Законът на Ампер се използва за установяване на единицата за сила на тока - ампер.
Ампер - силата на тока с постоянна величина, който, преминавайки през два успоредни праволинейни проводника с безкрайна дължина и незначително напречно сечение, разположени на разстояние един метър, един от друг във вакуум, предизвиква сила между тези проводници.
 ,
|
(2.4.1) |
Тук ; ; ; 
От тук определяме размерността и големината в SI.
, Следователно
, или 
.
От закона на Био-Савар-Лаплас, за праволинеен проводник с ток , също може да се намери размерът на индукцията на магнитното поле:
Тесла е мерната единица SI за индукция. .
Гаус- мерна единица в Гаусовата система от единици (CGS).
1 т е равна на магнитната индукция на еднородно магнитно поле, в което върху плоска верига с ток с магнитен момент,се прилага въртящ момент.
 |
Тесла Никола(1856–1943) Сръбски учен в областта на електротехниката и радиотехниката. Той имаше огромен брой изобретения. изобретен електромер, честотомер и др. Разработил редица конструкции на многофазни генератори, електродвигатели и трансформатори. Той проектира редица радиоуправляеми самоходни механизми. Изучава физиологичния ефект на високочестотните токове. През 1899 г. той построява радиостанция с мощност 200 kW в Колорадо и висока 57,6 m радиоантена в Лонг Айлънд (кулата Wordenclyffe). Заедно с Айнщайн и Опенхаймер през 1943 г. той участва в таен проект за постигане на невидимост на американските кораби (експеримент Филаделфия). Съвременниците говорят за Тесла като за мистик, ясновидец, пророк, способен да надникне в интелигентния космос и света на мъртвите. Той вярваше, че с помощта на електромагнитно поле човек може да се движи в пространството и да контролира времето. |
Друго определение: 1 T е равна на магнитната индукция, при която магнитният поток през областта 1 m 2, перпендикулярно на посоката на полето,се равнява 1 Wb .
Единицата за измерване на магнитния поток Wb е получила името си в чест на немския физик Вилхелм Вебер (1804–1891), професор в университетите в Хале, Гьотинген и Лайпциг.
Както казахме преди магнитният поток Ф през повърхността S е една от характеристиките на магнитното поле(фиг. 2.5):
Единица за измерване на магнитен поток в SI:
. , и тъй като , тогава .
Тук Максуел(Mks) е CGS единица за магнитен поток, кръстена на известния английски учен Джеймс Максуел (1831–1879), създателят на теорията за електромагнитното поле.
Сила на магнитното поле зизмерено в.
, 
.
Нека обобщим в една таблица основните характеристики на магнитното поле.
Таблица 2.1
Име |
Картината показва еднородно магнитно поле. Хомогенен означава еднакъв във всички точки в даден обем. В полето е поставена повърхност с площ S. Полевите линии пресичат повърхността.
Определяне на магнитен поток:
Магнитният поток Ф през повърхността S е броят на линиите на вектора на магнитната индукция B, преминаващи през повърхността S.
Формула за магнитен поток:
тук α е ъгълът между посоката на вектора на магнитната индукция B и нормалата към повърхността S.
От формулата за магнитния поток може да се види, че максималният магнитен поток ще бъде при cos α = 1 и това ще се случи, когато векторът B е успореден на нормалата към повърхността S. Минималният магнитен поток ще бъде при cos α = 0, това ще бъде, когато векторът B е перпендикулярен на нормалата към повърхността S, защото в този случай линиите на вектора B ще се плъзгат по повърхността S, без да я пресичат.
И според дефиницията на магнитния поток се вземат предвид само тези линии на вектора на магнитната индукция, които пресичат дадена повърхност.
Магнитният поток се измерва в webers (волт-секунди): 1 wb \u003d 1 v * s. Освен това Максуел се използва за измерване на магнитния поток: 1 wb \u003d 10 8 μs. Съответно 1 μs = 10 -8 wb.
Магнитният поток е скаларна величина.
ЕНЕРГИЯ НА МАГНИТНОТО ПОЛЕ НА ТОКА
Около проводник с ток има магнитно поле, което има енергия. От къде идва? Източникът на ток, включен в електрическата верига, има енергиен резерв. В момента на затваряне на електрическата верига източникът на ток изразходва част от енергията си, за да преодолее действието на възникващия ЕМП на самоиндукция. Тази част от енергията, наречена собствена енергия на тока, отива за образуването на магнитно поле. Енергията на магнитното поле е равна на собствената енергия на тока. Собствената енергия на тока е числено равна на работата, която източникът на ток трябва да извърши, за да преодолее ЕМП на самоиндукция, за да създаде ток във веригата.
Енергията на магнитното поле, създадено от тока, е право пропорционална на квадрата на силата на тока. Къде изчезва енергията на магнитното поле след спиране на тока? - изпъква (когато се отвори верига с достатъчно голям ток, може да възникне искра или дъга)
4.1. Законът за електромагнитната индукция. Самоиндукция. Индуктивност
Основни формули
Законът за електромагнитната индукция (закон на Фарадей):
,
(39)
където е индукционната едс; е общият магнитен поток (поточна връзка).
Магнитният поток, създаден от тока във веригата,
където е индуктивността на веригата; е силата на тока.
Законът на Фарадей, приложен към самоиндукцията
ЕДС на индукция, която възниква, когато рамката се върти с ток в магнитно поле,
където е индукцията на магнитното поле; е площта на рамката; е ъгловата скорост на въртене.
индуктивност на соленоида
,
(43)
където е магнитната константа; е магнитната пропускливост на веществото; е броят на завъртанията на соленоида; е площта на сечението на завоя; е дължината на соленоида.
Ток на отворена верига
където е силата на тока, установена във веригата; е индуктивността на веригата; е съпротивлението на веригата; е времето за отваряне.
Силата на тока, когато веригата е затворена
.
(45)
Време за релаксация
Примери за решаване на проблеми
Пример 1
Магнитното поле се променя според закона 
, където = 15 mT,. Кръгла проводяща намотка с радиус = 20 cm е поставена в магнитно поле под ъгъл спрямо посоката на полето (в началния момент от време). Намерете ЕДС на индукция, която възниква в намотката за време = 5 s.
Решение
Съгласно закона за електромагнитната индукция, ЕДС на индукция, възникваща в намотката, където е магнитният поток, свързан в намотката.
където е площта на намотката; е ъгълът между посоката на вектора на магнитната индукция и нормалата към контура:.
Заменете числените стойности: = 15 mT,, = 20 cm = = 0,2 m,.
Изчисленията дават 
.
|
Пример 2 В еднородно магнитно поле с индукция = 0,2 T е разположена правоъгълна рамка, чиято подвижна страна е с дължина 0,2 m и се движи със скорост = 25 m/s перпендикулярно на линиите на индукция на полето (фиг. 42). Определете ЕДС на индукция, която възниква във веригата. Решение Когато проводникът AB се движи в магнитно поле, площта на рамката се увеличава, следователно магнитният поток през рамката се увеличава и възниква емф на индукция. |
|
Според закона на Фарадей къде, тогава, но, следователно.
Знакът "–" показва, че индукционната ЕДС и индукционният ток са насочени обратно на часовниковата стрелка.
САМОИНДУКЦИЯ
Всеки проводник, през който протича електрически ток, е в собствено магнитно поле.
При промяна на силата на тока в проводника се променя м.полето, т.е. магнитният поток, създаден от този ток, се променя. Промяната в магнитния поток води до появата на вихрово електрическо поле и във веригата се появява индукционна ЕМП. 
Това явление се нарича самоиндукция.Самоиндукцията е явлението на индукционна ЕМП в електрическа верига в резултат на промяна в силата на тока. Получената ЕДС се нарича ЕДС на самоиндукция.
Проява на феномена на самоиндукцията
Затваряне на веригата 
При затваряне на верига токът се увеличава, което предизвиква увеличаване на магнитния поток в намотката, възниква вихрово електрическо поле, насочено срещу тока, т.е. в намотката се появява ЕМП на самоиндукция, която предотвратява нарастването на тока във веригата (вихровото поле забавя електроните). Като резултат L1 светва по-късно,отколкото L2.
Отворена верига 
При отваряне на електрическата верига токът намалява, има намаляване на m.flow в намотката, появява се вихрово електрическо поле, насочено като ток (с тенденция да поддържа същата сила на тока), т.е. В бобината се появява самоиндуктивна емф, която поддържа тока във веригата. В резултат на това L, когато е изключен мига ярко.Заключение в електротехниката феноменът на самоиндукция се проявява, когато веригата е затворена (електрическият ток нараства постепенно) и когато веригата се отвори (електрическият ток не изчезва веднага).
ИНДУКТИВНОСТ
От какво зависи ЕМП на самоиндукция? Електрическият ток създава собствено магнитно поле. Магнитният поток през веригата е пропорционален на индукцията на магнитното поле (Ф ~ B), индукцията е пропорционална на силата на тока в проводника (B ~ I), следователно магнитният поток е пропорционален на силата на тока (Ф ~ I ). ЕДС на самоиндукция зависи от скоростта на промяна на силата на тока в електрическата верига, от свойствата на проводника (размер и форма) и от относителната магнитна проницаемост на средата, в която се намира проводникът. Физическа величина, показваща зависимостта на ЕМП на самоиндукция от размера и формата на проводника и от средата, в която се намира проводникът, се нарича коефициент на самоиндукция или индуктивност. 
Индуктивност - физическа. стойност, числено равна на ЕМП на самоиндукция, която възниква във веригата, когато силата на тока се промени с 1 ампер за 1 секунда. Освен това индуктивността може да се изчисли по формулата:
където F е магнитният поток през веригата, I е силата на тока във веригата.
SI единици за индуктивност:
Индуктивността на бобината зависи от: броя на навивките, размера и формата на бобината и относителната магнитна проницаемост на средата (възможно е ядро).
ЕМП НА САМОИНДУКЦИЯ
ЕМП на самоиндукция предотвратява увеличаването на силата на тока, когато веригата е включена, и намаляването на силата на тока, когато веригата е отворена.
За да характеризираме намагнитването на вещество в магнитно поле, използваме магнитен момент (P м ). Той е числено равен на механичния момент, изпитван от вещество в магнитно поле с индукция от 1 T.
Магнитният момент на единица обем от веществото го характеризира намагнитване - I , се определя по формулата:
аз=Р м /В , (2.4)
където V е обемът на веществото.
Намагнитването в системата SI се измерва, подобно на напрежението, в A/m, количеството е векторно.
Характеризират се магнитните свойства на веществата обемна магнитна чувствителност - ° С относно , количеството е безразмерно.
Ако едно тяло се постави в магнитно поле с индукция AT 0 , тогава възниква намагнитване. В резултат на това тялото създава свое собствено магнитно поле с индукция AT " , който взаимодейства с магнетизиращото поле.
В този случай индукционният вектор в околната среда (AT)ще се състои от вектори:
B = B 0 + V " (векторният знак е пропуснат), (2.5)
където AT " - индукция на собственото магнитно поле на магнетизираното вещество.
Индукцията на собственото му поле се определя от магнитните свойства на веществото, които се характеризират с обемна магнитна чувствителност - ° С относно , изразът е верен: AT " = ° С относно AT 0 (2.6)
Разделете на м 0 израз (2.6):
AT " /м относно = ° С относно AT 0 /м 0
Получаваме: з " = ° С относно з 0 , (2.7)
но з " определя намагнитването на веществото аз , т.е. з " = аз , тогава от (2.7):
I=c относно з 0 . (2.8)
По този начин, ако веществото е във външно магнитно поле със сила з 0 , тогава вътре в него индукцията се определя от израза:
B=B 0 + V " = m 0 з 0 +м 0 з " = m 0 (З 0 +аз)(2.9)
Последният израз е строго валиден, когато ядрото (субстанцията) е изцяло във външно еднородно магнитно поле (затворен тор, безкрайно дълъг соленоид и т.н.).
МАГНИТЕН ПОТОК
МАГНИТЕН ПОТОК(символ F), мярка за силата и обхвата на МАГНИТНОТО ПОЛЕ. Потокът през зона А под прав ъгъл на същото магнитно поле е Ф=mNA, където m е магнитната ПРОНИЧИМОСТ на средата, а H е интензитетът на магнитното поле. Плътността на магнитния поток е потокът на единица площ (символ B), който е равен на H. Промяната в магнитния поток през електрически проводник индуцира ЕЛЕКТРИЧЕСКА ДВИЖЕЩА СИЛА.
Научно-технически енциклопедичен речник.
Вижте какво е "МАГНИТЕН ПОТОК" в други речници:
Потокът на вектора на магнитната индукция B през всяка повърхност. Магнитният поток през малка област dS, в която векторът B е непроменен, е равен на dФ = ВndS, където Bn е проекцията на вектора върху нормалата към площта dS. Магнитен поток Ф през крайната ... ... Голям енциклопедичен речник
- (поток на магнитна индукция), поток Ф на магнитния вектор. индукция B през c.l. повърхност. M. p. dF през малка площ dS, в рамките на която векторът B може да се счита за непроменен, се изразява чрез произведението на размера на площта и проекцията Bn на вектора върху ... ... Физическа енциклопедия
магнитен поток- Скаларна стойност, равна на потока на магнитната индукция. [GOST R 52002 2003] магнитен поток Потокът на магнитна индукция през повърхност, перпендикулярна на магнитното поле, определена като произведение на магнитната индукция в дадена точка и площта ... ... Наръчник за технически преводач
МАГНИТЕН ПОТОК- поток Ф на вектора на магнитната индукция (виж (5)) В през повърхността S, нормална към вектора В в еднородно магнитно поле. Единицата за магнитен поток в SI (виж) ... Голяма политехническа енциклопедия
Стойност, която характеризира магнитния ефект върху дадена повърхност. M. p. се измерва с броя на магнитните силови линии, преминаващи през дадена повърхност. Технически железопътен речник. М .: Държавен транспорт ... ... Технически железопътен речник
магнитен поток- скаларна величина, равна на потока на магнитната индукция... Източник: ЕЛЕКТРОТЕХНИКА. ТЕРМИНИ И ДЕФИНИЦИИ НА ОСНОВНИ ПОНЯТИЯ. GOST R 52002 2003 (одобрен с Указ на Държавния стандарт на Руската федерация от 01/09/2003 N 3 st) ... Официална терминология
Потокът на вектора на магнитната индукция B през всяка повърхност. Магнитният поток през малка област dS, в която векторът B е непроменен, е равен на dФ = BndS, където Bn е проекцията на вектора върху нормалата към областта dS. Магнитен поток Ф през крайната ... ... енциклопедичен речник
Класическа електродинамика ... Wikipedia
магнитен поток- , поток на магнитна индукция поток на вектора на магнитна индукция през всяка повърхност. За затворена повърхност общият магнитен поток е нула, което отразява соленоидната природа на магнитното поле, т.е. липсата в природата на ... Енциклопедичен речник по металургия
магнитен поток- 12. Магнитен поток Поток на магнитна индукция Източник: GOST 19880 74: Електротехника. Основни понятия. Термини и определения оригинален документ 12 магнитен на ... Речник-справочник на термините на нормативната и техническата документация
Книги
- Магнитният поток и неговата трансформация, Миткевич V.F. Тази книга съдържа много неща, на които не винаги се обръща необходимото внимание, когато става въпрос за магнитен поток, и това все още не е достатъчно ясно изразено или не е ...
Определение
Елементарен магнитен поток($dФ$) през малка повърхност $dS$ е равно на произведението на проекцията на вектора на магнитната индукция ($B_n$) върху нормалата към елементарната площ $dS$ по размера на тази площ:
Общият поток през цялата повърхност $S$ ще бъде равен на:
\[F=\int\limits_S(B_ndS\ \left(2\right).)\]
Ако повърхността $S$ е плоска, тя е в еднородно магнитно поле и е перпендикулярна на линиите на индукция на полето, тогава магнитният поток може да се намери като:
\[F=BS\ \left(3\right).\]
Weber - SI единица за магнитен поток
Единицата за измерване на магнитния поток може да се определи въз основа на израз (3), като:
\[\left[F\right]=Tl\cdot m^2=Wb.\]
Единицата за измерване на магнитния поток има собствено име - weber (Wb). 1 Weber е единица за измерване на магнитен поток в Международната система от единици (SI), това е магнитен поток, който създава магнитно поле с индукция 1Tl през напречно сечение от 1 $m^2$.
Понякога 1 weber се дефинира по различен начин. Weber (единица за магнитен поток) е магнитен поток, когато намалява до нула, в електрическа верига, свързана с него, имаща съпротивление от един ом, заряд, равен на един висулка, преминава през напречното сечение на проводника. Това определение на Вебер се основава на формулата:
\[\Delta q=\frac(\Delta F)(R)\left(4\right),\]
където $\Delta q$ е зарядът, който преминава в затворена верига, когато магнитният поток $\Delta Ф$ се променя през повърхността, която веригата ограничава; $R$ е съпротивлението на разглежданата верига. Въз основа на формула (4), Weber може да се счита за комбинация от следните единици:
\[\left[F\right]=Wb=Cl\cdot Om.\]
Произведената от Вебер единица за магнитен поток се изразява в основни единици SI като:
\[Bb=Tl\cdot m^2=\frac(kg)(A\cdot c^2)\cdot m^2.\]
За обозначаване на множество и подкратни десетични единици за измерване на магнитния поток се използват стандартни префикси на системата SI. Например mWb (мили weber): $1\ mWb=(10)^(-3\ )Wb;;$ GWb (гига weber) $1\ GWb=(10)^(6\ )Wb.$
Максуел - CGS единица за магнитен поток
В системата CGS (сантиметър, грам, секунда) единицата за измерване на магнитния поток, точно както в SI, има собствено име. Нарича се maxwell (Mks). Максуел се отнася към Вебер като:
Максуел - единица за измерване на магнитния поток, получила името си в чест на Дж. К. Максуел през 1900 г.
\[\left[F\right]=Mx=Gs\cdot (cm)^2.\]
През плоска верига с площ от един квадратен сантиметър, разположена в еднообразно магнитно поле с индукция от 1 гаус (G), перпендикулярно на посоката на вектора на магнитната индукция, преминава магнитен поток от един максуел.
Примерни задачи с решение
Пример 1
Упражнение.Вземете weber като комбинация от базови единици на международната система въз основа на неговата дефиниция: $Wb=Cl\cdot Om.$
Решение.Използвайки дефиницията на Вебер за единицата магнитен поток по отношение на произведението на кулон по ом, нека да разгледаме как всяка от тези две единици се изразява по отношение на базовите единици SI. Така че за таксова единица имаме:
\[Cl=A\cdot c\ \left(1.1\right).\]
За единицата за съпротивление:
\[Ω=\frac(m^(2\cdot )\cdot kg)(c^3(\cdot A)^2)\ \left(1.2\right).\]
Използвайки (1.1) и (1.2) в дефиницията на единицата за магнитен поток, получаваме:
\[Wb=Cl\cdot Ω=A c\ \cdot \frac(m^(2\cdot )\cdot kg)(c^3\cdot A^2)=\frac(m^2\cdot kg)( c^2\cdot A).\]
Отговор.Единицата за измерване на магнитния поток, когато е дефинирана като $Wb=Cl\cdot Om$=$\ Tl\cdot m^2=\frac(m^2\cdot kg)(c^2\cdot A)$
Пример 2
Упражнение.Каква е величината на магнитния поток, проникващ през равна повърхност, чиято площ е равна на $S=50\ (cm)^2$, ако индукцията на магнитното поле е 0,4 T, докато разглежданата повърхност е разположена под ъгъл $\beta =$300 спрямо посоката на векторната индукция на магнитното поле? Запишете отговора си в CGS единици.
Решение.Да направим рисунка.
По дефиниция магнитният поток през плоска повърхност в еднородно поле е:
\[Ф=BS(\cos \alpha \ )\left(2.1\right),\]
където $\alpha $ е ъгълът между нормалата към равнината и посоката на вектора $\overline(B)$. Трябва да се отбележи, че в условието на проблема ъгълът от 300 е ъгълът между посоката на индукционния вектор и равнината, следователно ъгълът, необходим за решаване на проблема, е равен на:
\[\alpha =90-\beta \ \left(2.2\right).\]
Тъй като проблемът трябва да бъде решен във всяка система от единици освен една, ние превеждаме повърхността в единици SI, получаваме:
Нека изчислим магнитния поток:
\[F=0,4\cdot 5\cdot (10)^(-3)(\cos \left(90-30\right)=(10)^(-3)\left(Wb\right).\ )\ ]
получаваме:
\[F=(10)^(-3)Wb=(10)^(-3)\cdot (10)^8=(10)^5Mks.\]
Отговор.$Ф$=$(10)^5Mks$
правило дясна ръкаили гимлет:
Посоката на линиите на магнитното поле и посоката на тока, който го създава, са свързани помежду си с добре известното правило на дясната ръка или гимлет, което е въведено от Д. Максуел и е илюстрирано със следните фигури:
Малко хора знаят, че гимлетът е инструмент за пробиване на дупки в дърво. Следователно е по-разбираемо това правило да се нарича правило на винт, винт или тирбушон. Въпреки това, хващането на жицата, както е на фигурата, понякога е животозастрашаващо!
Магнитна индукция B:
Магнитна индукция- е основната фундаментална характеристика на магнитното поле, подобна на вектора на напрегнатост на електрическото поле E . Векторът на магнитната индукция винаги е насочен тангенциално към магнитната линия и показва нейната посока и сила. Единицата за магнитна индукция в B = 1 T е магнитната индукция на хомогенно поле, в което участък от проводника с дължина л\u003d 1 m, със сила на тока в него аз\u003d 1 A, максималната сила на Ампер действа от страната на полето - Е\u003d 1 H. Посоката на силата на Ампер се определя от правилото на лявата ръка. В системата CGS магнитната индукция на полето се измерва в гаус (Gs), в системата SI - в тесла (Tl).
Сила на магнитното поле H:
Друга характеристика на магнитното поле е напрежение, което е аналогично на вектора на електрическо изместване D в електростатиката. Определя се по формулата:
Силата на магнитното поле е векторна величина, тя е количествена характеристика на магнитното поле и не зависи от магнитните свойства на средата. В системата CGS силата на магнитното поле се измерва в ерстеди (Oe), в системата SI - в ампери на метър (A / m).
Магнитен поток F:
Магнитният поток Ф е скаларна физическа величина, която характеризира броя на линиите на магнитна индукция, преминаващи през затворен контур. 
Обмисли специален случай. AT равномерно магнитно поле, чийто индукционен векторен модул е равен на ∣В ∣ плосък затворен контурплощ S. Нормалната n към контурната равнина сключва ъгъл α с направлението на вектора на магнитната индукция B . Магнитният поток през повърхността е стойността Ф, определена от съотношението:
В общия случай магнитният поток се определя като интеграл от вектора на магнитната индукция B през крайната повърхност S.
Струва си да се отбележи, че магнитният поток през всяка затворена повърхност е нула (теорема на Гаус за магнитните полета). Това означава, че силовите линии на магнитното поле не се прекъсват никъде, т.е. магнитното поле има вихров характер, както и че е невъзможно съществуването на магнитни заряди, които да създават магнитно поле по същия начин, по който електрическите заряди създават електрическо поле. В SI единицата за магнитен поток е Weber (Wb), в системата CGS - maxwell (Mks); 1 Wb = 10 8 µs.
Определение за индуктивност:
Индуктивността е коефициентът на пропорционалност между електрическия ток, протичащ във всяка затворена верига, и магнитния поток, създаден от този ток през повърхността, ръбът на която е тази верига.
В противен случай индуктивността е факторът на пропорционалност във формулата за самоиндукция.
В системата SI индуктивността се измерва в хенри (H). Веригата има индуктивност от един хенри, ако, когато токът се промени с един ампер в секунда, на клемите на веригата се появи ЕДС на самоиндукция от един волт.
Терминът "индуктивност" е предложен от Оливър Хевисайд, английски самоук учен през 1886 г. Просто казано, индуктивността е свойството на проводник с ток да съхранява енергия в магнитно поле, еквивалентно на капацитет за електрическо поле. Той не зависи от големината на тока, а само от формата и размера на проводника, по който тече ток. За да се увеличи индуктивността, проводникът се навива бобини, чието изчисление е програмата