Расчет вектора магнитных индукций: связь магнитного потока и ВМИ > Флэтора
Золотая квартира    

Расчет вектора магнитных индукций: связь магнитного потока и ВМИ

cdcaed2a

Содержание

Один из параметров магнитного поля – его силовая характеристика. Она обозначает, с какой силой поле влияет на движущиеся в нём заряженные частицы. Это значение из разряда векторных величин, носит название магнитная индукция B→.

Индукция B→ проводника с током и соленоида

Физический смысл магнитной индукции (МИ)

Возможность действовать на предмет магнитным полем (МП) определяет сущность настоящей индукции. Она появляется в момент перемещения в катушке индуктивности магнита постоянной природы. Результатом такого движения является появление тока, с одновременным увеличением магнитного потока. Поскольку обмотка у катушки металлическая, а структура металла – кристаллическая решётка, то можно объяснить физические свойства этого явления.

Электроны, находящиеся в этой решётке, при отсутствии магнитного воздействия находятся в покое. Движения никакого нет. Оно начинается в тот момент, когда электроны попадают под воздействие переменного МП (поле изменяется при перемещении постоянного магнита).

Значение возникающего в катушке тока зависит от диаметра жилы и количества витков, физических характеристик магнита и скорости его движения.

Единица размерности в системе Си рассматриваемой характеристики – тесла. Она обозначается буквами Тл.

Важно! Электроны в решётке, после попадания катушки в МП, разворачиваются под некоторым углом и выстраиваются вдоль силовых линий МП. Количество ориентированных частиц и однородность их размещения зависимы от величины поля.

Вектор  – это вектор индукции магнитного поля (градиентный параметр МП).

Вектор магнитной индукции

Направление вектора МИ

Направление магнитных полей может указать стрелка магнита, помещаемая в эти поля. Она будет крутиться до тех пор, пока не остановится. Северный конец стрелки покажет, куда ориентирован B→ орт того или иного поля.

Линии магнитной индукции

Таким же образом ведёт себя рамка с током, имеющая возможность без помех ориентироваться в МП. Направленность вектора индукции указывает ориентацию нормали к такому замкнутому электромагнитному контуру.

Внимание! Здесь используют правило буравчика (правого винта). Если винт вращать так, как направлен ток в рамке, то поступательное продвижение винта совпадёт с направлением положительной нормали.

В некоторых случаях, чтобы найти направление, применяют правило правой руки.

Определение направления B→

Наглядное отображение линий МИ

Линию, к которой можно провести касательную, совпадающую с B→, называют линией магнитной индукции (МИ). С помощью таких линий можно визуально отобразить магнитное поле. Это сомкнутые контурные чёрточки, которые охватывают токи. Их густота всегда пропорциональна величине B→ в конкретной точке МП.

Информация. Когда имеют дело с МП прямого движения заряженных частиц, то эти линии изображаются в виде концентрических окружностей. Они имеют свой центр, расположенный на прямой линии с током, и находятся в плоскостях, расположенных под прямым углом к нему.

С направлением магнитных линий также можно определиться, пользуясь правилом буравчика.

Графическое обозначение линий МИ

Модуль вектора магнитной индукции

Напряженность электрического поля

Чтобы определить величину вектора МИ, нужно узнать его модуль. Как определяется модуль вектора магнитной индукции (градиент)? Это можно понять на примере небольшой модели. Если поместить в поле подковообразного магнита горизонтально подвешенный проводник, то МП магнита будет действовать только на участок, расположенный в междуполюсном промежутке. Сила F→, действующая на этот участок, будет направлена под прямым углом к линиям индукции и самому проводнику. Она достигает своего максимума, когда орт МИ располагается перпендикулярно проводнику.

Значение модуля B→ будет равно отношению максимального значения этой силы F к произведению длины отрезка ∆L на силу движения зарядов (I), а именно:

B = Fm/I*∆L.

Электрическая модель для определения модуля B→

Основные формулы для вычисления вектора МИ

Вектор магнитной индукции, формула которого B = Fm/I*∆L, можно находить, применяя другие математические вычисления.

Закон Био-Савара-Лапласа

Закон полного тока

Описывает правила нахождения B→ магнитного поля, которое создаёт постоянный электроток. Это экспериментально установленная закономерность. Био и Савар в 1820 году выявили её на практике, Лапласу удалось сформулировать. Этот закон является основополагающим в магнитостатике. При практическом опыте рассматривался неподвижный провод с малым сечением, через который пропускали электроток. Для изучения выбирался малый участок провода, который характеризовался вектором dl. Его модуль соответствовал длине рассматриваемого участка, а направление совпадало с направлением тока.

Интересно. Лаплас Пьер Симон предложил считать током даже движение одного электрона и на этом утверждении, с помощью данного закона, доказал возможность определения МП продвигающегося точечного заряда.

Согласно этому физическому правилу, каждый сегмент dl проводника, по которому протекает электрический ток I, образовывает в пространстве вокруг себя на промежутке r и под углом α магнитное поле dB:

dB = µ0 *I*dl*sin α /4*π*r2,

где:

  • dB – магнитная индукция, Тл;
  • µ0 = 4 π*10-7 – магнитная постоянная, Гн/м;
  • I – сила тока, А;
  • dl – отрезок проводника, м;
  • r – расстояние до точки нахождения магнитной индукции, м;
  • α – угол, образованный r и вектором dl.

Важно! Согласно закону Био-Савара-Лапласа, суммируя векторы магнитных полей отдельных секторов, можно определить МП нужного тока. Оно будет равно векторной сумме.

Закон Био-Савара-Лапласа

Существуют формулы, описывающие этот закон для отдельных случаев МП:

  • поля прямого перемещения электронов;
  • поля кругового движения заряженных частиц.

Формула для МП первого типа имеет вид:

В = µ* µ0*2*I/4*π*r.

Для кругового движения она выглядит так:

В = µ*µ0*I/4*π*r.

В этих формулах µ – это магнитная проницаемость среды (относительная).

Рассматриваемый закон вытекает из уравнений Максвелла. Максвелл вывел два уравнения для МП, случай, где электрическое поле постоянно, как раз рассматривают Био и Савар.

Принцип суперпозиции

Для МП существует принцип, согласно которому общий вектор магнитной индукции в определённой точке равен векторной сумме всех векторов МИ, созданных разными токами в данной точке:

B→= B1→+ B2→+ B3→… + Bn→

Принцип суперпозиции

Теорема о циркуляции

Изначально в 1826 году Андре Ампер сформулировал данную теорему. Он разобрал случай с постоянными электрическими полями, его теорема применима к магнитостатике. Теорема гласит: циркуляция МП постоянного электричества по любому контуру соразмерна сумме сил всех токов, которые пронизывают этот контур.

Стоит знать! Тридцать пять лет спустя Д. Максвелл обобщил это утверждение, проведя параллели с гидродинамикой.

Другое название теоремы – закон Ампера, описывающий циркуляцию МП.

Математически теорема записывается следующим образом.

Математическая формула теоремы о циркуляции

где:

  • B→– вектор магнитной индукции;
  • j→ – плотность движения электронов.

Это интегральная форма записи теоремы. Здесь в левой части интегрируют по некоторому замкнутому контуру, в правой части – по натянутой поверхности на полученный контур.

Магнитный поток

Одна из физических величин, характеризующих уровень МП, пересекающего любую поверхность, – магнитный поток. Обозначается буквой φ и имеет единицу измерения вебер (Вб). Эта единица характерна для системы СИ. В  СГС магнитный поток измеряется в максвеллах (Мкс):

108 Мкс = 1 Вб.

Магнитный поток φ определяет величину МП, пронизывающую определённую поверхность. Поток φ зависит от угла, под которым поле пронизывает поверхность, и силы поля.

Формула для расчёта имеет вид:

φ = |B*S| = B*S*cosα,

где:

  • В – скалярная величина градиента магнитной индукции;
  • S – площадь пересекаемой поверхности;
  • α – угол, образованный потоком Ф и перпендикуляром к поверхности (нормалью).

Внимание! Поток Ф будет наибольшим, когда B→ совпадёт с нормалью по направлению (угол α = 00). Аналогично Ф = 0, когда он проходит параллельно нормали (угол α = 900).

Магнитный поток

Вектор магнитной индукции, или магнитная индукция, указывает направление поля. Применяя простые методы: правило буравчика, свободно ориентирующуюся магнитную стрелку или контур с током в магнитном поле, можно определить направление действия этого поля.

Видео



Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:


Расшифровка обозначений и технические характеристики кабеля ААШВ

Расшифровка обозначений и технические характеристики кабеля ААШВ Расшифровка и электрические параметры кабеля А А Ш В. Маркировка жил на основе алюминия согласно Г О С Т. Кабель А А Ш В: области применения, правила монтажа и эксплуатационный срок. Особенности конструкции провода....

29 07 2021 13:28:14

Фиксация кабеля при протяжке методом кабельного чулка

Понятие кабельного чулка. Преимущества кабельных чулок, облегчающих процесс протяжки и фиксации кабеля. Разновидности кабельных чулок. Кабельные чулки с петлями различной модификации....

29 07 2021 6:37:49

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

Что такое клетка или щит Фарадея. Устройство и принцип действия прибора. Сферы применения К Ф. FARADAY SHIELD: от микроволновой печи до защитных костюмов. Изготовление щита Фарадея своими руками в домашних условиях....

29 07 2021 9:56:37

Как рассчитать сердечник и витки самодельных катушек индуктивности

Расчет параметров катушки индуктивности: как рассчитать индуктивность однослойной намотки и прямого провода. Дроссель с сердечником: рассчитываем параметры обмотки, намотанной на каркас, диаметром намного меньше длины. Формулы....

29 07 2021 18:38:40

Гальванизация как технология: гальваностегия и гальванопластика

Гальванизация как технология: гальваностегия и гальванопластика Что такое процесс гальванизации? Определение гальванического тока. Две электрохимические технологии гальваники: гальванопластика и гальваностегия. Примеры применения гальванирования: аккумуляторные батареи, оцинковка, уменьшение абразивного износа....

29 07 2021 7:26:25

Поверхностный (скин-эффект) в проводнике

Общее объяснение скин эффекта. Глубина проникновения: формулы расчетов поверхностных эффектов. Приблизительная формула для определения частоты среза для данного диаметра проводника. Способы подавления скин-эффекта....

29 07 2021 0:14:32

Формула коэффициента мощности: косинус фи для потребителей, единица измерения

Формула коэффициента мощности: косинус фи для потребителей, единица измерения Полная мощность и ее составляющие. Формула взаимосвязи между общей, активной и реактивной мощностью. Коэффициент мощности (косинус фи) на примере асинхронного двигателя и генератора. Мероприятия по увеличению коэффициента мощности....

29 07 2021 19:14:27

О выключателях нагрузки: характеристики и различные разновидности устройств

О выключателях нагрузки: характеристики и различные разновидности устройств Подразделение видов выключателей нагрузки. Характеристики выключателей нагрузки по типу и назначению. Бытовой выключатель нагрузки. Классификация приборов по типу привода и токоограничению....

29 07 2021 6:46:29

Цветовая распиновка и обжим витой пары под коннектор RJ-45

Что такое "витая пара": назначение, области применения, обозначения. Формирование сетей из витой пары. Цветовая распиновка и обжим кабеля под коннектор RJ-45. Виды коннекторов и переходников стандарта RJ45....

29 07 2021 17:33:12

Линии электропередач: воздушные, высоковольтные и кабельные, определение и расшифровка

Линии электропередач их технические характеристики и разновидности. Воздушные и кабельные Л Э П. Типы линий электропередачи в зависимости от мощности тока и напряжения. Что такое охранная зона В Л....

29 07 2021 10:26:45

Освещение участка - варианты и особенности организации

Освещение участка - варианты и особенности организации Как правильно организовать освещение участка. Многообразие способов освещения некоторых зон на территории вокруг загородного дома....

29 07 2021 11:37:27

Стабилизаторы напряжения «Штиль»: модельный ряд, особенности устройств

Стабилизаторы напряжения «Штиль»: модельный ряд, особенности устройств Применение и особенности эксплуатации российских стабилизаторов « Штиль». Преимущества стабилизатора Ин Стаб 3500. Стабилизаторы Штиль: модели и характеристики устройств, области применения....

29 07 2021 6:13:41

Типы ламп освещения: бытовые, уличные и другие

Типы ламп освещения: бытовые, уличные и другие Лампы освещения накального, газоразрядного и светодиодного типов применяются для разных целей. Их используют в быту, на производстве и др. объектах....

29 07 2021 1:31:42

Электроэнергия: понятие, особенности

Электроэнергия: понятие, особенности Слово электроэнергия не часто встречается в повседневной жизни, но без нее уже не мыслим современный мир. Давайте разберемся что же это такое!...

29 07 2021 21:54:29

Стабилизаторы напряжения на транзисторах: схема на стабилитроне

Принцип работы стабилизатора напряжения на транзисторах. Расчет характеристик стабилитронов. Компенсационные и импульсные стабилизаторы и алгоритм их работы. Схема стабилизаторов напряжения на транзисторе....

29 07 2021 12:37:53

Сравниваем конвекторы и тепловентиляторы: какой нагреватель выбрать

Сравниваем конвекторы и тепловентиляторы: какой нагреватель выбрать Что лучше: конвектор или тепловентилятор - особенности выбора. Достоинства и недостатки конвекторов и тепловентиляторов. Конвекторы и тепловентиляторы: особенности выбора, рейтинг производителей, какой прибор лучше выбрать....

29 07 2021 7:40:45

Освещение в туалете - классификация и монтаж

Освещение в туалете - классификация и монтаж Освещение в туалете и разновидности светильников, особенности монтажа и расположения. Использование подсветки в качестве дизайнерского элемента....

29 07 2021 9:23:49

Подключение электричества к участку: советы профессионалов

Подключение электричества к участку: советы профессионалов Подключение электричества к участку с дачным строением организуется в установленном порядке, предполагающем выполнение следующих обязательных процедур....

29 07 2021 21:38:32

Таблица билетов с ответами по электробезопасности в зависимости от группы допуска

Таблица билетов с ответами по электробезопасности в зависимости от группы допуска Составление билетов с типовыми вопросами. Таблица билетов с ответами по электробезопасности. Порядок сдачи экзамена по электробезопасности в зависимости от группы....

29 07 2021 2:50:41

Вакуумные выключатели: принцип действия, плюсы и минусы, выбор

Вакуумные выключатели: принцип действия, плюсы и минусы, выбор Принцип действия вакуумного выключателя, его конструктивные особенности, преимущества и недостатки, а также критерии правильного выбора....

29 07 2021 8:48:30

Постоянный и переменный ток, его источники и их применение в электротехнике

Постоянный и переменный ток, его источники и их применение в электротехнике Что такое источник тока с точки зрения теоретической и практической электротехники. Химические (гальванические элементы и аккумуляторы) и физические (преобразующие тепловую, солнечную и пр. энергии) источники токов....

29 07 2021 6:25:43

Подключение светодиодных rgb-лент к контроллеру с пультом

Применение многоцветной (RGB) ленты. Конструкция led-ленты. Управление цветом rgb-ленты с помощью пульта дистанционного управления. Управление led-лентой при помощи Ардуино. Питание светодиодных ленты....

29 07 2021 3:17:41

О дифференциальной защите: устройство и принцип работы токового трансформатора

О дифференциальной защите: устройство и принцип работы токового трансформатора Принцип действия, на основании которого работает дифференциальная защита. Виды дифзащиты: продольная и работающая по принципу поперечного включения. Области применения дифференциальной защиты....

29 07 2021 14:48:14

Самодельные датчики движения в домашних условиях: порядок изготовления, материалы и инструменты

Кольцевой выключатель: самый простой датчик движения. Световые датчики движения. Использование емкостных реле. Изготовление лазерных датчиков в домашних условиях. Платформы для конструирования самоделок....

29 07 2021 23:38:35

Должностные обязанности электромонтера: общая инструкция

Должностные обязанности электромонтера: общая инструкция Рабочая категория электромонтера. Основные функции, права и обязанности по ремонту. За что он ответственен и с какими службами взаимодействует. Фото, видео....

29 07 2021 15:12:59

О трехклавишном выключателе с розеткой: подключение, ремонт, установка в ванной

О трехклавишном выключателе с розеткой: подключение, ремонт, установка в ванной Применение, преимущества и способы использования трехклавишного выключателя с розеткой. Виды устройств и особенности подключения. Методы подключения: с распределительной коробки и без нее. Ошибки при монтаже....

29 07 2021 22:14:14

Естественное освещение - сведения и методы оценки

Естественное освещение - сведения и методы оценки Естественное освещение зданий дает возможность повысить комфорт в помещениях, а также экономить потребление электрической энергии....

29 07 2021 7:11:49

Техническое обслуживание электрического оборудования

Техническое обслуживание электрического оборудования Техническое обслуживание электрооборудования - комплекс специально мероприятий, которые будут поддерживать работоспособность и продлят срок его эксплуатации...

29 07 2021 4:46:11

Магнитное поле проводника: определение плотности энергии

Объемная плотность магнитной энергии. Наличии магнитного поля вокруг проводника или катушки с током. Измерение плотности энергии магнитных полей. Формула индуктивного сопротивления катушки....

29 07 2021 14:49:25

Самодельное изготовление металлоискателя с диксриминацией металла

Самодельное изготовление металлоискателя с диксриминацией металла Изготовление самодельного металлоискателя с функцией дискриминации металлов в домашних условиях. Компоновка прибора по классической схеме. Самостоятельная сборка, намотка катушки, программирование....

29 07 2021 12:17:35

Диодные мосты: как собрать своими руками в домашних условиях

Диодные мосты: как собрать своими руками в домашних условиях Как спаять диодный мост: схема для изготовления. Состав выпрямительного модуля. Принцип действия диодного моста. Самостоятельное изготовление: необходимые инструменты и расходные материалы....

29 07 2021 1:20:27

Прожектор для улицы с датчиком движения: разновидности, подключение, настройка

Прожектор для улицы с датчиком движения: разновидности, подключение, настройка Прожектор для улицы с датчиком движения может использоваться в качестве элемента охранной системы. Он позволяет экономить электроэнергию....

29 07 2021 16:19:20

Типы ламп освещения: бытовые, уличные и другие

Типы ламп освещения: бытовые, уличные и другие Лампы освещения накального, газоразрядного и светодиодного типов применяются для разных целей. Их используют в быту, на производстве и др. объектах....

29 07 2021 21:14:39

Сколько телевизоров можно подключить к одной антенне или на один кабель

Сколько телевизоров можно подключить к одной антенне или на один кабель Как подключить два телевизора к одной антенне: виды подключения к активной или пассивной антенне. Сколько телевизоров можно подключить к одной антенне. Можно ли к активной антенне подключить усилитель....

29 07 2021 14:30:25

Формула индуктивного сопротивления катушки индуктивности: что это такое и от чего зависит

Определение индуктивного сопротивления. Что такое индуктивное сопротивление катушки индуктивности. Формулы для расчетов. Применение формул для получения верных расчетов во многих отраслях промышленности, электротехнике и энергетике....

29 07 2021 7:58:18

Определяем прямую и обратную полярности аккумуляторов

Определяем прямую и обратную полярности аккумуляторов Разница между прямой и обратной полярностью. Что будет, если перепутать полярность аккумулятора? Определение полярности А К Б без маркировки. Рекомендации по определению и обслуживанию аккумуляторов в зависимости от полярностей....

29 07 2021 0:12:14

Конструкция и маркировка кабеля КГ: достоинства и недостатки, особенности монтажа

Конструкция и маркировка кабеля КГ: достоинства и недостатки, особенности монтажа Расшифровка и технические характеристики кабеля К Г. Размерные и температурные показатели провода К Г. Область применения и способы прокладки кабелей К Г. Описание электрических параметров проводов К Г....

29 07 2021 3:12:27

Подключение выключателя: однополюсный, двухполюсный

Подключение выключателя: однополюсный, двухполюсный Установка, выбор автоматического выключателя, его подсоединение к сети. Подключение светильника к выключателю....

29 07 2021 0:23:51

Установка электрического щита: инструкция, разводка, готовые варианты

Установка электрического щита: инструкция, разводка, готовые варианты Для монтажа электрощита нужно его выбрать , осуществить установку аппаратуры и разводку проводов своими руками или воспользоваться готовыми вариантами....

29 07 2021 13:48:43

Импульсные преобразователи напряжения: принцип работы, выбор

Импульсные преобразователи напряжения: принцип работы, выбор Виды преобразователей напряжения и свойства. Основные принципиальные схемы. Советы по выбору импульсных преобразователей и стабилизаторов....

29 07 2021 1:24:46

О требованиях пожарной безопасности к электроустановкам на предприятиях

О требованиях пожарной безопасности к электроустановкам на предприятиях Правила безопасной эксплуатации электрических установок на предприятиях. Нормативно-правовое регулирование. Требования пожарной безопасности к электроустановкам: нештатные ситуации и рекомендации по поведению....

29 07 2021 0:42:51

Датчики движения для включения освещения: инфракрасные, наружные, порядок установки

Датчики движения для включения освещения: инфракрасные, наружные, порядок установки Наиболее распространенные области применения датчиков движения для освещения. Датчик присутствия: типы и особенности монтажа и эксплуатации. Сенсорные инфракрасные датчики: настройка в зависимости от освещенности помещения....

29 07 2021 18:56:36

О металлической гофре для проводки: правила монтажа электропроводки в металлогофру

О металлической гофре для проводки: правила монтажа электропроводки в металлогофру Разновидности и характеристики металлических гофрированных труб. Металлическая гофра для проводки: преимущества и недостатки. Сфера применения металлического рукава. Особенности монтажа и эксплуатации....

29 07 2021 3:49:27

Миллиамперметры и микроамперметры: характеристики, виды, различия приборов

Миллиамперметры и микроамперметры: характеристики, виды, различия приборов Виды миллиамперметров и микроамперметров. Сравнительные характеристики приборов. Общая информация, сферы применения миллиамперметра. Различия и погрешности цифровых и аналоговых устройств. Подключение микроамперметра....

29 07 2021 18:26:45

Нормы освещения производственных помещений - сведения и расчет

Нормы освещения производственных помещений - сведения и расчет Нормы освещения производственных помещений должно повышать качество труда, снижать утомляемость, не допускать травматизма....

29 07 2021 21:51:30

Как снимать показания счетчика электроэнергии: снятие показаний с электронных и трехтарифных устройств

Как снимать показания счетчика электроэнергии: снятие показаний с электронных и трехтарифных устройств Снятие показаний со счетчиков индукционного типа и электронных электросчетчиков. Как снять показания счетчика электроэнергии Меркурий. Сколько цифр списывается с табло индукционных аппаратов. Учёт электроэнергии в цепях трёхфазного тока....

29 07 2021 10:47:58

Выбор аккумулятора для авто: как подобрать правильную АКБ по емкости

Выбор аккумулятора для авто: как подобрать правильную АКБ по емкости Для чего нужна А К Б: функции автоаккумулятора. Проверка автоэлектрики и советы по эксплуатации автомобильных аккумуляторов. Как выбрать автоаккумулятор: практические советы. Свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы: преимущества и недостатки....

29 07 2021 11:46:14

Неоновые лампы и источники света: подключение, преимущества, подсветка

Неоновые лампы и источники света: подключение, преимущества, подсветка Неоновая лампа – источник света, который применяют для подсветки помещений, создания рекламы, индикации вычислительной техники и т.д....

29 07 2021 8:31:41

Светильник с датчиком движения - преимущества и классификация

Светильник с датчиком движения - преимущества и классификация Светильники с датчиками движения – вид современного освещения, позволяющий значительно экономить расход электроэнергии и придать уникальность любому объекту...

29 07 2021 11:41:44

Все о монтаже СИП (самонесущем изолированном проводе) своими руками

Все о монтаже СИП (самонесущем изолированном проводе) своими руками Описание и виды самонесущих изолированных проводов, преимущества изделий. Монтаж С И П своими руками. Подготовка к работе, прокладка линий, обустройство ответвления требуемой длины. Советы специалистов по прокладке самонесущего изолированного провода....

29 07 2021 6:18:41

Еще:
Электрика -1 :: Электрика -2 :: Электрика -3 :: Электрика -4 ::

Flat d'Oro - Золотая квартира. Так еще в средневековье испанские строители называли жилье, обустроенное по последнему слову тогдашней техники. Например, оборудованную новомодным устройством для смыва воды компании Unitas (да, именно от названия этой компании произошло слово, которым обозначаем сантехническое устройство мы, современные носители русского языка). Мы научим Вас, как сделать Вашу квартиру Золотой!