Magnetiese vloed en magnetiese vloeddigtheid: 7 belangrike feite


In elektromagnetisme word die terme magnetiese vloed en magnetiese vloeddigtheid voortdurend gebruik. Hier word 'n gedetailleerde ontleding van beide hierdie terme gegee.

Magnetiese veldgedrag, in enige konteks, word goed verduidelik deur magnetiese vloed, 'n skalêre en magnetiese vloeddigtheid, 'n vektor. Magnetiese vloeddigtheid gee 'n skatting van die magnetiese vloed per eenheid area of ​​liewer; magnetiese vloed is die skalêre produk van magnetiese vloeddigtheid en die oppervlaktevektor.

Enkele belangrike feite oor magnetiese vloed en magnetiese vloeddigtheid kan hieronder gevind word.

Wat is magnetiese vloeddigtheid?

Magnetiese vloed is 'n term wat meer dikwels in magnetisme voorkom. Die meeste van ons is onbewus van magnetiese vloeddigtheid wat heelwat verskil van magnetiese vloed.

Beskou 'n oppervlakte-element wat loodreg op 'n magneetveld geplaas is. Dan word daar na die hoeveelheid magnetiese vloed wat deur die gegewe eenheidsarea gaan verwys as magnetiese vloeddigtheid. Magnetiese vloeddigtheid is 'n hoeveelheid wat beide grootte en rigting het, en word uitgedruk in eenhede van Tesla(T) in SI-stelsel.

Magnetiese induksie is dikwels 'n ander term wat gebruik word om na magnetiese vloeddigtheid te verwys. Biot-Savart-wet word dikwels gebruik om die magnetiese vloeddigtheid op enige gegewe punt te bepaal as gevolg van 'n stroomdraende draad.

Hoe om magnetiese vloeddigtheid te bereken?

In 'n konstante magnetiese veld word magnetiese vloed wiskundig soos volg uitgedruk:

ɸ=B.S

of.

ɸ=BScosθ

waar,

ɸ is die magnetiese vloed in webers

B dui die magnetiese vloeddigtheid in eenhede van tesla aan

S is die oppervlakte in vierkante meter

θ is the angle made by the magnetic field with the area vector (normal to the surface)

Deur die terme in die uitdrukking hierbo te herrangskik, kry ons die magnetiese vloeddigtheid,

B=ɸ/Scosθ

Wanneer die magnetiese veldlyne loodreg is op die gebied wat oorweeg word, word die uitdrukking

B=ɸ/S

Nog 'n manier om magnetiese vloeddigtheid rondom 'n stroomdraende draad te bereken, is om te gebruik Biot-Savart se wet.

magnetiese vloed en magnetiese vloeddigtheid
Diagrammatiese voorstelling van Biot-Savart-wet
Beeldkrediete: Wikimedia Commons

Die verklaring van Biot-Savart se wet word wiskundig voorgestel as

waar,

dB is die magnetiese vloeddigtheid

μ0 is die magnetiese deurlaatbaarheid in lug

I is die stroom wat deur die draad vloei

dl is die lengte-element

r is die loodregte afstand vanaf die stroomelement tot by die punt waar magnetiese flusdigtheid gevind kan word.

Yet another way to determine magnetic flux density is from magnetic field strength in a medium. Magnetic flux density of any material medium can be equivalently represented by the product of the magnetic permeability of the medium μ and magnetic field strength (H).

B=μH

Is magnetiese vloed en magnetiese vloeddigtheid dieselfde?

Nee, magnetiese vloed en magnetiese vloeddigtheid is twee verskillende groothede, een 'n skalaar en 'n ander 'n vektor en dit is duidelik duidelik uit die besprekings wat tot dusver gemaak is. 

Hoe hou magnetiese vloed en magnetiese vloeddigtheid verband?

Magnetiese vloed word voorgestel as die skalêre produk of puntproduk van magnetiese vloeddigtheid en die area loodreg op die magnetiese veldrigting. 

ɸ=B.S

Meer algemene voorstelling gaan op hierdie manier, waar magnetiese vloed die integraal is van die puntproduk van magnetiese vloeddigtheid en die oneindige klein area waarop magnetiese veldlyne loodreg is.

Die wiskundige uitdrukkings gee 'n insig oor hoe magnetiese vloed 'n skalaar blyk te wees. Dit is 'n wiskundige wet dat puntproduk van twee vektore 'n skalaar lewer. Dus, hier waar magnetiese vloeddigtheid B en area S vektorhoeveelhede is, lewer hul puntproduk 'n skalêre, magnetiese vloed ɸ.

Verskil tussen magnetiese vloed en magnetiese vloeddigtheid.

Van die besprekings wat tot nou gemaak is, kan ons maklik enkele algemene verskille tussen magnetiese vloed en magnetiese vloeddigtheid uitwys.

  • Magnetiese vloed is 'n fisiese grootheid wat 'n skatting gee van die aantal magnetiese veldlyne wat loodreg op 'n gegewe oppervlak beweeg, terwyl magnetiese vloeddigtheid ekwivalent die hoeveelheid magnetiese vloed per eenheidsoppervlak is.
  • Magnetiese vloed het net grootte maar geen rigting nie, dit wil sê, dit is 'n skalêre hoeveelheid. Terwyl magnetiese vloeddigtheid of magnetiese induksie met beide grootte en rigting voorgestel kan word, dus 'n vektorhoeveelheid.
  • Oor 'n geslote oppervlak is magnetiese vloed altyd nul. Vir elke punt op die geslote oppervlak is daar 'n definitiewe waarde van magnetiese vloeddigtheid en dit verskil vir verskillende punte.

Aan die ander kant is die aantal magnetiese veldlyne wat die geslote oppervlak as 'n geheel binnegaan en verlaat dieselfde en dus is die netto magnetiese vloed gelyk aan nul oor die geslote oppervlak.

Numeriese getalle gebaseer op magnetiese vloed en magnetiese vloeddigtheid

Numeries 1: Beskou 'n vierkantige lus waarvan die sy 4 cm lank is en in 'n eenvormige magnetiese veld B van 1.0 T geposisioneer is sodat die vlak van die lus 'n hoek van 30 grade met die magneetveld maak. Bepaal die magnetiese vloed wat deur die vierkantige lus gaan.

Oplossing: Die diagrammatiese voorstelling van die gegewe probleem word opsy getoon.

Syfer vir die voorgeskrewe probleem

Gegee, lengte van die vierkantige lus = 4 cm =0.04 m

Die grootte van magnetiese veld B = 1.0 T

Die hoek gemaak deur die lusvlak met magnetiese veldlyne = 30 grade

Hence the angle made by the magnetic field and normal to the loop θ= 90 – 30 = 60 degrees

Ons weet dat vloed deur enige oppervlak gegee word deur 

ɸ=B.S=BScosθ

Here S = area of the square loop = 0.04*0.04 = 0.0016 m2

Daarom,ɸ=1.0*0.0016*Cos 60=0.008W

Gevolglik is die vereiste waarde van magnetiese vloed deur die lus 0.0008 W of 0.8 mW.

let wel: Om foute te vermy, moet versigtig wees wanneer die waarde van theta gebruik word. Theta moet altyd geneem word met verwysing na die loodreg op die gebied wat oorweeg word.

In hierdie voorbeeld is die gegewe 30 grade hoek gemaak deur magnetiese veld met die vlak of oppervlak van lus en nie sy loodreg nie. Daarom is die waarde van theta 60 grade.

Numeries 2: In 'n eenvormige magneetveld waarvan die sterkte onbekend is, word 'n sirkellus met 'n radius van 5 cm loodreg geplaas. Daar word gevind dat die magnetiese vloed deur die lus 10 mW is.

  1. Bepaal die magnetiese vloeddigtheid.
  2. As die magnetiese veld nou met 90 grade geroteer word sodat die veldlyne parallel aan die oppervlak van die lus is, skat die waarde van magnetiese vloed deur die lus.

Oplossing: 

Gegee,

Die radius van die sirkellus r = 5 cm = 0.05 m

Ook die magnetiese vloed deur die lus = phi = 10 mW = 0.01 W

Since radius is given, we have area of the loop as S=πr2

Therefore, S = π*(0.05)2

It is mentioned that the loop is placed perpendicular to the magnetic field. Hence θ = 0 degrees

Aangesien ons die verband ken

vandaar die magnetiese vloeddigtheid is 1.273 T.

Nou, vir die deel(b) van die vraag, word die hoek 90 grade en gebruik dus die verkrygde waarde van magnetiese vloed,

ɸ=B.S=BScosθ

ɸ=1.273*π*(0.05)2 want 90

ɸ= 0 W

Die resultaat dui daarop dat die magnetiese vloed is nul wanneer die magnetiese veldlyne parallel aan die oppervlak is.

Opsomming

Om af te sluit, het ons in hierdie pos gehandel oor magnetiese vloed en magnetiese vloeddigtheid. 'n Meer omvattende beskrywing word verskaf wat verskeie feite soos die verskil tussen magnetiese vloed en magnetiese vloeddigtheid bevat, asook numerieke insluit wat help om die konsep meer prakties te ontleed.

Deeksha Dinesh

Hallo, ek is Deeksha Dinesh, besig met nagraadse studie in Fisika met 'n spesialisering in die veld van Astrofisika. Ek hou daarvan om konsepte op 'n eenvoudiger manier vir die lesers te lewer.

Onlangse plasings