Strumienie magnetyczne to wyimaginowane linie przenikające przez materiał, gdy są utrzymywane w polu elektromagnetycznym lub magnetycznym. Strumień magnetyczny i powierzchnia są współzależne.
Strumień magnetyczny i natężenie pola zależą od powierzchni materiału przewodzącego i są liniowo zależne od powierzchni. Wraz ze wzrostem powierzchni materiału przewodzącego zwiększa się również strumień magnetyczny przez przewodnik.
Jak strumień magnetyczny ma się do powierzchni?
Strumień magnetyczny przez materiał utrzymywany w polu będzie tym większy, im powierzchnia przewodnika będzie większa.
Strumień magnetyczny przenikający przez materiał przewodzący będzie się zwiększał, im większa będzie powierzchnia materiału utrzymywanego w polu. Stąd strumień magnetyczny jest wprost proporcjonalny do powierzchni materiału wraz z polem magnetycznym.
Pole magnetyczne jest bezpośrednio związane z powierzchnią przewodnika zależnością,
Tutaj A to obszar, przez który przechodzą linie pola magnetycznego, B to pole magnetyczne, a θ to kąt między kierunkiem pola magnetycznego a liniami strumienia magnetycznego.
Czy strumień magnetyczny zależy od powierzchni?
Strumień magnetyczny zależy od powierzchni, ponieważ strumień przez materiał wzrasta, gdy powierzchnia materiału jest większa.
Strumień magnetyczny jest bardzo istotną koncepcją określania strumienia magnetycznego netto przez materiał i zależy bezpośrednio od obszaru. Im większa powierzchnia przewodnika, tym więcej strumienia będzie mogło przeniknąć przez materiał.
Jak znaleźć strumień magnetyczny z obszaru?
Strumień magnetyczny jest całką pola magnetycznego w jednostce powierzchni.
Strumień magnetyczny z obszaru można znaleźć, znając natężenie pola magnetycznego w regionie i całkowitą powierzchnię przewodnika. Strumień magnetyczny przez ten przewodnik jest iloczynem obu.
Rozważmy płaszczyznę przewodzącą w obszarze pola magnetycznego. Niech da będzie małym elementem o powierzchni jednego metra kwadratowego. Linie całkowitego pola magnetycznego dφ przechodzą przez ten mały element da w kierunku tworzącym kąt θ, jak pokazano na poniższym rysunku.
Strumień magnetyczny przechodzący przez obszar jednostkowy jest całkowitą wielokrotnością pola magnetycznego w obszarze i badanym obszarze da. Stąd strumień magnetyczny jest określony zależnością,
Pole magnetyczne jest pojęciem powszechnym, ponieważ nie jest zmienne w tej sytuacji, stąd powyższe równanie możemy zapisać jako:
Całka da to całkowita powierzchnia materiału w polu magnetycznym. Rozwiązując całkę otrzymujemy:
Tutaj θ jest kątem, jaki tworzą linie pola magnetycznego z kierunkiem pola.
Jeżeli linie pola są prostopadłe do kierunku pola magnetycznego, to θ=0 i stąd otrzymujemy powyższe wyrażenie jako,
φ=BA
Pole magnetyczne jest iloczynem wytworzonego pola magnetycznego i obszaru przewodnika, przez który przechodzą linie pola magnetycznego. To równanie podaje związek między strumieniem magnetycznym a obszarem.
Jak zmienia się strumień magnetyczny wraz z obszarem?
Pole magnetyczne zmienia się w zależności od obszaru materiału magnesującego.
Ponieważ strumień magnetyczny jest bezpośrednio zależny od powierzchni materiału przewodzącego w polu, pole magnetyczne zmniejszy się, jeśli konfiguracja materiału zostanie zmniejszona i wzrośnie, jeśli powierzchnia materiału przewodzącego zostanie zwiększona.
Siła pola magnetycznego wzrasta, gdy zwiększa się strumień magnetyczny przenikający przez jednostkę powierzchni materiału. Zależy to wyraźnie od rodzaju materiału magnetycznego utrzymywanego w polu. Materiał ferromagnetyczny pozwoli na większy strumień magnetyczny przez materiał, ponieważ dipole magnetyczne są łatwo ułożone w kierunku pola magnetycznego.
Jak znaleźć obszar strumienia magnetycznego?
Powierzchnia strumienia magnetycznego to całkowita powierzchnia materiału, przez którą przenika strumień magnetyczny.
Pole strumienia magnetycznego to stosunek strumienia magnetycznego przez pole podzielone przez całkowite pole magnetyczne. Pole strumienia magnetycznego można również obliczyć z strumienia magnetycznego przepływającego przez materiał podzielonego przez gęstość strumienia magnetycznego przez jednostkę powierzchni.
Wiemy, że gęstość strumienia magnetycznego to całkowita liczba linii pola magnetycznego poruszających się po jednostkowej powierzchni przewodnika. Daje to wzór,
Tutaj,
jest gęstością strumienia magnetycznego przez jednostkę powierzchni, φ jest strumieniem magnetycznym, a A jest powierzchnią materiału.
Stąd obszar można obliczyć, jeśli znamy gęstość strumienia magnetycznego w jednostce powierzchni i strumień netto przez materiał, modyfikując powyższy wzór jako:
Pole strumienia magnetycznego to stosunek strumienia magnetycznego do gęstości strumienia magnetycznego przez jednostkę powierzchni.
Wykres pola magnetycznego w funkcji strumienia
Strumień magnetyczny jest wprost proporcjonalny do powierzchni materiału, a zatem wraz ze wzrostem powierzchni materiału strumień magnetyczny musi się zwiększać. Im większa powierzchnia, tym bardziej strumień magnetyczny przenika przez materiał.
Stąd wykres strumienia magnetycznego w funkcji powierzchni wygląda tak, jak pokazano poniżej:
Wykres wyraźnie pokazuje zależność między strumieniem magnetycznym a obszarem. Ponieważ powierzchnia materiału magnesującego jest większa, to pozwoli na przenikanie przez nią coraz większego strumienia magnetycznego. A zatem strumień magnetyczny przez materiał wzrośnie.
Gęstość pola magnetycznego nie zmieni się wraz z powiększeniem powierzchni materiału. Indukcja magnetyczna dla konkretnego materiału wytwarzającego stałe pole magnetyczne pozostanie stała. Natomiast strumień magnetyczny przechodzący przez materiał będzie się zmieniał.
Załóżmy, że pole magnetyczne wytwarzane przez pewien materiał magnesujący wynosi 2T. Różne płaskie arkusze zmiennych obszarów tego samego materiału są utrzymywane w tym samym obszarze elektromagnetycznym i obliczany jest strumień magnetyczny przez materiał. Stwierdzono, że linie strumienia magnetycznego pozostają równoległe do kierunku pola magnetycznego.
Odnotowano następujące dane,
| Powierzchnia (m2) | Strumień magnetyczny (Wb) |
| 1 | 2 |
| 2 | 4 |
| 3 | 6 |
| 4 | 8 |
| 5 | 10 |
Narysujmy teraz wykres pola magnetycznego v/s korzystając z powyższych danych i zrozummy tę koncepcję.
Tutaj znajduje się wykres strumienia magnetycznego i pola powierzchni każdego arkusza płaskiego utrzymywanego w obszarze pola magnetycznego. Wykres pokazuje, że strumień magnetyczny rośnie liniowo wraz z obszarem. Wraz ze wzrostem natężenia pola magnetycznego zwiększa się całkowita ilość strumienia przenikającego przez obszar.
Ile wynosi strumień magnetyczny przez jednostkę powierzchni przewodnika, jeśli pole magnetyczne wynosi B0a2? Zauważ, że a to obszar, a B0 jest początkowe pole magnetyczne?
Dany: B=B0a2
A=1m2
Strumień magnetyczny przez obszar jednostki można obliczyć za pomocą wyrażenia:
Podstawiając wartość B w wyrażeniu, otrzymujemy:
Wyjmując wspólny termin z całki, mamy,
Rozwiązując powyższą całkę otrzymujemy:
Podstawiając wartość do area, otrzymujemy:
Stąd, strumień magnetyczny stanowi jedną trzecią początkowego pola magnetycznego.
Jakie jest pole magnetyczne, jeśli strumień magnetyczny przepływający przez obszar 0.16 m2 wynosi 1 Wb?
Dany: A = 0.16m2
φ = 1 Wb
Strumień magnetyczny jest powiązany z polem magnetycznym równaniem:
φ = BA
Tutaj φ to strumień magnetyczny, A to obszar, a B to strumień magnetyczny.
Stąd wyrażenie do obliczenia pola magnetycznego ze strumienia magnetycznego to:
B=φ/A
Zastępując wartości w tym wyrażeniu, otrzymujemy:
Rozwiązując to dalej, otrzymujemy:
B=6.25 T
Stąd pole magnetyczne, w którym przechowywany jest materiał, jest 6.25 T.
Wnioski
Strumień magnetyczny jest bezpośrednio zależny od powierzchni materiału magnesującego. Całkowita liczba strumienia magnetycznego wchodzącego do przewodnika w stałym polu magnetycznym zmienia się wraz z jego powierzchnią. Jeśli powierzchnia przewodnika zostanie powiększona, strumień magnetyczny przez przewodnik wzrośnie. Strumień magnetyczny wzrasta liniowo wraz z obszarem.
Przeczytaj także:
- Jest cieczą magnetyczną
- Czy lustro jest magnetyczne
- Czy pole magnetyczne się zmienia
- Jak zwiększyć siłę pola magnetycznego
- Czy piasek jest magnetyczny
- Czy pole magnetyczne jest wektorem
- Czy atrament jest magnetyczny
- Czy cynk jest magnetyczny
- Czy strumień magnetyczny jest ujemny?
- Czy krypton jest magnetyczny
Cześć, jestem Akshita Mapari. Zrobiłem mgr. w fizyce. Pracowałem przy projektach takich jak Modelowanie numeryczne wiatrów i fal podczas cyklonu, Fizyka zabawek i zmechanizowanych maszyn dreszczowych w parkach rozrywki w oparciu o mechanikę klasyczną. Ukończyłem kurs na Arduino i zrealizowałem kilka mini projektów na Arduino UNO. Zawsze lubię odkrywać nowe obszary w dziedzinie nauki. Osobiście uważam, że nauka jest bardziej entuzjastyczna, gdy uczy się ją kreatywnie. Poza tym lubię czytać, podróżować, brzdąkać na gitarze, identyfikować skały i warstwy, fotografować i grać w szachy.