Магнітний потік

Електромагнітну індукцію можна спостерігати у двох випадках: коли провідник рухається в однорідному магнітному полі або коли нерухомий провідник знаходиться в магнітному полі, індукція якого змінюється з часом. Зрозуміло, що на практиці це трапляється не часто. Ймовірніші випадки, коли одночасно змінюються як координати провідника, так і індукція магнітного поля. Прикладом може бути рух провідника в неоднорідному магнітному полі, коли змінюються не тільки координати провідника, а й індукція магнітного поля. Якщо в цьому разі розрахунки вести так, як описано в попередніх параграфах, то вони будуть складними і громіздкими. Тому для спрощення опису різних випадків електромагнітної індукції у фізиці було введено фізичну величину, яка одночасно залежить і від індукції магнітного поля, і від характеристик стану провідника. Ця величина одержала назву магнітного потоку.

Магнітний потік — узагальнене поняття, яке характеризує магнітне поле
Уявімо провідник у вигляді замкнутого кільця, що знаходиться в однорідному магнітному полі (мал. 1.12, а). Приведемо кільце в рух у площині, перпендикулярній до ліній індукції магнітного поля. При цьому кільце виходитиме з магнітного поля, кількість ліній індукції магнітного поля, які проходять через нього, зменшуватиметься, і в кільці виникатиме індукційний струм (див. мал. 1.12, б).

Якщо кільце провідника розмістити у магнітному полі, індукція якого змінюється, то кількість ліній індукції магнітного поля через контур буде змінюватися (густина ліній пропорційна індукції магнітного поля), і в провіднику також виникатиме електричний струм (мал. 1.13). У першому випадку змінювалася площа частини витка, яка знаходилася в магнітному полі. Обидва описані приклади можна пояснити простіше, якщо для кожного з них враховувати добуток площі кільця на значення індукції магнітного поля. В обох випадках цей добуток змінювався.

Магнітний потік залежить не тільки від модуля магнітної індукції поля та площі контуру, а й від кута, який утворюють нормаль (перпендикуляр) до площини витка і вектор індукції магнітного поля (мал. 1.14).

Тому в математичній формі значення магнітного потоку в загальному випадку записується формулою
, де Ф — магнітний потік; В — модуль магнітної індукції поля; a — кут між нормаллю до площини контура і індукцією магнітного поля. Аналіз формули показує, що мінімальне значення магнітного потоку буде за a= 90°, коли площина контура паралельна лініям індукції магнітного поля. Якщо ж a = 0, то магнітний потік буде максимальним.
Добуток площі замкнутого контура на модуль індукції магнітного поля, в якому він знаходиться, та косинус кута між індукцією та нормаллю до площини контура, називають магнітним потоком, або потоком індукції магнітного поля. Магнітний потік є скалярною фізичною величиною і має окрему одиницю вимірювання. Цю одиницю можна взяти з означення. Якщо індукція магнітного поля 1 Тл, а площа контура, крізь який проходить магнітний потік, 1 м², то магнітний потік дорівнює 1 веберу (1Вб):

1 Вб = 1 Тл • 1 м².

Будь-які зміни індукції магнітного поля чи площі контуру приводять до зміни магнітного потоку і викликають явище електромагнітної індукції. Отже, будь-яка зміна магнітного потоку зумовлює виникнення електричного струму в замкнутому провідному контурі. З урахуванням закону Ома для замкнутого кола останній висновок можна записати так:
будь-яка зміна магнітного потоку приводить до виникнення ЕРС індукції.

Дата добавления: 2014-01-06