물리량 중 요지자속을 차지합니다. 이 기사에서는 그것이 무엇인지, 크기를 결정하는 방법에 대해 설명합니다.

자속이란 무엇입니까?

이는 표면을 통과하는 자기장의 수준을 결정하는 양입니다. 이는 "FF"로 지정되며 필드의 강도와 이 표면을 통과하는 필드의 각도에 따라 달라집니다.

다음 공식에 따라 계산됩니다.

FF=B⋅S⋅cosα, 여기서:

• FF – 자속;
• B는 자기 유도의 크기입니다.
• S는 이 필드가 통과하는 표면적입니다.
• cosα는 표면에 대한 수직선과 흐름 사이의 각도의 코사인입니다.

SI 측정 단위는 "웨버"(Wb)입니다. 1 웨버는 1m² 면적의 표면에 수직으로 통과하는 1테슬라 필드에 의해 생성됩니다.

따라서 흐름 방향이 수직과 일치할 때 흐름이 최대이고 표면과 평행할 때 "0"과 같습니다.

흥미로운.자속 공식은 조명을 계산하는 공식과 유사합니다.

영구자석

자기장 소스 중 하나는 영구 자석입니다. 그들은 수세기 동안 알려져 왔습니다. 나침반 바늘은 자화된 철로 만들어졌으며, 고대 그리스배의 금속 부품을 끌어들이는 섬에 대한 전설이 있었습니다.

영구자석이 있어요 다양한 모양다양한 재료로 만들어졌습니다.

• 철제 제품은 가장 저렴하지만 인력이 적습니다.
• 네오디뮴 - 네오디뮴, 철 및 붕소의 합금으로 만들어졌습니다.
• 알니코는 철, 알루미늄, 니켈, 코발트의 합금입니다.

모든 자석은 양극성입니다. 이는 막대 및 말굽 장치에서 가장 두드러집니다.

막대를 중앙에 매달거나 떠다니는 나무나 폼 위에 놓으면 막대가 남북 방향으로 회전합니다. 북쪽을 가리키는 극을 북극이라고 하며 실험 기구에 파란색으로 칠해져 있으며 "N"으로 표시되어 있습니다. 남쪽을 가리키는 반대쪽은 빨간색으로 "S"로 표시되어 있습니다. 같은 극을 가진 자석은 끌어당기고 반대극을 가진 자석은 밀어냅니다.

1851년 마이클 패러데이(Michael Faraday)는 폐쇄형 유도선 개념을 제안했습니다. 이 선은 자석의 북극에서 나와 주변 공간을 통과하여 남쪽으로 들어갔다가 장치 내부의 북쪽으로 돌아갑니다. 선과 전계 강도는 극에서 가장 가깝습니다. 여기서 인력도 더 높습니다.

장치 위에 유리 조각을 놓고 그 위에 철가루를 얇은 층으로 뿌리면 자기장 선을 따라 위치하게 됩니다. 근처에 여러 장치를 배치하면 톱밥은 이들 사이의 상호 작용(인력 또는 반발)을 보여줍니다.

지구 자기장

우리 행성은 축이 12도 기울어져 있는 자석으로 상상할 수 있습니다. 이 축과 표면의 교차점을 호출합니다. 자극. 다른 자석과 마찬가지로 지구의 자력선은 북극에서 남쪽으로 이어집니다. 극 근처에서는 표면에 수직으로 흐르기 때문에 나침반 바늘을 신뢰할 수 없으므로 다른 방법을 사용해야 합니다.

"태양풍"의 입자에는 전하가 있으므로 그 주위를 이동할 때 자기장이 나타나 지구의 자기장과 상호 작용하고 이러한 입자를 힘의 선을 따라 안내합니다. 따라서 이 필드는 우주 방사선으로부터 지구 표면을 보호합니다. 그러나 극 근처에서는 이 선이 표면에 수직으로 향하고 하전 입자가 대기로 유입되어 북극광이 발생합니다.

1820년에 한스 외르스테드는 실험을 하면서 나침반 바늘에 전류가 흐르는 도체의 효과를 보았습니다. 며칠 후 앙드레 마리 앙페르는 전류가 같은 방향으로 흐르는 두 전선의 상호 인력을 발견했습니다.

흥미로운.전기 용접 중에 전류가 변하면 근처의 케이블이 움직입니다.

나중에 Ampere는 이것이 전선을 통해 흐르는 전류의 자기 유도 때문이라고 제안했습니다.

전류가 흐르는 절연 전선으로 감긴 코일에서는 개별 도체의 자기장이 서로 강화됩니다. 인력을 증가시키기 위해 코일은 개방형 강철 코어에 감겨 있습니다. 이 코어는 자화되어 철 부품이나 릴레이 및 접촉기 코어의 나머지 절반을 끌어당깁니다.

전자기 유도

자속이 변하면 도선에 전류가 유도됩니다. 이 사실은 영구 자석의 움직임, 전선의 움직임, 근처 도체의 전류 강도 변화 등 변화를 일으키는 원인에 의존하지 않습니다.

이 현상은 1831년 8월 29일 마이클 패러데이(Michael Faraday)에 의해 발견되었습니다. 그의 실험은 EMF( 기전력)는 도체로 둘러싸인 회로에 나타나는 것으로, 이 회로의 영역을 통과하는 자속의 변화율에 정비례합니다.

중요한! EMF가 발생하려면 전선이 전력선을 교차해야 합니다. 선을 따라 이동할 때는 EMF가 없습니다.

EMF가 발생하는 코일이 전기 회로에 연결되면 권선에 전류가 발생하여 인덕터에 자체 전자기장이 생성됩니다.

도체가 자기장 내에서 움직일 때 EMF가 유도됩니다. 그 방향은 와이어의 이동 방향에 따라 달라집니다. 자기 유도 방향을 결정하는 방법을 "방법"이라고합니다. 오른손».

자기장의 크기를 계산하는 것은 전기 기계 및 변압기 설계에 중요합니다.

동영상

자속

자속(기호 F)는 자기장의 강도와 범위를 측정합니다. 동일한 자기장에 직각인 영역 A를 통과하는 자속은 Ф = mHA입니다. 여기서 m은 매체의 자기 투자율이고 H는 자기장의 강도입니다. 자속 밀도는 단위 면적당 자속(기호 B)으로 N과 동일합니다. 전기 도체를 통한 자속의 변화는 전기 동력을 유도합니다.

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서적

• 자속과 그 변환, Mitkevich V.F. 우리 얘기 중이야자속에 대해서, 그리고 아직 충분히 명확하게 언급되지 않았거나 설명되지 않은 것은…

그림은 균일한 자기장을 보여줍니다. 균질이란 주어진 볼륨의 모든 지점에서 동일함을 의미합니다. 면적이 S인 표면이 필드에 배치됩니다. 자기장 선이 표면과 교차합니다.

자속의 결정:

표면 S를 통과하는 자속 Ф는 표면 S를 통과하는 자기 유도 벡터 B의 선 수입니다.

자속 공식:

여기서 α는 자기 유도 벡터 B의 방향과 표면 S의 법선 사이의 각도입니다.

자속 공식으로부터 최대 자속은 cos α = 1에 있고 이는 벡터 B가 표면 S의 법선과 평행할 때 발생합니다. 최소 자속은 cos α = 0에 있습니다. 이는 벡터 B가 표면 S의 법선에 수직일 때 발생합니다. 이 경우 벡터 B의 선은 표면 S를 교차하지 않고 따라 미끄러지기 때문입니다.

그리고 자속의 정의에 따라 주어진 표면과 교차하는 자기 유도 벡터의 선만 고려됩니다.

자속은 웨버(볼트-초) 단위로 측정됩니다. 1 wb = 1 v * s. 또한 Maxwell은 자속을 측정하는 데 사용됩니다: 1 wb = 10 8 μs. 따라서 1μs = 10 -8 vb입니다.

자속은 스칼라량입니다.

전류 자기장의 에너지

전류가 흐르는 도체 주위에는 에너지를 갖는 자기장이 있습니다. 그것은 어디에서 오는가? 전기 회로에 포함된 전류원에는 예비 에너지가 있습니다. 전기 회로를 닫는 순간 전류원은 발생하는 자기 유도 EMF의 효과를 극복하기 위해 에너지의 일부를 소비합니다. 전류 자체 에너지라고 불리는 이 에너지 부분은 자기장 형성에 사용됩니다. 자기장의 에너지는 전류의 고유 에너지와 같습니다. 전류의 자기 에너지는 회로에서 전류를 생성하기 위해 자기 유도 EMF를 극복하기 위해 전류원이 수행해야 하는 작업과 수치적으로 동일합니다.

전류에 의해 생성된 자기장의 에너지는 전류의 제곱에 정비례합니다. 전류가 멈춘 후 자기장 에너지는 어디로 가나요? - 눈에 띈다(충분히 큰 전류가 흐르는 회로를 개방하면 스파크나 아크가 발생할 수 있음)

4.1. 전자기 유도의 법칙. 자기 유도. 인덕턴스

기본 공식

· 법 전자기 유도(패러데이의 법칙):

, (39)

유도 EMF는 어디에 있습니까? 총 자속(자속 결합)은 무엇입니까?

· 회로의 전류에 의해 생성되는 자속,

회로의 인덕턴스는 어디에 있습니까?

· 자기유도에 적용되는 패러데이의 법칙

· 자기장 내에서 전류로 프레임이 회전할 때 발생하는 유도 기전력,

자기장 유도는 어디입니까? 프레임의 면적은 회전 각속도입니다.

솔레노이드 인덕턴스

, (43)

자기 상수는 어디에 있고, 물질의 투자율은 솔레노이드의 회전 수이며, 회전의 단면적은 솔레노이드의 길이입니다.

회로를 열 때 전류 강도

는 회로의 인덕턴스이고, 는 회로의 개방 시간입니다.

회로를 닫을 때 전류 강도

. (45)

휴식 시간

문제 해결의 예

예시 1.

자기장은 법칙에 따라 변한다. , 여기서 = 15mT,. 반경 = 20cm인 원형 도체 코일이 (초기 순간에) 자기장의 방향과 각도를 이루는 자기장 안에 배치됩니다. 시간 = 5초에 코일에서 발생하는 유도 EMF를 구합니다.

해결책

전자기 유도의 법칙에 따르면 코일에서 발생하는 유도 EMF는 이고 코일에 결합된 자속은 어디에 있습니까?

회전 영역은 어디에 있습니까? 자기 유도 벡터의 방향과 윤곽선의 법선 사이의 각도입니다.

숫자 값을 = 15 mT,, = 20 cm = = 0.2 m,로 대체해 보겠습니다.

계산은 다음과 같습니다 .

패러데이의 법칙에 따르면, 그렇다면, 그러나, 그러므로.

"-" 기호는 유도 EMF와 유도 전류가 시계 반대 방향으로 향함을 나타냅니다.

자기 유도

전류가 흐르는 각 도체에는 자체 자기장이 있습니다.

도체의 전류 세기가 변하면 m.field도 변합니다. 이 전류에 의해 생성된 자속이 변경됩니다. 자속의 변화로 인해 소용돌이 전기장이 발생하고 유도 EMF가 회로에 나타납니다. 이 현상을 자기 유도라고합니다. 자기 유도는 전류 강도의 변화로 인해 전기 회로에서 유도 EMF가 발생하는 현상입니다. 결과적인 EMF를 자기 유도 EMF라고합니다.

자기 유도 현상의 발현

회로 폐쇄 전기 회로에 단락이 발생하면 전류가 증가하여 코일의 자속이 증가하고 전류에 반대되는 소용돌이 전기장이 나타납니다. 코일에서 자체 유도 EMF가 발생하여 회로의 전류 증가를 방지합니다(와류 장은 전자를 억제합니다). 결과적으로 나중에 L1이 켜지고, L2보다

개방 회로 전기 회로가 열리면 전류가 감소하고 코일의 자속이 감소하며 전류처럼 향하는 와류 전기장이 나타납니다(동일한 전류 강도를 유지하려고 함). 코일에서 자체 유도 EMF가 발생하여 회로의 전류를 유지합니다. 결과적으로 꺼지면 L이 됩니다. 밝게 깜박입니다.전기 공학의 결론적으로 자기 유도 현상은 회로가 닫힐 때(전류가 점차 증가함) 및 회로가 열릴 때(전류가 즉시 사라지지 않음) 나타납니다.

인덕턴스

자기 유도 EMF는 무엇에 의존합니까? 전류는 자체 자기장을 생성합니다. 회로를 통과하는 자속은 자기장 유도(Ф ~ B)에 비례하고, 유도는 도체의 전류 세기(B ~ I)에 비례하므로 자속은 전류 세기(Ф ~ I)에 비례합니다 ). 자기 유도 EMF는 전기 회로의 전류 변화율, 도체의 특성(크기 및 모양) 및 도체가 위치한 매체의 상대 투자율에 따라 달라집니다. 도체의 크기와 모양, 도체가 위치한 환경에 대한 자기 유도 EMF의 의존성을 나타내는 물리량을 자기 유도 계수 또는 인덕턴스라고 합니다. 인덕턴스 - 물리적. 전류가 1초에 1암페어씩 변할 때 회로에서 발생하는 자기 유도 EMF와 수치적으로 동일한 값입니다. 인덕턴스는 다음 공식을 사용하여 계산할 수도 있습니다.

여기서 Ф는 회로를 통과하는 자속이고, I는 회로의 전류 강도입니다.

인덕턴스의 SI 단위:

코일의 인덕턴스는 권선 수, 코일의 크기 및 모양, 매체(코어)의 상대 투자율에 따라 달라집니다.

자기 유도 EMF

자기 유도 EMF는 회로를 켤 때 전류가 증가하는 것을 방지하고 회로가 열릴 때 전류가 감소하는 것을 방지합니다.

자기장에서 물질의 자화를 특성화하기 위해 사용됩니다. 자기모멘트(P 중 ). 이는 1테슬라 유도로 자기장 내 물질이 경험하는 기계적 토크와 수치적으로 동일합니다.

물질의 단위 부피의 자기 모멘트가 물질의 특징입니다. 자화 - 나 는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

나=아르 자형 중 /다섯 , (2.4)

어디 다섯 - 물질의 부피.

SI 시스템의 자화는 강도와 마찬가지로 다음과 같이 측정됩니다. 차량, 벡터 수량입니다.

물질의 자기 특성이 특징입니다 체적 자기 감수성 - 기음 영형 , 무차원 수량.

어떤 물체라도 유도 자기장에 놓이게 되면 안에 0 , 그러면 자화가 발생합니다. 결과적으로 신체는 유도를 통해 자체 자기장을 생성합니다. 안에 " , 이는 자화장과 상호 작용합니다.

이 경우 배지의 유도 벡터는 (안에)벡터로 구성됩니다.

비 = 비 0 + B " (벡터 기호 생략), (2.5)

어디 안에 " - 자화 물질의 자체 자기장 유도.

자체 필드의 유도는 체적 자기 민감도를 특징으로 하는 물질의 자기 특성에 의해 결정됩니다. 기음 영형 , 다음 표현식은 참입니다: 안에 " = 기음 영형 안에 0 (2.6)

나누기 중 0 식 (2.6):

안에 " /중 영형 = 기음 영형 안에 0 /중 0

우리는 다음을 얻습니다: N " = 기음 영형 N 0 , (2.7)

하지만 N " 물질의 자화를 결정한다 나 , 즉. N " = 나 , (2.7)부터:

나는 = c 영형 N 0 . (2.8)

따라서 어떤 물질이 강한 외부 자기장 안에 있으면 N 0 , 그 내부의 유도는 다음 표현식에 의해 결정됩니다.

B=B 0 + B " =m 0 N 0 +m 0 N " =m 0 (N 0 + 나)(2.9)

마지막 표현은 코어(물질)가 외부의 균일한 자기장(닫힌 토러스, 무한히 긴 솔레노이드 등)에 완전히 있을 때 엄격히 적용됩니다.

임의의 표면을 통과하는 자기 유도 벡터 B의 흐름. 벡터 B가 변하지 않는 작은 영역 dS를 통과하는 자속은 dФ = ВndS와 같습니다. 여기서 Bn은 영역 dS에 대한 법선에 대한 벡터의 투영입니다. 최종을 통한 자속 F ... ... 큰 백과사전

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서적

• 2252 UAH로 구매(우크라이나만 해당)
• 자속과 그 변환, Mitkevich V.F. 이 책에는 자속과 관련하여 항상 주의를 기울이지 않은 내용, 아직 충분히 명확하게 언급되지 않았거나 언급되지 않은 내용이 많이 포함되어 있습니다.

오른손 또는 송곳 규칙:

자기력선의 방향과 이를 생성하는 전류의 방향은 D. Maxwell이 소개한 잘 알려진 오른손 법칙 또는 송곳에 의해 상호 연결되며 다음 그림에 설명되어 있습니다.

송곳이 나무에 구멍을 뚫는 도구라는 사실을 아는 사람은 거의 없습니다. 따라서 이 규칙을 나사, 나사 또는 코르크 따개의 규칙이라고 부르는 것이 더 이해하기 쉽습니다. 하지만, 사진처럼 와이어를 잡는 것은 때로는 생명을 위협할 수도 있습니다!

자기 유도 B:

자기 유도- 강도 벡터와 유사한 자기장의 주요 기본 특성입니다. 전기장이자형. 자기 유도 벡터는 항상 자력선에 접선 방향으로 향하며 그 방향과 강도를 나타냅니다. B = 1T의 자기 유도 단위는 자기 유도로 간주됩니다. 균일한 필드, 길이가 다음과 같은 도체 섹션의 경우 엘= 1m, 현재 강도 포함 나= 1 A, 필드 측면에서 작용 최대 힘 암페어 - 에프= 1 H. 암페어 힘의 방향은 왼손 법칙에 의해 결정됩니다. CGS 시스템에서 자기장 유도는 가우스(G)로 측정되고, SI 시스템에서는 테슬라(T)로 측정됩니다.

자기장 강도 H:

자기장의 또 다른 특징은 긴장, 이는 정전기학의 전기 변위 벡터 D와 유사합니다. 공식에 의해 결정됩니다:

자기장 강도는 벡터량이며 정량적 특성자기장에 의존하지 않으며 자기적 성질환경. CGS 시스템에서 자기장 강도는 에르스텟(Oe) 단위로 측정되고, SI 시스템에서는 미터당 암페어(A/m) 단위로 측정됩니다.

자속 F:

자속 F - 스칼라 물리량, 폐쇄 회로를 관통하는 자기 유도 선의 수를 나타냅니다. 고려해 봅시다 특별한 경우. 안에 균일한 자기장, 유도 벡터의 크기는 ∣B ∣와 같습니다. 편평한 폐쇄 루프영역 S. 윤곽 평면에 대한 법선 n은 자기 유도 벡터 B의 방향과 각도 α를 만듭니다. 표면을 통과하는 자속은 다음 관계식에 의해 결정되는 양 Ф입니다.

일반적으로 자속은 유한한 표면 S를 통과하는 자기 유도 벡터 B의 적분으로 정의됩니다.

닫힌 표면을 통과하는 자속이 0이라는 점은 주목할 가치가 있습니다(자기장에 대한 가우스의 정리). 이는 자기력선이 어느 곳에서도 끊어지지 않음을 의미합니다. 자기장은 소용돌이 성질을 가지고 있으며, 또한 자기장을 생성하는 자기 전하의 존재는 불가능합니다. 전기요금전기장을 생성합니다. SI에서는 자속의 단위가 Weber(Wb)이고, CGS 시스템에서는 Maxwell(Mx)입니다. 1Wb = 108μs.

인덕턴스의 정의:

인덕턴스 - 사이의 비례 계수 감전, 임의의 흐름 폐쇄 루프, 그리고 표면을 통해 이 전류에 의해 생성된 자속, 그 가장자리가 이 회로입니다.

그렇지 않으면 인덕턴스는 자기 유도 공식의 비례 계수입니다.

SI 단위에서 인덕턴스는 헨리(H)로 측정됩니다. 전류가 초당 1암페어씩 변할 때 1볼트의 자기 유도 기전력이 회로 단자에 나타나면 회로의 인덕턴스는 1헨리입니다.

"인덕턴스"라는 용어는 1886년 독학한 영국 과학자 올리버 헤비사이드(Oliver Heaviside)에 의해 만들어졌습니다. 간단히 말해서, 인덕턴스는 전기장의 커패시턴스와 동일한 자기장에 에너지를 축적하는 전류 운반 도체의 특성입니다. 이는 전류의 크기에 의존하지 않고 전류를 전달하는 도체의 모양과 크기에만 의존합니다. 인덕턴스를 높이기 위해 도체가 감겨 있습니다. 코일, 그 계산은 프로그램 전용입니다