DEFINICIÓN

Vector de flujo de inducción magnética(o flujo magnético) (dФ) en el caso general, a través de un área elemental se denomina cantidad física escalar, que es igual a:

donde es el ángulo entre la dirección del vector de inducción magnética () y la dirección del vector normal () al sitio dS ().

Con base en la fórmula (1), el flujo magnético a través de una superficie arbitraria S se calcula (en el caso general) como:

El flujo magnético de un campo magnético uniforme a través de una superficie plana se puede encontrar como:

Para un campo uniforme, una superficie plana ubicada perpendicular al vector de inducción magnética, el flujo magnético es:

El flujo del vector de inducción magnética puede ser negativo y positivo. Esto se debe a la elección de una dirección positiva. Muy a menudo, el flujo del vector de inducción magnética está asociado con el circuito a través del cual fluye la corriente. En este caso, la dirección positiva de la normal al contorno está asociada con la dirección del flujo de corriente por la regla del cardán derecho. Entonces, el flujo magnético creado por el bucle de corriente a través de la superficie delimitada por este bucle es siempre mayor que cero.

La unidad de medida del flujo de inducción magnética en el sistema internacional de unidades (SI) es Weber (Wb). La fórmula (4) se puede utilizar para determinar la unidad de medida del flujo magnético. Un Weber se llama flujo magnético que atraviesa una superficie plana de un área de 1 metro cuadrado, colocada perpendicular a las líneas de fuerza de un campo magnético uniforme:

Teorema de Gauss para un campo magnético

El teorema de Gauss para el flujo de un campo magnético refleja el hecho de que no existen cargas magnéticas, por lo que las líneas de inducción magnética siempre están cerradas o van al infinito, no tienen principio ni fin.

El teorema de Gauss para el flujo magnético se formula de la siguiente manera: El flujo magnético a través de cualquier superficie cerrada (S) es cero. En forma matemática, este teorema se escribe de la siguiente manera:

Resulta que los teoremas de Gauss para los flujos del vector de inducción magnética () y la fuerza del campo electrostático (), a través de una superficie cerrada, difieren de manera fundamental.

Ejemplos de resolución de problemas

EJEMPLO 1

Ejercicio Calcule el flujo del vector de inducción magnética a través del solenoide, que tiene N vueltas, longitud del núcleo l, área de sección transversal S, permeabilidad magnética del núcleo. La corriente que fluye a través del solenoide es I.
Solución El campo magnético dentro del solenoide puede considerarse uniforme. La inducción magnética se puede encontrar fácilmente utilizando el teorema de la circulación del campo magnético y eligiendo como circuito cerrado (la circulación del vector por el que consideraremos (L)) un circuito rectangular (cubrirá todas las N vueltas). Luego escribimos (tenemos en cuenta que fuera del solenoide el campo magnético es cero, además, donde el contorno L es perpendicular a las líneas de inducción magnética B = 0):

En este caso, el flujo magnético a través de una vuelta del solenoide es ():

El flujo total de inducción magnética que atraviesa todos los giros:
Respuesta

EJEMPLO 2

Ejercicio ¿Cuál será el flujo de inducción magnética a través de un marco cuadrado, que se encuentra en el vacío en el mismo plano con un conductor recto infinitamente largo con corriente (Fig. 1)? Los dos lados del marco son paralelos al cable. La longitud del lado del marco es b, la distancia desde uno de los lados del marco es c.

Solución La expresión mediante la cual se puede determinar la inducción magnética se considerará conocida (ver Ejemplo 1 de la sección "Unidad de medida de inducción magnética"):


Momento dipolo eléctrico
Carga eléctrica
Inducción eléctrica
Campo eléctrico
Potencial electrostático Ver también: Portal: Física

Flujo magnético- cantidad física igual al producto del módulo del vector de inducción magnética \ vec B sobre el área S y el coseno del ángulo α entre vectores \ vec B y normal \ mathbf (n)... Fluir \ Phi_B como la integral del vector de inducción magnética \ vec B a través de la superficie del extremo S definido a través de la integral sobre la superficie:

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Además, el elemento vectorial d Sárea de superficie S definido como

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Cuantificación de flujo magnético

Los valores del flujo magnético Φ que atraviesa

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Enlaces

Un extracto que caracteriza el flujo magnético.

"C" est bien, mais ne demenagez pas de chez le prince Vasile. Il est bon d "avoir un ami comme le prince", dijo, sonriendo al príncipe Vasily. - J "en sais quelque eligió. N" est ce pas? [Esto es bueno, pero no se mueva del príncipe Vasily. Es bueno tener un amigo así. Sé un par de cosas sobre esto. ¿No es así?] Y todavía eres muy joven. Necesitas un consejo. No estás enojado conmigo porque estoy usando los derechos de las ancianas. - Se calló, ya que las mujeres siempre están en silencio, esperando algo después de que dicen sobre sus años. - Si te casas, entonces otro asunto. - Y los reunió en una sola mirada. Pierre no miró a Helene y ella no lo miró a él. Pero ella todavía estaba terriblemente cerca de él. Murmuró algo y se sonrojó.
Al regresar a casa, Pierre no pudo dormir durante mucho tiempo, pensando en lo que le había sucedido. ¿Lo que le sucedió? Nada. Solo se dio cuenta de que la mujer que conoció de niño, de la que dijo distraídamente: "sí, es buena", cuando le dijeron que Helen era hermosa, se dio cuenta de que esa mujer podía pertenecerle.
"Pero ella es estúpida, yo mismo dije que era estúpida", pensó. - Hay algo repugnante en la sensación que ella despertó en mí, algo prohibido. Me dijeron que su hermano Anatole estaba enamorado de ella y ella estaba enamorada de él, que había toda una historia y que Anatole fue enviado lejos de esto. Su hermano es Hipólito ... Su padre es el príncipe Vasily ... Esto no está bien ”, pensó; y al mismo tiempo que razonaba de esta manera (estos argumentos seguían sin terminar), se sorprendió sonriendo y se dio cuenta de que del primero surgía otra serie de argumentos, que al mismo tiempo pensaba en su insignificancia y soñaba con cómo ella será su esposa, cómo puede amarlo, cómo puede ser completamente diferente y cómo todo lo que él pensó y escuchó sobre ella podría ser falso. Y volvió a verla no como una especie de hija del príncipe Vasily, sino que vio todo su cuerpo, solo cubierto por un vestido gris. "Pero no, ¿por qué no se me ocurrió antes este pensamiento?" Y de nuevo se dijo a sí mismo que era imposible; que algo repugnante, antinatural, como le parecía, sería deshonesto en este matrimonio. Recordó sus palabras y puntos de vista anteriores y las palabras y puntos de vista de quienes los vieron juntos. Recordó las palabras y los puntos de vista de Anna Pavlovna cuando ella le habló sobre la casa, recordó miles de insinuaciones de este tipo del príncipe Vasily y otros, y se horrorizó de que no se hubiera atado con algo en la realización de tal hecho, que obviamente no era bueno y lo que no debería hacer. Pero al mismo tiempo, como él mismo expresó esta decisión, desde el otro lado del alma, su imagen emergió con toda su belleza femenina.

En el mes de noviembre de 1805, el príncipe Vasily tuvo que acudir a una auditoría en cuatro provincias. Organizó esta cita para él mismo para estar al mismo tiempo en sus propiedades desorganizadas, y llevar consigo (en la ubicación de su regimiento) a su hijo Anatole, junto con él, llamar al príncipe Nikolai Andreevich Bolkonsky para casarse con su hijo de la hija de este anciano rico. Pero antes de irse y estos nuevos asuntos, el príncipe Vasily tuvo que resolver los asuntos con Pierre, quien, sin embargo, recientemente había pasado días enteros en casa, es decir, con el príncipe Vasily, con quien vivía, era ridículo, agitado y estúpido (como debería estar enamorado) en presencia de Helene, pero aún así no se propuso.

Entre las cantidades físicas, el flujo magnético ocupa un lugar importante. Este artículo explica qué es y cómo determinar su valor.

¿Qué es el flujo magnético?

Es una cantidad que determina el nivel del campo magnético que atraviesa la superficie. Se denomina "FF" y depende de la intensidad del campo y del ángulo de paso del campo a través de esta superficie.

Se calcula mediante la fórmula:

ФФ = B⋅S⋅cosα, donde:

  • ФФ - flujo magnético;
  • B es el valor de la inducción magnética;
  • S es el área de la superficie a través de la cual pasa este campo;
  • cosα es el coseno del ángulo entre la perpendicular a la superficie y el flujo.

La unidad de medida del SI es weber (Wb). 1 weber se crea mediante un campo de 1 T perpendicular a una superficie de 1 m².

Así, el caudal es máximo cuando su dirección coincide con la vertical y es igual a “0” si es paralelo a la superficie.

Interesante. La fórmula del flujo magnético es similar a la fórmula para calcular la iluminación.

Magnetos permanentes

Los imanes permanentes son una de las fuentes del campo. Se conocen desde hace muchos siglos. La aguja de una brújula estaba hecha de hierro magnetizado, y en la antigua Grecia existía una leyenda sobre una isla que atraía partes metálicas de barcos.

Los imanes permanentes vienen en varias formas y están hechos de diferentes materiales:

  • hierro: el más barato, pero tiene un poder menos atractivo;
  • neodimio: de una aleación de neodimio, hierro y boro;
  • alnico es una aleación de hierro, aluminio, níquel y cobalto.

Todos los imanes son bipolares. Esto es más notorio en los dispositivos de varilla y herradura.

Si la varilla se suspende en el medio o se coloca sobre una pieza flotante de madera o espuma, se desplegará en dirección norte-sur. El polo que apunta hacia el norte se llama polo norte y está pintado de azul en los instrumentos de laboratorio y se designa con “N”. El opuesto, orientado al sur, es rojo y está etiquetado como "S". Los imanes del mismo nombre se atraen y, al contrario, se repelen.

En 1851, Michael Faraday propuso el concepto de líneas cerradas de inducción. Estas líneas salen del polo norte del imán, atraviesan el espacio circundante, entran al sur y regresan al norte dentro del dispositivo. Los más cercanos son las líneas y la intensidad de campo en los polos. La fuerza de atracción también es mayor aquí.

Si coloca un trozo de vidrio en el dispositivo y vierte limaduras de hierro en la parte superior con una capa delgada, se ubicarán a lo largo de las líneas del campo magnético. Cuando varios dispositivos se ubican uno al lado del otro, el aserrín mostrará la interacción entre ellos: atracción o repulsión.

Campo magnético de la tierra

Nuestro planeta se puede imaginar como un imán, cuyo eje está inclinado 12 grados. Las intersecciones de este eje con la superficie se denominan polos magnéticos. Como ocurre con cualquier imán, las líneas de fuerza de la Tierra van del Polo Norte al Polo Sur. Cerca de los polos, corren perpendiculares a la superficie, por lo que allí la aguja de la brújula no es confiable y hay que usar otros métodos.

Las partículas del "viento solar" tienen carga eléctrica, por lo tanto, al moverse a su alrededor, aparece un campo magnético, interactuando con el campo de la Tierra y dirigiendo estas partículas a lo largo de las líneas de fuerza. Por tanto, este campo protege la superficie terrestre de la radiación cósmica. Cerca de los polos, sin embargo, estas líneas son perpendiculares a la superficie y las partículas cargadas entran a la atmósfera, provocando la aurora boreal.

En 1820, Hans Oersted, realizando experimentos, vio el efecto de un conductor a través del cual fluye una corriente eléctrica en la aguja de una brújula. Unos días después, André-Marie Ampere descubrió la atracción mutua de dos cables, a través de los cuales fluía una corriente en la misma dirección.

Interesante. Durante la soldadura eléctrica, los cables cercanos se mueven cuando cambia la intensidad de la corriente.

Más tarde, Ampere sugirió que esto se debe a la inducción magnética de la corriente que fluye a través de los cables.

En una bobina enrollada con un cable aislado a través del cual fluye una corriente eléctrica, los campos de los conductores individuales se refuerzan entre sí. Para aumentar la fuerza de atracción, la bobina se enrolla en un núcleo de acero abierto. Este núcleo está magnetizado y atrae partes de hierro o la otra mitad del núcleo en relés y contactores.

Inducción electromagnética

Cuando cambia el flujo magnético, se induce una corriente eléctrica en el cable. Este hecho no depende de qué causa este cambio: el movimiento del imán permanente, el movimiento del cable o un cambio en la fuerza de la corriente en un conductor cercano.

Este fenómeno fue descubierto por Michael Faraday el 29 de agosto de 1831. Sus experimentos mostraron que la EMF (fuerza electromotriz) que aparece en un circuito delimitado por conductores es directamente proporcional a la tasa de cambio del flujo que pasa a través del área de este circuito.

¡Importante! Para que se produzca EMF, el cable debe cruzar las líneas de fuerza. Al moverse a lo largo de las líneas, no hay fem.

Si la bobina en la que se produce la EMF está incluida en un circuito eléctrico, entonces surge una corriente en el devanado, que crea su propio campo electromagnético en el inductor.

Cuando un conductor se mueve en un campo magnético, se induce un EMF en él. Su direccionalidad depende de la dirección de movimiento del cable. El método por el cual se determina la dirección de la inducción magnética se denomina "método de la mano derecha".

Calcular la magnitud del campo magnético es importante para el diseño de máquinas eléctricas y transformadores.

Video

Regla de mano derecha o cardán:

La dirección de las líneas de fuerza del campo magnético y la dirección de la corriente que lo crea están interconectadas por la conocida regla de la mano derecha o cardán, que fue introducida por D. Maxwell y está ilustrada por las siguientes figuras:

Pocas personas saben que un cardán es una herramienta para perforar y perforar agujeros en un árbol. Por lo tanto, es más comprensible llamar a esta regla la regla de un tornillo, tornillo o sacacorchos. Sin embargo, agarrar el cable como se muestra a veces es potencialmente mortal.

Inducción magnética B:

Inducción magnética- es la principal característica fundamental del campo magnético, similar al vector de la intensidad del campo eléctrico E. El vector de inducción magnética es siempre tangencial a la línea magnética y muestra su dirección y fuerza. Para una unidad de inducción magnética en B = 1T, se toma la inducción magnética de un campo uniforme, en el cual una sección de un conductor con una longitud de l= 1 m, con una corriente en I= 1 A, la fuerza máxima en amperios actúa desde el lado del campo - F= 1 H. La dirección de la fuerza en amperios está determinada por la regla de la mano izquierda. En el sistema CGS, la inducción magnética del campo se mide en gauss (G), en el sistema SI, en tesla (T).

Intensidad del campo magnético H:

Otra característica del campo magnético es tensión, que es análogo al vector de desplazamiento eléctrico D en electrostática. Determinado por la fórmula:

La intensidad del campo magnético es una cantidad vectorial, es una característica cuantitativa del campo magnético y no depende de las propiedades magnéticas del medio. En el sistema CGS, la intensidad del campo magnético se mide en oersteds (Oe), en el sistema SI, en amperios por metro (A / m).

Flujo magnético Ф:

El flujo magnético Ф es una cantidad física escalar que caracteriza el número de líneas de inducción magnética que penetran en un circuito cerrado. Consideremos un caso especial. V campo magnético uniforme, cuyo módulo del vector de inducción es igual a ∣В ∣, se coloca circuito cerrado planoárea S. Normal n al plano del contorno forma un ángulo α con la dirección del vector de inducción magnética B. El flujo magnético a través de la superficie se llama valor de Ф, determinado por la relación:

En el caso general, el flujo magnético se define como la integral del vector de inducción magnética B a través de la superficie finita S.

Vale la pena señalar que el flujo magnético a través de cualquier superficie cerrada es cero (teorema de Gauss para campos magnéticos). Esto significa que las líneas de fuerza del campo magnético no se rompen en ninguna parte, es decir el campo magnético tiene naturaleza de vórtice, y también que es imposible que existan cargas magnéticas que crearían un campo magnético de la misma manera que las cargas eléctricas crean un campo eléctrico. En SI, la unidad de flujo magnético es Weber (Wb), en el sistema CGS - Maxwell (Mks); 1 Wb = 10 8 Mks.

Definición de inductancia:

La inductancia es el coeficiente de proporcionalidad entre la corriente eléctrica que fluye en cualquier circuito cerrado y el flujo magnético creado por esta corriente a través de la superficie, cuyo borde es este circuito.

De lo contrario, la inductancia es el coeficiente de proporcionalidad en la fórmula de autoinducción.

En unidades SI, la inductancia se mide en Henry (H). El circuito tiene una inductancia de un henry, si, cuando la corriente cambia en un amperio por segundo, un EMF de autoinducción de un voltio aparecerá en los terminales del circuito.

El término "inductancia" fue acuñado por Oliver Heaviside, un científico autodidacta inglés, en 1886. En pocas palabras, la inductancia es la propiedad de un conductor portador de corriente para almacenar energía en un campo magnético, equivalente a la capacitancia de un campo eléctrico. No depende de la magnitud de la corriente, sino solo de la forma y el tamaño del conductor portador de corriente. Para aumentar la inductancia, el conductor se enrolla en bobinas, cuyo cálculo se dedica al programa

FLUJO MAGNÉTICO

FLUJO MAGNÉTICO(símbolo F), una medida de la fuerza y ​​extensión del CAMPO MAGNÉTICO. El flujo a través del área A en ángulo recto al mismo campo magnético es Ф = mHA, donde m es la PERMEABILIDAD magnética del medio y H es la intensidad del campo magnético. La densidad de flujo magnético es el flujo por unidad de área (símbolo B), que es igual a H. El cambio en el flujo magnético a través de un conductor eléctrico induce una FUERZA DE MOVIMIENTO ELÉCTRICA.


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Vea qué es "FLUJO MAGNÉTICO" en otros diccionarios:

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    Flujo magnético- valor escalar igual al flujo de inducción magnética ... Fuente: INGENIERÍA ELÉCTRICA. TÉRMINOS Y DEFINICIONES DE CONCEPTOS BÁSICOS. GOST R 52002 2003 (aprobado por la Resolución de la Norma Estatal de la Federación de Rusia de 09.01.2003 N 3 st) ... Terminología oficial

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    Electrodinámica clásica ... Wikipedia

    flujo magnético-, flujo de inducción magnética flujo del vector de inducción magnética a través de cualquier superficie. Para una superficie cerrada, el flujo magnético total es cero, lo que refleja la naturaleza solenoidal del campo magnético, es decir, la ausencia en la naturaleza ... Diccionario enciclopédico de metalurgia

    Flujo magnético- 12. Flujo magnético Flujo de inducción magnética Fuente: GOST 19880 74: Ingeniería eléctrica. Conceptos básicos. Términos y definiciones documento original 12 magnético en ... Diccionario-libro de referencia de términos de documentación normativa y técnica

Libros

  • Flujo magnético y su transformación, Mitkevich V.F .. Este libro contiene muchas cosas a las que no siempre se les presta la debida atención cuando se trata de flujos magnéticos, y que aún no se han establecido con suficiente claridad o no ...