizilir, böylece her noktada manyetik iğnenin kuzey kutbuna etki eden kuvvet bu çizgiye teğet olarak yönlendirilir. Bu, hareketli yükün etrafında eşmerkezli daireler oluşturur.

Bu kuvvetlerin yönü, sağdan diş sarımlı bir vida veya burgunun iyi bilinen kuralıyla belirlenir.

Gimlet kuralı

Gimletin mevcut vektörle eş eksenli olarak konumlandırılması ve jiletin öteleme hareketinin yönü ile çakışması için kolun döndürülmesi gereklidir. Daha sonra kolun döndürülmesiyle manyetik alan çizgilerinin yönü gösterilecektir.

Halka iletkende sapın dönme hareketi akımın yönü ile çakışır ve öteleme hareketi endüksiyonun yönünü gösterir.

Manyetik kuvvet çizgileri daima kuzey kutbundan çıkıp güney kutbuna girer. Mıknatısın içinde devam ederler ve asla açılmazlar.

Manyetik alanların etkileşimi için kurallar

Farklı kaynaklardan gelen manyetik alanlar birbirine eklenerek bir alan oluşturulur.

Bu durumda zıt kutuplara sahip (N - G) mıknatıslar birbirini çeker, benzer kutuplara sahip (N - N, S - S) ise iterler. Kutuplar arasındaki etkileşim kuvvetleri aralarındaki mesafeye bağlıdır. Kutuplar ne kadar yakına kaydırılırsa üretilen kuvvet o kadar büyük olur.

Manyetik alanın temel özellikleri

Bunlar şunları içerir:

manyetik indüksiyon vektörü (B);

manyetik akı (F);

akı bağlantısı (Ψ).

Alan etkisinin yoğunluğu veya gücü, değere göre tahmin edilir. manyetik indüksiyon vektörü. “I” uzunluğundaki bir iletkenden geçen “I” akımının yarattığı “F” kuvvetinin değeri ile belirlenir. В =F/(I∙l)

SI sistemindeki manyetik indüksiyonun ölçüm birimi Tesla'dır (bu olayları inceleyen ve bunları matematiksel yöntemler kullanarak tanımlayan fizikçinin anısına). Rus teknik literatüründe “Tl” olarak belirtilmiştir ve uluslararası belgelerde “T” sembolü benimsenmiştir.

1 T, bu iletkenden 1 amperlik bir akım geçtiğinde, alanın yönüne dik olan düz bir iletkenin her metre uzunluğu için 1 newtonluk bir kuvvetle etki eden böylesine düzgün bir manyetik akının indüksiyonudur.

1T=1∙N/(A∙m)

B vektörünün yönü şu şekilde belirlenir: sol el kuralı.

Sol elinizin ayasını, kuzey kutbundan gelen kuvvet çizgileri avuç içine dik açıyla girecek şekilde manyetik bir alana yerleştirirseniz ve dört parmağınızı iletkendeki akım yönünde yerleştirirseniz, çıkıntı yapan başparmak Bu iletkene etkiyen kuvvetin yönünü gösteriniz.

Elektrik akımlı iletkenin manyetik kuvvet çizgilerine dik açılarda yerleştirilmemesi durumunda, ona etki eden kuvvet, akan akımın büyüklüğü ve iletkenin uzunluğunun izdüşümü bileşeni ile orantılı olacaktır. dik yönde bulunan bir düzlem üzerine akım.

Elektrik akımına etki eden kuvvet, iletkenin yapıldığı malzemelere ve kesit alanına bağlı değildir. Bu iletken hiç mevcut olmasa ve hareketli yükler manyetik kutuplar arasında başka bir ortamda hareket etmeye başlasa bile bu kuvvet hiçbir şekilde değişmeyecektir.

Bir manyetik alanın içinde tüm noktalarda B vektörü aynı yöne ve büyüklüğe sahipse, böyle bir alan tekdüze kabul edilir.

Herhangi bir ortam, B indüksiyon vektörünün değerini etkiler.

Manyetik akı (F)

Manyetik indüksiyonun belirli bir S alanı boyunca geçişini düşünürsek, limitleriyle sınırlı indüksiyona manyetik akı adı verilecektir.

Alan, manyetik indüksiyon yönüne belirli bir α açısıyla eğildiğinde, manyetik akı, alanın eğim açısının kosinüsü miktarı kadar azalır. Maksimum değeri, alan nüfuz eden indüksiyona dik olduğunda yaratılır. Ф=В·S

Manyetik akı için ölçüm birimi, 1 tesla'nın indüksiyonunun 1 metrekarelik bir alandan geçmesiyle tanımlanan 1 weber'dir.

Akı bağlantısı

Bu terim, bir mıknatısın kutupları arasında yer alan belirli sayıda akım taşıyan iletkenden oluşturulan manyetik akı miktarının toplamını elde etmek için kullanılır.

Aynı akımın, n dönüş sayısı olan bir bobinin sarımından geçtiği durumda, tüm sarımlardan gelen toplam (bağlantılı) manyetik akı, akı bağlantısı Ψ olarak adlandırılır.

Ψ=n·Ф . Akı bağlantısının birimi 1 weber'dir.

Alternatif bir elektrikten manyetik alan nasıl oluşur?

Elektrik yükleri ve cisimlerle manyetik momentlerle etkileşime giren elektromanyetik alan, iki alanın birleşimidir:

elektrik;

manyetik.

Bunlar birbiriyle bağlantılıdır, birbirinin birleşimini temsil eder ve biri zamanla değiştiğinde diğerinde de belli sapmalar meydana gelir. Örneğin, üç fazlı bir jeneratörde alternatif sinüzoidal bir elektrik alanı oluşturulduğunda, benzer alternatif harmoniklerin özelliklerine sahip aynı manyetik alan aynı anda oluşturulur.

Maddelerin manyetik özellikleri

Harici bir manyetik alanla etkileşime bağlı olarak maddeler ikiye ayrılır:

antiferromıknatıslar vücudun çok düşük derecede mıknatıslanmasının yaratıldığı dengeli manyetik momentlerle;

Diamıknatıslar, harici bir etkinin etkisine karşı bir iç alanı mıknatıslama özelliğine sahiptir. Dış alan olmadığında manyetik özellikleri ortaya çıkmaz;

iç alanın dış alan yönünde mıknatıslanma özelliği düşük olan paramanyetik malzemeler;

Curie noktasının altındaki sıcaklıklarda uygulanan bir dış alan olmadan manyetik özelliklere sahip olan ferromıknatıslar;

büyüklük ve yön bakımından dengesiz manyetik momentlere sahip ferrimanyetler.

Maddelerin tüm bu özellikleri modern teknolojide çeşitli uygulamalar bulmuştur.

Manyetik devreler

Tüm transformatörler, indüktörler, elektrikli makineler ve daha birçok cihaz bu temelde çalışır.

Örneğin, çalışan bir elektromıknatısta, manyetik akı, ferromanyetik çelikten ve belirgin ferromanyetik olmayan özelliklere sahip havadan yapılmış manyetik bir çekirdekten geçer. Bu elemanların birleşimi manyetik bir devre oluşturur.

Çoğu elektrikli cihazın tasarımında manyetik devreler bulunur. Bu makalede bununla ilgili daha fazla bilgi edinin -