Magnetická indukce je silová charakteristika magnetického pole ve vybraném bodě prostoru. Určuje sílu, kterou magnetické pole působí na nabitou částici, která se v ní pohybuje. Magnetická indukce je považována za základní charakteristiku magnetického pole (jako síla elektrického pole).

Magnetická indukce popisuje magnetickou sílu (vektor) na testovaný objekt (například kus železa) v každém bodě prostoru. Jednoduše řečeno: pokud se přírodní magnet přiblíží k magnetickým látkám (jako je železo, nikl, kobalt atd.), vyvolá v nich magnetické vlastnosti, které se nazývají „magnetická indukce“. Magnetická indukce se používá k vytvoření umělých magnetů.

Magnetická indukce se také nazývá hustota magnetického toku.

Magnetická indukce se měří:

  • v soustavě SI je jednotkou tesla (T),
  • v systému GHS je jednotkou Gauss (Gs).

Vztah mezi T a G: 1 T = 10 000 G.

Magnetická indukce je vektorová veličina a je označena písmenem B se šipkou:

Magnetická indukce vektorové množství písmeno B s šipkou

Indukce (z latinského inducere – zavést, vyvolat) – produkce proudů v obvodu pod vlivem magnetu nebo jiného proudu.

Vzorce pro výpočet magnetické indukce

Vzorec magnetické indukce:

Vzorce pro výpočet magnetické indukce B = Mmax/IS

Vzorec magnetické indukce: B = Mmax/IS

Kde:

  • B – indukce magnetického pole (v T)
  • Mmax – maximální točivý moment magnetických sil působících na rám (v Nm)
  • l – délka vodiče (vm)
  • S – plocha rámu (v m²)

Jiné vzorce, kde se objevuje B

Tyto vzorce lze také použít k jeho výpočtu.

Ampérový výkon:

Vzorce pro výpočet magnetické indukce Fa=IBL sinα

Ampérový výkon: Fa=IBL sinα

Kde:

  • Fa – Ampérová síla (v N – newtonech)
  • I – síla proudu (v A – ampérech)
  • B – indukce magnetického pole (v T)
  • L – délka vodiče (vm)
  • α je úhel mezi vektorem B a jedním ze směrů (síla proudu, rychlost atd.; měřeno v rad nebo stupních)

Lorentzova síla:

Vzorce pro výpočet magnetické indukce Fl = qvB sinα

Lorentzova síla: Fl = qvB sinα

Kde:

  • Fl – Lorentzova síla (v N – newton)
  • q – náboj částice (v C – coulomb)
  • v – rychlost (v m/s)
  • B – indukce (v T)
  • α je úhel mezi vektorem B a jedním ze směrů (síla proudu, rychlost nebo jiné; měřeno v rad. nebo stupních))

Magnetický tok:

Vzorce pro výpočet magnetické indukce Ф = BS cosα

Magnetický tok: Ф = BS cosα

Kde:

  • F – magnetický tok (ve Wb – Weber)
  • B – indukce (v T)
  • S – plocha rámu (v m²)
  • α je úhel mezi vektorem B a jedním ze směrů (síla proudu, rychlost nebo jiné; měřeno v rad. nebo stupních))
ČTĚTE VÍCE
Jaká hloubka příkopu je akceptována při výstavbě drenáže pro odvodnění podzemní vody?

Elektromagnetická indukce a magnetická indukce: jaký je mezi nimi rozdíl?

Elektromagnetická indukce je vytváření elektromotorické síly vytvořené relativním pohybem mezi magnetickým polem a vodičem.

Magnetická indukce může nebo nemusí produkovat permanentní magnet.

Elektromagnetická indukce vytváří proud, ale takovým způsobem, že tento vytvořený proud působí proti změně magnetického pole.

Elektromagnetická indukce využívá magnety a elektrické obvody, zatímco magnetická indukce využívá pouze magnety a magnetické materiály.

K výrobě elektřiny se často používají generátory, jejichž princip činnosti je založen na jevu elektromagnetické indukce. Existují i ​​jiné způsoby výroby elektřiny, ale tento zůstává vedoucí. Podívejme se podrobněji na koncept elektromagnetické indukce.

Objev elektromagnetické indukce

Téměř okamžitě po objevu elektrického proudu bylo zjištěno, že proud procházející vodičem vytváří magnetické pole.

Bylo logické předpokládat, že magnetické pole může také vytvořit pohyb elektrických nábojů ve vodiči. Mnoho vědců se s tímto problémem potýkalo bez úspěchu. Elektrické náboje umístěné v konstantním magnetickém poli na něj však nijak nereagovaly.

Objev učinil M. Faraday 29. srpna 1831 (vzácný případ, kdy je známo přesné datum objevu).

M. Faraday

Rýže. 1. M. Faraday.

K experimentu byly použity dvě cívky – jedna vytvářela magnetické pole, druhá byla umístěna poblíž, takže magnetické čáry první cívky jí procházely. Druhá cívka byla připojena ke galvanometru, který byl určen k určení elektrického proudu v ní vznikajícího.

Faradayův experiment se dvěma cívkami

Rýže. 2. Faradayův pokus se dvěma cívkami.

Experiment přinesl negativní výsledek, konstantní pole pronikající do druhé cívky v ní nevytvářelo elektrický proud, bez ohledu na to, kolik času uplynulo. Faraday si ale všiml, že těsně před experimentem, v okamžiku, kdy se první cívkou spustil elektrický proud, ručička galvanometru mírně zakmitala. Pořadí experimentu bylo přeskupeno – nyní byla hlavní pozornost věnována okamžiku zařazení. A ukázalo se, že zapnutí a vypnutí proudu přes první cívku způsobí, že se v druhé cívce objeví proudový impuls.

Následně bylo zjištěno, že aby se objevil puls, je možné magnetické pole nejen zapínat a vypínat další cívkou, ale například přibližovat a vzdalovat obyčejný permanentní magnet.

Navíc výsledný proud (jako každý proud ve vodiči) vytváří své vlastní magnetické pole a je směrován tak, že výsledné magnetické pole zasahuje do příčiny, která vytvořila proud v obvodu. Toto pravidlo později objevil ruský fyzik E. Lenz.

ČTĚTE VÍCE
Co mohu udělat, aby mi v zimě nezamrzla okna?

Mnoho badatelů, kteří rozvinuli teorii elektřiny, jako H. Oersted, J. Colladon, J. Henry, bylo blízko objevu. Ale buď si nevšimli kmitání jehly v okamžiku spuštění nebo vypnutí instalace, nebo to považovali za výsledek náhodných vnějších otřesů a nepřikládali tomu žádný význam.

Zákon elektromagnetické indukce

M. Faraday provedl četné experimenty, zaznamenal výsledky a z těchto experimentálních tabulek elektromagnetické indukce zjistil, že proud ve vodivém obvodu vzniká pouze tehdy, když se magnetické pole pronikající tímto obvodem změní.

Ke kvantitativnímu popisu tohoto jevu se používá koncept magnetického toku. Jestliže indukce charakterizuje sílu magnetického pole v bodě, pak magnetický tok charakterizuje hustotu magnetických indukčních čar. Magnetický tok obvodem o ploše S se rovná součinu indukčního modulu B plochou S a kosinusem úhlu mezi indukčním vektorem a normálou k obvodu:

Ф=BScosa

Fenomén elektromagnetické indukce spočívá v tom, že když se magnetický tok obvodem změní o hodnotu ΔФ v průběhu času Δt, vznikají v něm vnější síly, které vytvářejí potenciálový rozdíl nazývaný EMF (elektromotorická síla):

Znaménko mínus v tomto vzorci elektromagnetické indukce znamená, že výsledné EMF je v souladu s pravidlem E. Lenze směrováno tak, aby vytvořilo proud, který působí proti příčině, která jej vytvořila.

co jsme se naučili?

Stručně a jasně lze jev elektromagnetické indukce popsat jako výskyt elektrického proudu ve vodivém obvodu při změně magnetického toku procházejícího tímto obvodem. V tomto případě je výsledný proud směrován tak, aby působil proti příčině, která jej vytvořila.