Co je magnetická indukce

V tomto článku se pokusíme pochopit, co je to magnetická indukce, jak souvisí s magnetickým polem, co má magnetická indukce společného s proudem a jak proud ovlivňuje. Připomeňme si základní pravidla, která určují směr indukčních čar, a všimneme si také některých vzorců, které pomohou při řešení problémů magnetostatiky.

Charakteristickou silou magnetického pole ve zvoleném bodě prostoru je magnetická indukce B. Tato vektorová veličina určuje sílu, kterou magnetické pole působí na nabitou částici pohybující se v něm. Pokud je náboj částice q, její rychlost je v a indukce magnetického pole v daném bodě prostoru je B, pak na částici v tomto bodě působí ze strany magnetického pole síla:

B je tedy vektor, jehož velikost a směr jsou takové, že Lorentzova síla působící na pohybující se náboj na straně magnetického pole je rovna:

Zde je alfa úhel mezi vektorem rychlosti a vektorem magnetické indukce. Lorentzův vektor síly F je kolmý k vektoru rychlosti a vektoru magnetické indukce.Jeho směr je určen pro případ pohybu kladně nabité částice v rovnoměrném magnetickém poli pravidlo levé ruky:

«Pokud je levá ruka umístěna tak, že vektor magnetické indukce vstupuje do dlaně a čtyři natažené prsty směřují ve směru pohybu kladně nabité částice, pak palec ohnutý v úhlu 90 stupňů ukáže směr pohybu kladně nabité částice. Lorentzova síla."

Protože proud ve vodiči je pohybem nabitých částic, lze magnetickou indukci definovat také jako poměr maximálního mechanického momentu působícího na rám s rovnoměrným magnetickým polem k součinu proudu v rámu o ploše rám:

Magnetická indukce je základní charakteristikou magnetického pole, podobně jako síla elektrického pole... V soustavě SI se magnetická indukce měří v tesle (T), v soustavě CGS v gaussech (G). 1 tesla = 10 000 gaussů. 1 T je indukce takového rovnoměrného magnetického pole, ve kterém na rám o ploše 1 m2, kterým protéká proud 1 A, působí maximální rotační mechanický moment sil rovný 1 N • m.

Mimochodem, indukce magnetického pole Země v zeměpisné šířce 50 ° je v průměru 0,00005 T a na rovníku - 0,000031 T. Vektor magnetické indukce je vždy nasměrován tangenciálně k linii magnetického pole.

Smyčkou umístěnou v rovnoměrném magnetickém poli proniká magnetický tok Ф, — tok vektoru magnetické indukce. Velikost magnetického toku F závisí na směru vektoru magnetické indukce vzhledem k obrysu, jeho velikosti a oblasti obrysu proražené čarami magnetické indukce.Pokud je vektor B kolmý k oblasti smyčky, pak magnetický tok F pronikající smyčkou bude maximální.

Samotný termín indukce pochází z latinského „indukce“, což znamená „vedení“ (např. navrhnout myšlenku — to jest způsobit myšlenku). Synonyma: vedení, zázemí, vzdělání. Nezaměňovat s fenoménem elektromagnetické indukce.

Živý drát má kolem sebe magnetické pole… Magnetické pole elektrického proudu objevil v roce 1820 dánský fyzik Hans Christian Oersted. Pro určení směru siločar indukce magnetického pole B elektrického proudu I tekoucího po přímém drátu použijte pravidlo pravého šroubu nebo kardanu:

«Směr otáčení gimbalové rukojeti udává směr čar magnetické indukce B a progresivní pohyb gimbalu odpovídá směru proudu ve vodiči.»

V tomto případě lze hodnotu magnetické indukce B ve vzdálenosti R od vodiče s proudem I zjistit podle vzorce:

kde je magnetická konstanta:

Pokud čáry intenzity elektrostatického pole E, počínaje kladnými náboji, končí zápornými, pak jsou čáry magnetické indukce B vždy uzavřené. Na rozdíl od elektrických nábojů nebyly v přírodě nalezeny magnetické náboje, které by vytvářely póly podobné elektrickým nábojům.

Nyní pár slov o permanentních magnetech… Na počátku 19. století navrhl francouzský badatel a přírodní fyzik André-Marie Ampere hypotézu o molekulárních proudech. Podle Amperea pohyb elektronů kolem atomových jader generuje elementární proudy, které zase kolem nich vytvářejí elementární magnetická pole.A pokud je kus feromagnetika umístěn do vnějšího magnetického pole, pak se tyto mikroskopické magnety zorientují ve vnějším poli a kus feromagnetika se stane magnetem.

Látky s vysokou zbytkovou magnetizační hodnotou, jako je slitina neodym-železo-bor, dnes umožňují získat silné permanentní magnety. Neodymové magnety neztrácejí za 10 let více než 1–2 % své magnetizace. Lze je ale snadno demagnetizovat zahřátím na teplotu + 70 °C nebo více.

Doufáme, že vám tento článek pomohl získat obecnou představu o tom, co je magnetická indukce a odkud pochází.