Формулы для магнитного поля: Магнитная индукция — урок. Физика, 8 класс.

формулы для расчета, используемые обозначения / Справочник :: Бингоскул

Электромагнитное поле: формулы для расчета, используемые обозначения

добавить в закладки удалить из закладок

Содержание:

Вокруг проводника, по которому проходит электрический ток, возникает магнитное поле. Оно вызывает проявление физических явлений, например, механических сил: изменяет сопротивление металлов, сплавов, размеры тел. Рассмотрим напряженность магнитного поля, формулы для её вычисления.

Теория

Электромагнитное поле – аналог механической силы, проявляется воздействием на перемещающиеся носители электрического заряда, тела с магнитным моментом. Характеризуется механической силой, которое поле оказывает на проводники либо магниты.

Опыты показывают, что магнитное поле пытается сориентировать магнитную стрелку, развернуть её относительно плоскости витка, в направлении, которое называется направлением поля. Для планеты его принимают за линию, направленную с географического севера на юг. Электрическое поле характеризуется векторной величиной E – напряженностью. Для описания магнитного воздействия применяют величину B, названную магнитной индукцией.

Во избежание путаницы характеристики носят разные названия.

Направлением B считают то, куда укажет магнитная стрелка относительно витка с электрическим током. Его модуль определяют по максимальному значению вращающего момента Mmax, действующего на стрелку. При одинаковом значении индукции в каждой точке пространства поле называется однородным, когда его величина проявляется в веществе в разной степени – неоднородным.

Магнитное поле: все формулы

В однородное поле помещают плоские контуры – изготовленные из точнейшей проволоки замкнутые проводники – с током. Измерения пикового вращающего момента показывает, что он:

1. прямо пропорционален силе протекающего через контур электрического тока I;
2. зависит от площади контура S;
3. не зависит от формы замкнутого проводника при равной площади.

Магнитный момент контура с током равен:

p_m = IS.

Рассмотрим остальные формулы, позволяющие рассчитать электромагнитное поле.

Вращающий и магнитный моменты характеризуют электромагнитную индукцию, по модулю она равняется:

B= M_max : p_m.

Измеряется в теслах (Тл), названа в честь величайшего сербского учёного XX века Николы Теслы. 

При расчётах неоднородных полей в них помещают маленькие контуры, по габаритам сравнимые с расстояниями, на которых наблюдаются изменения.

Магнитное полевое образование характеризуется напряжённостью H, пропорциональной индукции в вакууме:

B = μ₀H,

μ₀ = 4π*10^-7 Гн/м или Тл*м/А.

При вычислениях для вещества добавляется коэффициент магнитной проницаемости μ, для вакуума он равен единице.

B = μ μ₀H.

Магнитная индукция соленоида:

B = μ₀nI, здесь:

• n = N : l, N – число витков катушки, l – её длина;
• I – сила протекающего тока.

Формула энергии W магнитного поля для соленоида:

W = LI² : 2 = ФI : 2

• L – индуктивность катушки;
• I – сила тока;
• Ф – магнитный поток.

Сила взаимодействия между проводниками с электрическим током:

F = μ μ0I₁I₂l : 2πr, здесь:

• I₁, I₂ – сила тока в обоих проводниках;
• l – их длина;
• r – расстояние между проводами с током.

Наибольший момент:

M_max= BIS;

S – площадь контура.

Электромагнитное поле образуется вокруг намагниченных тел и проводников с током.

Поделитесь в социальных сетях:

18 октября 2021, 18:15

Физика

Could not load xLike class!

Индукция магнитного поля – формула, модуль, определение

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 126.

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 126.

Проводник с электрическим током всегда порождает магнитное поле. Для его описания используются различные величины, одной из которых является индукция. Рассмотрим это понятие подробнее.

Индукция магнитного поля

Обнаружить магнитное поле можно по действию на движущиеся заряды или на проводник с током. При этом можно видеть, что направление возникающей силы зависит от направления электрического тока.

Рис. 1. Взаимодействие двух проводников с током.

Таким образом, можно ввести силовую характеристику магнитного поля – векторную величину индукции магнитного поля $\overrightarrow B$. Модуль этой величины будет характеризовать силу, с которой магнитное поле действует на ток (интенсивность), а векторный характер – направление.

Направление магнитной индукции

Магнитные силы, как и любые другие силы, имеют направление. Для его определения служат специальные правила.

Правило буравчика

Согласно этому правилу, если направление поступательного движения острия буравчика при ввинчивании совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращательного движения буравчика в каждой точке совпадает с направлением вектора индукции магнитного поля.

Рис. 2. Правило буравчика.

Правило обхвата правой рукой

Приведенное правило зачастую недостаточно понятно из-за того, что буравчик в современном мире используется нечасто. Поэтому гораздо удобнее применять правило охвата правой рукой: если большой палец правой руки указывает направление тока, то остальные пальцы будут показывать направление магнитных линий.

Данное правило удобнее еще и потому, что его можно применять и для определения направления магнитной индукции катушки с током, в этом случае четыре пальца направляются вдоль витков катушки, в направлении тока в них, а большой палец укажет направление вектора магнитной индукции. То есть, большой палец в обоих случаях указывает на прямую линию, а остальные пальцы – на охватывающую.

Рис. 3. Правило обхвата правой рукой.

Модуль магнитной индукции

Закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на проводник с током, был открыт А.Ампером. Согласно этому закону, сила, действующая на проводник, пропорциональна силе тока в проводнике, его длине и модулю магнитной индукции:

$$F=I{\big|\overrightarrow B\big|}Δl\thinspace sin\thinspace\alpha$$

Максимальная сила соответствует перпендикулярному расположению линий магнитной индукции и тока. Зная эту силу, можно получить формулу индукции магнитного поля:

$$B={F_{max}\over IΔl}$$

Из этой же формулы можно получить единицу измерения магнитной индукции – Тесла:

$$Тл={Н\over А×м}$$,

то есть, индукция силой 1 тесла – эта индукция, которая действует на проводник с силой тока 1 Ампер длинной 1 метр с силой 1 Ньютон.

1 Тл – это очень сильное магнитное поле. Обычное магнитное поле Земли имеет значение около 0,05 мТл. Индукция поля бытового магнита из защелок составляет около 5 мТл. Самое сильное магнитное поле, с которым может столкнуться обычный человек – это сила поля МРТ-томографа. Здесь значение индукции может доходить до 3 Тл !

Что мы узнали?

Индукция магнитного поля – это векторная величина, характеризующую интенсивность поля. Чем выше индукция, тем с большей силой поле действует на проводник с током. Направление магнитной индукции определяется правилом буравчика или правилом обхвата правой руки.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда – пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 126.

---

А какая ваша оценка?

12.S: Источники магнитных полей (Сводка)

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

10305

• OpenStax
• OpenStax

Ключевые термины

Закон Ампера	физический закон, утверждающий, что линейный интеграл магнитного поля вокруг электрического тока пропорционален току
Закон Био-Савара	уравнение, определяющее магнитное поле в точке, создаваемое проводником с током
диамагнетики	их магнитные диполи направлены против приложенного магнитного поля; при снятии поля материал не намагничивается
ферромагнитные материалы	содержат группы диполей, называемых доменами, которые выравниваются с приложенным магнитным полем; когда это поле удаляется, материал остается намагниченным
гистерезис	свойство ферромагнетиков, которое видно при сравнении магнитного поля материала с приложенным магнитным полем; петля создается в результате прокручивания приложенного поля вперед и назад
магнитные домены	групп магнитных диполей, ориентированных в одном направлении и связанных друг с другом квантово-механически
магнитная восприимчивость	отношение магнитного поля в материале к приложенному полю в это время; положительные восприимчивости либо парамагнитны, либо ферромагнитны (направлены вдоль поля), а отрицательные восприимчивости диамагнитны (направлены противоположно полю)
парамагнитные материалы	их магнитные диполи частично ориентированы в том же направлении, что и приложенное магнитное поле; при снятии этого поля материал размагничивается
проницаемость свободного пространства	\(\displaystyle μ_0\), мера способности материала, в данном случае свободного пространства, поддерживать магнитное поле
92}\)
Магнитное поле от длинного прямого провода	\(\displaystyle B=\frac{μ_0I}{2πR}\)
Сила между двумя параллельными токами	\(\displaystyle \frac{F}{l}=\frac{μ_0I_1I_2}{2πr}\)
Магнитное поле токовой петли	\(\displaystyle B=\frac{μ_0I}{2R}\) (в центре петли)
Закон Ампера	\(\displaystyle ∮\vec{B}⋅d\vec{l}=μ_0I\)
Напряженность магнитного поля внутри соленоида	\(\displaystyle B=μ_0nI\)
Напряженность магнитного поля внутри тороида	\(\displaystyle B=\frac{μ_oNI}{2πr}\)
Магнитная проницаемость	\(\ Displaystyle μ = (1 + χ) μ_0 \)
Магнитное поле соленоида, заполненного парамагнитным материалом	\(\displaystyle B=μnI\)

Резюме

12.

2 Закон Био-Савара

• Магнитное поле, создаваемое проводом с током, находится по закону Био-Савара.
• Текущий элемент \(\displaystyle Id\vec{l}\) создает магнитное поле на расстоянии r.

12.3 Магнитное поле, создаваемое тонким прямым проводом

• Сила магнитного поля, создаваемого током в длинном прямом проводе, определяется выражением \(\displaystyle B=\frac{μ_0I}{2πR}\) (длинный прямой провод) где 9{−7}T⋅м/с\) — проницаемость свободного пространства.
• Направление магнитного поля, создаваемого длинным прямым проводом, определяется правилом правой руки 2 (RHR-2): Направьте большой палец правой руки в направлении тока, а остальные пальцы согните в направлении магнитного поля. петли поля, созданные им.

12.4 Магнитная сила между двумя параллельными токами

• Сила между двумя параллельными токами \(\displaystyle I_1\) и \(\displaystyle I_2\), разделенными расстоянием r, имеет величину на единицу длины, определяемую выражением \( \displaystyle \frac{F}{l}=\frac{μ_0I_1I_2}{2πr}\).
• Сила притяжения, если токи имеют одинаковое направление, и отталкивания, если они направлены в противоположные стороны.

12.5 Магнитное поле токовой петли

• Напряженность магнитного поля в центре круговой петли определяется выражением \(\displaystyle B=\frac{μ_0I}{2R}\) (в центре петли), , где R — радиус петли. РХР-2 дает направление поля вокруг петли.

12.6 Закон Ампера

• Магнитное поле, создаваемое током, следующим по любому пути, представляет собой сумму (или интеграл) полей, обусловленных сегментами вдоль пути (величина и направление, как для прямого провода), что приводит к общему соотношению между током и полем, известным как закон Ампера.
• Закон Ампера можно использовать для определения магнитного поля от тонкой проволоки или толстой проволоки с помощью геометрически удобного пути интегрирования. Результаты согласуются с законом Био-Савара.

12.7 Соленоиды и тороиды

• Напряженность магнитного поля внутри соленоида составляет

\(\displaystyle B=μ_0nI\) (внутри соленоида)

где n — количество витков на единицу длины соленоида. Поле внутри очень однородно по величине и направлению.

• Напряженность магнитного поля внутри тороида составляет

\(\displaystyle B=\frac{μ_oNI}{2πr}\) (внутри тороида)

где N – количество витков. Поле внутри тороида неоднородно и изменяется с расстоянием как 1/r.

12.8 Магнетизм в материи

• Материалы классифицируются как парамагнитные, диамагнитные или ферромагнитные в зависимости от того, как они ведут себя в приложенном магнитном поле.
• Парамагнетики имеют частичное выравнивание своих магнитных диполей с приложенным магнитным полем. Это положительная магнитная восприимчивость. Остается только поверхностный ток, создающий соленоидоподобное магнитное поле.
• Диамагнетики демонстрируют индуцированные диполи, противоположные приложенному магнитному полю. Это отрицательная магнитная восприимчивость.
• Ферромагнитные материалы имеют группы диполей, называемых доменами, которые выравниваются с приложенным магнитным полем. Однако при снятии поля ферромагнитный материал остается намагниченным, в отличие от парамагнетиков. Эта намагниченность материала по сравнению с эффектом приложенного поля называется гистерезисом.

Авторы и авторство

Сэмюэл Дж. Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойолы Мэримаунт) и Билл Моебс со многими сотрудничающими авторами. Эта работа находится под лицензией OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

---

Эта страница под названием 12.S: Sources of Magnetic Fields (Summary) распространяется под лицензией CC BY 4.0 и была создана, изменена и/или курирована OpenStax посредством исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами LibreTexts. Платформа; подробная история редактирования доступна по запросу.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   ОпенСтакс

   Лицензия

   СС BY

   Версия лицензии

   4,0

   Программа OER или Publisher

   ОпенСтакс

   Показать оглавление

   нет

2. Теги

   1. source@https://openstax. org/details/books/university-physics-volume-2

Магнитные термины, используемые в магнитных цепях. Определение и формулы

Содержание

Магнитное поле или магнитная индукция (B)

Магнит или электромагнит создают магнитное поле. Поле, в котором магнит притягивает или отталкивает магнитные материалы, такие как железо, сталь и т. д., может быть определено как сила, действующая на движущийся заряд,

F = q x v x B

Где

• F = Сила,
• В = скорость частиц,
• B = величина поля.

Полезно знать:

Это векторная величина, и единицей измерения магнитного поля в системе СИ является Тесла, где 1 Тесла = (Ньютон x секунда) / (кулон x метр) 10 000 Гаусс. Формула для магнитного поля в SI: B = µ _○ (H+M), а в СГС: B = H+4π M.

Провод, по которому течет постоянный ток, или постоянный магнит создает магнитостатическое (стационарное) поле и его величина и направление остаются прежними. При переменном токе или пульсирующем постоянном токе проводник создает переменное магнитное поле, которое непрерывно меняет свое направление и величину.

Читайте также

• Калькулятор индуктивности индуктора с воздушным сердечником
• Калькулятор индуктивности прямого провода и электрода

Напряженность магнитного поля (Н)

Величина намагничивающей силы (насколько сила необходима для намагничивания магнитных материалов, таких как железо, сталь и т. д.) называется напряженностью магнитного поля и обозначается (Н). Она обратно пропорциональна длине провода и прямо пропорциональна протекающему по нему току. Единицей СИ для напряженности магнитного поля является ампер/метр (А/м), и это векторная величина, а формула СИ для напряженности магнитного поля равна 9.0126

H = NI / 1c

Где 1c = магнитный путь в метрах.

• 10+ инструментов проектирования и моделирования для инженеров-электриков/электронщиков онлайн
• 15 обязательных приложений для Android для инженеров-электриков и электронщиков и студентов

Магнитный поток (Φ)

Проще говоря, площадь магнитного поля x, перпендикулярная магнитному полю (B), называется магнитным потоком, который обозначается Φ или Φ _м или Φ _B . Или это количество магнитного поля или магнитных силовых линий, проходящих через поверхность, такую ​​как проводящая область, пространство, воздух и т. д. Единицей магнитного потока в системе СИ является Вб (Вебер). Формула для нахождения магнитного потока в системе СИ:

Φ = BAc

Где

Ac = площадь в м ²

Единица измерения СГС и формула для магнитного потока: Максвелл (М) и Φ = BAc Ac = площадь в см ² соответственно.

• Калькулятор максимальной плотности потока (Bmax). (Формулы и уравнения)
• Простой электрический проект (левитация на магните)

Намагничивание (M)

Состояние намагничиваемого материала или процесс, при котором намагничиваются магнитные материалы. Это плотность дипольных моментов постоянного магнита или электромагнита в магнитных материалах. Или магнитный момент (м) на единицу объема (v) магнитным полем называется намагничиванием. Единицей намагниченности в системе СИ является ампер/метр (А/м), и это также векторная величина. Формула СИ для намагниченности равна 9.0126

M = м/В

Где,

• m = Суммарный магнитный момент
• И V= объем в м ³ .

Единица СГС и формула намагниченности: Эме/см ³ и М = м/В соответственно, где, м = Полный магнитный момент, В = объем в см ³ и ЭМУ = Электромагнитные единицы. Его также можно определить как M = (N/V) x m → M = nm ……. (Н/В) = п. Где «m» — магнитный момент, а «n» — числовая плотность магнитных моментов.

• Мини-система воздушного охлаждения от вентилятора 12 В (самодельная из мусора)
• Самый простой двигатель постоянного тока.

Магнитная проницаемость вакуума (µ _○ )

Говоря забавными словами, Perm = Разрешение и способность – это способность или умение что-то делать. т.е. проницаемость (µ) это способность материала легко намагничиваться?

Магнитная проницаемость вакуума

Величина сопротивления магнитному полю при формировании в вакууме.

Единицей проницаемости в системе СИ является (H·m ⁻¹ ), или Ньютон на ампер в квадрате (N·A ⁻² ). Единица СИ и формула магнитной проницаемости вакуума: Ньютон/Ампер ² и мк _○ = 4πx10 ^-7 ≈ 1,2566370614 Г·м ^{-91 9000 соответственно. Единицей магнитной проницаемости вакуума является единица СГС.}

Полезно знать. Известное магнитное соотношение: B = µH, где µ — проницаемость, которая является скалярной величиной, B — магнитное поле, а H — намагничивающая сила или напряженность магнитного поля.

• Почему переменный ток измеряется в тоннах, а не в кВт или кВА? Руководство по кондиционерам и холодильным установкам
• Проверка электрических и электронных компонентов и устройств с помощью мультиметра

Индуктивность (L)

Индуктивность – это свойство проводника, катушки или провода, которое противодействует изменению тока, протекающего через них. Изменение тока, протекающего через проводник, создает напряжение, называемое противо-ЭДС или электродвижущей силой.

Четный Изменение тока, протекающего через проводник или катушку, создает напряжение в нем, которое называется ЭДС самоиндукции, а в любых близлежащих катушках или проводниках называется взаимной индуктивностью. Единицей индуктивности (L) в системе СИ является Генри «H», а формула равна 9.0126

L = µ _○ µ N ² Ac/1c

Где

• N = витков
• Ac = Площадь в м ²
• 1c = магнитный путь в метрах

Единица измерения СГС и формула индуктивности Генри «H» (Джозеф Генри) и L = 0,4π мкН ² Ac/1c x10 ^-8 соответственно

где;

• L = индуктивность
• Н =
оборотов
• Ac = площадь в см ²
• 1c = магнитный путь в см.

Полезно знать : 1 Гн = 1 Вб/А (один Генри = 1 Вебер на Ампер) 39

Где:

• L = в генри
• μ _ο = Проницаемость свободного пространства (4. π.10 ^-7 )
• Н = Количество витков
• A = площадь внутреннего ядра (π.r  ² ) в м ²
• l = длина рулона в метрах
где
• µ _o = проницаемость свободного пространства ( 4.№10 ^-7 )
• µ _r = относительная проницаемость сердцевины из мягкого железа
• Н = количество витков катушки
• A = площадь поперечного сечения в м ²
• l = длина рулона в метрах

Похожие сообщения:

• Разница между электрической и магнитной цепью
• Разница между электрическим полем и магнитным полем
Напряжение или ЭДС (В)

Электрический потенциал Разность между двумя точками называется напряжением. Или работа, совершаемая на единицу заряда в статическом электрическом поле для перемещения заряда между двумя точками, поэтому уравнение принимает вид

V = W/q или E/q.

Где;

• В = Напряжение
• E = Энергия в джоулях
• q = заряд в кулонах

Или электрическая потенциальная энергия на единицу заряда называется напряжением.

По закону Ома напряжение = V = I x R, где I = ток в амперах, а R = сопротивление в омах (Ом)

Единицей напряжения в системе СИ является вольт (В) или джоуль на кулон. Где 1В = 1Джоуль/1Кулон

Формула СИ для напряжения равна

V = -N dΦ/dt

Где;

• N = количество витков катушки
• dΦ = скорость изменения потока
• т = время

Полезно знать: Другие родственные слова, используемые для Напряжения и ЭДС: Разность электрических потенциалов , Электрическое напряжение , Электрическое давление, разность потенциалов, Pd, E.M.F, Электродвижущая сила и это скалярная величина и это тип электрической энергии.

В следующей таблице показаны все вышеуказанные основные термины, используемые в магнитных цепях с единицами СИ и СГС, а также формулы.

Количество	Символ	Единица СИ	Уравнение SI	Блок СГС	Уравнение СГС	Коэффициент преобразования
Магнитное поле	Б	Тесла (Т)	В = мк ○ (Н+М)	Гаусс (G)	Б = Н+4π М	1T = 10 4 G
Напряженность магнитного поля	Х	Ампер/метр (А/м)	Н = Н/1с 1c = магнитный путь в м	Эрстед Ое	H=0,4πNI/1с 1c = магнитный путь в см	1А/м =4πx10 -3 Э
Магнитный поток	Ф	Вебер (ВБ)	Φ = BAc Ac=площадь в м 2	Максвелл М	Φ=BAc Ac = площадь в см 2	1Wb =10 8 М
Намагничивание	М	Ампер/метр (А/м)	М=м/В м = Суммарный магнитный момент, V = объем в м 3	Эмю/см 3 Где EMU = электромагнитные блоки	М=м/В м = Суммарный магнитный момент, V = объем в см 3	1А/м = 10- 3 эме/см 3
Магнитная проницаемость вакуума	мк ○	Ньютон/Ампер 2	µ ○ = 4πx10 -7 ≈ 1,2566370614 H·м −1	1	–	4πx10 -7
Индуктивность	л	Генри	L = мк ○ мкН 2 Ac/1c Н = оборотов Ac = Площадь в м 2 1c = магнитный путь в м	Генри	L=0,4π мкН 2 Ac/1c x10 -8 N=витков Ac=площадь в см 2 1c = магнитный путь в см	1
Напряжение или ЭДС	В	Вольт	В = – NdΦ/dt Н=Обороты	Вольт	В = -10 -8 xNxdΦ/dt Н=Обороты	1

Ниже приведена таблица в формате изображения в качестве ссылки.