Магнітний потік
Магні́тний поті́к — скалярна величина, потік вектора магнітної індукції через задану поверхню, позначається грецькою літерою . Вимірюється у веберах (тесла·м²) або у максвелах у гаусовій системі одиниць[1].
Магнітний потік | ||||
Магнітний потік уздовж осі соленоїда. | ||||
Символи: | Φ, ΦB | |||
---|---|---|---|---|
Одиниці вимірювання | ||||
SI | вебер (Вб) | |||
СГСМ | максвел (Мкс) | |||
У базових величинах SI: | кг⋅м2⋅с−2⋅А−1 | |||
Розмірність: | M·L2·I−1·T−2 | |||
Магнітний потік у Вікісховищі | ||||
Визначення
ред.Магнітний потік через елементарну поверхню дорівнює[2]:
- ,
де — вектор магнітної індукції, а — кут між цим вектором і перпендикуляром до поверхні .
Магнітний потік через поверхню тоді виражається як інтеграл[3]
- .
Магнітний потік можна розуміти як кількість силових ліній, що перетинають поверхню[4].
Магнітний потік може бути як позитивним, так і негативним. Знак визначається вибором напрямку, у якому проводиться перпендикуляр до поверхні[5].
Також, за теоремою Стокса, магнітний потік можна виразити через інтеграл по контуру від векторного потенціалу електромагнітного поля як[6]:
Оскільки поле є вихровим (його силові лінії завжди замкнені), магнітний потік через будь-яку замкнену поверхню (тобто, поверхню, що не має краю, як сфера або тор) дорівнює нулю. Ненульовий потік у такому випадку можливий лише якщо існують магнітні монополі[3].
Електромагнітна індукція
ред.Зміна магнітного потоку згідно рівнянь Максвелла створює вихрове електричне поле, циркуляція якого дорівнює[3]:
- ,
де — магнітний потік через поверхню, що обмежується контуром, циркуляцію поля у якому ми вимірюємо.
У випадку, якщо контур зроблений з матеріалу з низьким опором, наприклад, металу, то електрорушійна сила у цьому контурі буде дорівнювати[3]:
Це рівняння називається законом електромагнітної індукції Фарадея. Цей закон стосується двох різних ситуацій — коли контур рухається, змінюючи свою форму, або коли змінюється магнітне поле[7].
На відміну від рівнянь Максвела, закон Фарадея працює не завжди. Існує низка ситуацій, що відомі під загальною назвою парадокси Фарадея[en], при яких е.р.с. виникає, хоча не мала б, або навпаки, не виникає, хоча за законом Фарадея повинна була б виникати[8].
Спрямовування магнітного потоку
ред.У речовинах, відносна магнітна проникність яких значно більша за одиницю, тангенціальна компонента магнітного потоку підсилюється в μ разів, тому у таких речовинах потік майже завжди напрямлений паралельно границі магнетопроникного середовища і слабко міняється з відстанню. Це дозволяє будувати магнітопроводи — стрижні з магнітного матеріалу, що передають магнітне поле подібно тому, як провідники передають струм[3]. Сукупність магнітопроводів і розділяючих їх діамагнетиків, що спрямовують магнітний потік у електричній машині називають магнітним ланцюгом[9].
Квантування магнітного потоку
ред.У випадку, якщо контур зроблений з надпровідника, магнітний потік, що проходить крізь нього може набувати лише дискретних значень, пропорційних величині Вб[10]. Ця величина називається квантом магнітного потоку. Коефіцієнт 2 у знаменнику виразу для вказує на те, що носіями заряду у надпровіднику є куперівські пари.
Див. також
ред.Примітки
ред.- ↑ Магнітний потік // Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.
- ↑ Магнітний потік. Теорема Гауса для магнітного поля. Архів оригіналу за 8 січня 2021. Процитовано 5 січня 2021.
- ↑ а б в г д магнитный поток [Архівовано 8 січня 2021 у Wayback Machine.](рос.)
- ↑ Потік магнітної індукції. Архів оригіналу за 8 січня 2021. Процитовано 5 січня 2021.
- ↑ Магнітний потік. Електромагнітна індукція. Архів оригіналу за 7 січня 2021. Процитовано 5 січня 2021.
- ↑ Vector Potential [Архівовано 8 січня 2021 у Wayback Machine.](англ.)
- ↑ Фейнман,Лейтон,Сэндс, 1967, с. 51.
- ↑ Фейнман,Лейтон,Сэндс, 1967, с. 53.
- ↑ Магнітний ланцюг. Архів оригіналу за 29 січня 2021. Процитовано 14 квітня 2022.
- ↑ квантование магнитного потока [Архівовано 7 січня 2021 у Wayback Machine.](рос.)
Джерела
ред.- Сивухин Д.В. (1977). Общий курс физики. т III. Электричество. Москва: Наука.
- Р.Фейнман, Р.Лейтон, М.Сэндс. Электродинамика // Фейнмановские лекции по физике. — М. : «Мир», 1967. — Т. 6. — 340 с.
Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її. |