Магнитна индукция: Разлика между версии
Редакция без резюме |
Редакция без резюме |
||
Ред 1: | Ред 1: | ||
'''Магнитната индукция''' е [[вектор|векторна величина]], която характеризира [[магнитно поле|магнитното поле]] във всяка точка от пространството. |
|||
'''Магнитната индукция''' (наричана още ''[[плътност]] на магнитния поток'') е [[вектор|векторна величина]], при която [[сила|силата]], действаща върху [[ток|токов]] елемент, е равна на векторното произведение на този елемент и магнитната индукция. [[Токов елемент]] се нарича произведението от дължината на проводника и големината на тока, който тече по него. |
|||
За да се изследва магнитното поле, в него се поставя '''пробна рамка'''. Това е плосък проводников контур, по който тече [[електрически ток|ток]] с много малки размери в сравнение с разстоянието от тока, създаващ магнитното поле, до точката, в която се изследва това магнитно поле. |
|||
⚫ | |||
където: F е силата, която действа върху проводника, I токът през проводника, L дължината на проводника, B е магнитната индукция. Тази формула е извества и като "Закон на Ампер". |
|||
Величината, която характеризира пробната рамка, се нарича [[магнитен момент]] и се дефинира с уравнението: |
|||
:<math> |
:<math> |
||
\vec{p}_m = I\vec{S} = IS\vec{n}\,, |
|||
</math> |
</math> |
||
където <math>I</math> е големината на тока, протичащ по рамката, <math>S</math> е площта на рамката, а <math>\vec{n}</math> е нормалата към площта на рамката. |
|||
Когато пробна рамка бъде поставена в магнитно поле се наблюдава завъртане на рамката в определена посока, докато магнитният ѝ момент <math>\vec{p}_m</math> се насочи по посока на магнитното поле. Ако се промени посоката на тока <math>I</math> в рамката, тя се завърта в обратна посока. |
|||
Магнитната индукция се означава с В и се измерва в [[тесла]] (Т). |
|||
Следователно магнитното поле се характеризира със сили, които създават [[момент на сила|въртящ момент]] <math>\vec{M}</math>, който действа на пробната рамка. Опитно е установено, че ''въртящият момент е максимален, когато векторът <math>\vec{p}_m</math> на рамката е перпендикулярен на посоката на магнитното поле.'' |
|||
:<math>\left[ B \right] = 1\,{\mathrm{N} \over \mathrm{Am}} = 1\,{\mathrm{Nm} \over \mathrm{Am^2}} = 1\,{\mathrm{J} \over \mathrm{Am^2}} = 1\,{\mathrm{Ws} \over \mathrm{Am^2}} = 1\,{\mathrm{Vs} \over \mathrm{m^2}} = 1\,\mathrm{T}</math> |
|||
Експериментално е установено, че ако в дадена точка на изследваното магнитно поле, създадено от тока <math>I_0</math>, се поставят различни пробни рамки с различни магнитни моменти, действащите им максимални въртящи моменти ще бъдат различни: |
|||
:<math>p_{m_1} \rightarrow M^{\max}_1</math> |
|||
⚫ | Магнитната индукция в дадена точка от полето зависи от формата на проводника, по който тече токът, източник на полето. Друго нейно свойство е, че намалява с увеличаване на разстоянието от източника и е правопропорционална на тока, който създава полето. При прав проводник, по който тече ток със сила I, големината на магнитната индукция на разстояние r e: |
||
:<math>p_{m_2} \rightarrow M^{\max}_2</math> |
|||
⚫ | |||
⚫ | |||
.........................................., |
|||
но отношението <math>\frac{M^{\max}}{p_m}</math> ще бъде едно и също за всички пробни рамки, т.е. <math>\frac{M^{\max}_1}{p_{m_1}} = \frac{M^{\max}_2}{p_{m_2}} = const.</math> Следователно това отношение не зависи от пробната рамка и е характеристика само на магнитното поле, Така се въвежда физичната величина '''магнитна индукция''' или '''индукция на магнитното поле''' <math>\vec{B}</math>, която характеризира магнитното поле във всяка точка на пространството. |
|||
Големината на магнитната индукция <math>B</math> се дефинира като максималния въртящ момент, действащ на пробна рамка с единичен магнитен момент: |
|||
⚫ | |||
B = \frac{M^{\max}}{p_m} |
|||
</math> |
|||
'''Посоката на магнитното поле''' съвпада с посоката, която сочи северния полюс на магнитната стрелка. Това е посоката и на магнитната индукция. |
|||
Векторът на магнитната индукция <math>\vec{B}</math> е свързан с въртящия момент по следния начин: |
|||
:<math> |
|||
\vec{M} = \vec{p}_m \times \vec{B} </math> или <math>M = p_mB \sin \alpha\,. |
|||
</math> |
|||
Мерната единица за магнитна индукция е [[тесла]]: <math>T</math>. Индукцията на магнитното поле е една тесла, когато то действа с магнитна сила един нютон (<math>N</math>) върху проводник с дължина един метър (<math>m</math>), по който тече ток един ампер (<math>A</math>): |
|||
⚫ | |||
⚫ | Магнитната индукция в дадена точка от полето зависи от формата на проводника, по който тече токът, източник на полето. Друго нейно свойство е, че намалява с увеличаване на разстоянието от източника и е правопропорционална на тока, който създава полето. При прав проводник, по който тече ток със сила <math>I</math>, големината на магнитната индукция на разстояние <math>r</math> e: |
||
:<math> |
|||
⚫ | |||
</math> |
</math> |
||
където <math>\ |
където <math>\mu_0 = 4\pi . 10^{-7} H/m</math> е магнитната проницаемост на вакуума. |
||
Посоката на |
Посоката на магнитната индукция можем да открием чрез правилото на дясната ръка (ако палецът сочи посоката на тока, а магнитната сила излиза перпендикулярно от дланта, опънатите пръсти сочат посоката на магнитната индукция). Представа за посоката на магнитната индукция получаваме от магнитните индукционни линии - ориентирани по посока на полето мислени линии, чиито допирателни всяка точка съвпадат с направлението на магнитната индукция. Ориентация по полето означава, че за един постоянен магнит тези линии излизат от северния и влизат в южния му полюс. Магнитните индукционни линии са затворени линии или идват от безкрайността и се втичат пак в безкрайността. Това е свързано с факта, че в природата не съществуват магнитни заряди, аналогични на електричните заряди. Поле със затворени силови линии се нарича вихрови поле. Следователно магнитното поле е вихрово поле. |
||
{{физика-мъниче}} |
{{физика-мъниче}} |
Версия от 22:01, 16 февруари 2013
Магнитната индукция е векторна величина, която характеризира магнитното поле във всяка точка от пространството.
За да се изследва магнитното поле, в него се поставя пробна рамка. Това е плосък проводников контур, по който тече ток с много малки размери в сравнение с разстоянието от тока, създаващ магнитното поле, до точката, в която се изследва това магнитно поле.
Величината, която характеризира пробната рамка, се нарича магнитен момент и се дефинира с уравнението:
където е големината на тока, протичащ по рамката, е площта на рамката, а е нормалата към площта на рамката.
Когато пробна рамка бъде поставена в магнитно поле се наблюдава завъртане на рамката в определена посока, докато магнитният ѝ момент се насочи по посока на магнитното поле. Ако се промени посоката на тока в рамката, тя се завърта в обратна посока.
Следователно магнитното поле се характеризира със сили, които създават въртящ момент , който действа на пробната рамка. Опитно е установено, че въртящият момент е максимален, когато векторът на рамката е перпендикулярен на посоката на магнитното поле.
Експериментално е установено, че ако в дадена точка на изследваното магнитно поле, създадено от тока , се поставят различни пробни рамки с различни магнитни моменти, действащите им максимални въртящи моменти ще бъдат различни:
..........................................,
но отношението ще бъде едно и също за всички пробни рамки, т.е. Следователно това отношение не зависи от пробната рамка и е характеристика само на магнитното поле, Така се въвежда физичната величина магнитна индукция или индукция на магнитното поле , която характеризира магнитното поле във всяка точка на пространството.
Големината на магнитната индукция се дефинира като максималния въртящ момент, действащ на пробна рамка с единичен магнитен момент:
Посоката на магнитното поле съвпада с посоката, която сочи северния полюс на магнитната стрелка. Това е посоката и на магнитната индукция.
Векторът на магнитната индукция е свързан с въртящия момент по следния начин:
- или
Мерната единица за магнитна индукция е тесла: . Индукцията на магнитното поле е една тесла, когато то действа с магнитна сила един нютон () върху проводник с дължина един метър (), по който тече ток един ампер ():
- .
Магнитната индукция в дадена точка от полето зависи от формата на проводника, по който тече токът, източник на полето. Друго нейно свойство е, че намалява с увеличаване на разстоянието от източника и е правопропорционална на тока, който създава полето. При прав проводник, по който тече ток със сила , големината на магнитната индукция на разстояние e:
където е магнитната проницаемост на вакуума.
Посоката на магнитната индукция можем да открием чрез правилото на дясната ръка (ако палецът сочи посоката на тока, а магнитната сила излиза перпендикулярно от дланта, опънатите пръсти сочат посоката на магнитната индукция). Представа за посоката на магнитната индукция получаваме от магнитните индукционни линии - ориентирани по посока на полето мислени линии, чиито допирателни всяка точка съвпадат с направлението на магнитната индукция. Ориентация по полето означава, че за един постоянен магнит тези линии излизат от северния и влизат в южния му полюс. Магнитните индукционни линии са затворени линии или идват от безкрайността и се втичат пак в безкрайността. Това е свързано с факта, че в природата не съществуват магнитни заряди, аналогични на електричните заряди. Поле със затворени силови линии се нарича вихрови поле. Следователно магнитното поле е вихрово поле.