फ्लक्स आणि चुंबकीय प्रवाह संबंध

अनुभवावरून हे ज्ञात आहे की कायम चुंबकांजवळ, तसेच विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या कंडक्टरच्या जवळ, भौतिक प्रभाव पाहिला जाऊ शकतो, जसे की इतर चुंबकांवर किंवा विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या कंडक्टरवर यांत्रिक प्रभाव, तसेच दिलेल्या कंडक्टरमध्ये EMF चे स्वरूप. जागा

चुंबक आणि विद्युत्-वाहक कंडक्टर जवळील जागेच्या असामान्य स्थितीला चुंबकीय क्षेत्र म्हणतात, ज्याची परिमाणवाचक वैशिष्ट्ये या घटनांद्वारे सहजपणे निर्धारित केली जातात: यांत्रिक क्रियेच्या बलाने किंवा इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रेरणाने, खरेतर, एका यंत्रामध्ये प्रेरित परिमाणाद्वारे. हलणारा कंडक्टर EMF.

कंडक्टरमध्ये ईएमएफच्या वहन होण्याची घटना (इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनची घटना) वेगवेगळ्या परिस्थितीत उद्भवते. आपण एकसमान चुंबकीय क्षेत्राद्वारे वायर हलवू शकता किंवा स्थिर वायर जवळ चुंबकीय क्षेत्र बदलू शकता. दोन्ही बाबतीत, अंतराळातील चुंबकीय क्षेत्रातील बदल कंडक्टरमध्ये EMF ला प्रेरित करेल.

या घटनेचा तपास करण्यासाठी एक साधे प्रायोगिक साधन आकृतीमध्ये दर्शविले आहे. येथे प्रवाहकीय (तांब्याची) अंगठी स्वतःच्या तारांनी जोडलेली असते बॅलिस्टिक गॅल्व्हनोमीटरसह, बाणाच्या विक्षेपाने, ज्यासाठी या साध्या सर्किटमधून जाणाऱ्या इलेक्ट्रिक चार्जच्या प्रमाणाचा अंदाज लावणे शक्य होईल. प्रथम, चुंबकाजवळील जागेत काही ठिकाणी रिंग मध्यभागी करा (स्थिती a), नंतर रिंग तीव्रतेने हलवा (ब स्थितीत). गॅल्व्हनोमीटर सर्किटमधून गेलेल्या चार्जचे मूल्य दर्शवेल, Q.

आता आपण रिंग दुसर्‍या बिंदूवर ठेवतो, चुंबकापासून थोडे पुढे (c स्थितीत) आणि पुन्हा, त्याच गतीने, आपण ती वेगाने बाजूला (d स्थितीत) हलवतो. गॅल्व्हनोमीटर सुईचे विक्षेपण पहिल्या प्रयत्नापेक्षा कमी असेल. आणि जर आपण लूप R चा प्रतिकार वाढवला, उदाहरणार्थ, तांबे टंगस्टनने बदलून, त्याच प्रकारे रिंग हलवल्यास, आपल्या लक्षात येईल की गॅल्व्हानोमीटर आणखी लहान चार्ज दर्शवेल, परंतु या चार्जचे मूल्य गॅल्व्हनोमीटर कोणत्याही परिस्थितीत लूपच्या प्रतिकाराच्या व्यस्त प्रमाणात असेल.

प्रयोग स्पष्टपणे दर्शवितो की चुंबकाभोवतीच्या जागेत कोणत्याही बिंदूवर काही गुणधर्म असतात, जे आपण चुंबकापासून रिंग दूर हलवतो तेव्हा गॅल्व्हनोमीटरमधून जाणाऱ्या चार्जच्या प्रमाणात थेट परिणाम होतो. चला त्याला चुंबकाच्या जवळ काहीतरी म्हणूया, चुंबकीय प्रवाह, आणि आम्ही त्याचे परिमाणवाचक मूल्य F अक्षराने दर्शवतो. Ф ~ Q * R आणि Q ~ Ф / R चे प्रकट अवलंबित्व लक्षात घ्या.

चला प्रयोग क्लिष्ट करूया. आम्ही तांब्याच्या लूपला चुंबकाच्या विरुद्ध एका विशिष्ट बिंदूवर, त्याच्या पुढे (d स्थितीत) निश्चित करू, परंतु आता आपण लूपचे क्षेत्र बदलू (त्याचा भाग वायरने आच्छादित करणे). गॅल्व्हनोमीटरचे रीडिंग रिंगच्या क्षेत्रामध्ये (ई स्थितीत) बदलाच्या प्रमाणात असेल.

म्हणून, लूपवर कार्य करणाऱ्या आपल्या चुंबकाचा चुंबकीय प्रवाह F लूपच्या क्षेत्रफळाच्या प्रमाणात आहे. परंतु चुंबकीय इंडक्शन B, चुंबकाच्या सापेक्ष रिंगच्या स्थितीशी संबंधित, परंतु रिंगच्या पॅरामीटर्सपासून स्वतंत्र, चुंबकाजवळील अंतराळातील कोणत्याही विचारात घेतलेल्या बिंदूवर चुंबकीय क्षेत्राचा गुणधर्म निर्धारित करते.

तांब्याच्या रिंगसह प्रयोग चालू ठेवून, आता आपण सुरुवातीच्या क्षणी चुंबकाच्या सापेक्ष रिंगच्या विमानाची स्थिती बदलू (स्थिती g) आणि नंतर त्यास चुंबकाच्या अक्षावर (स्थिती h) फिरवू.

लक्षात घ्या की रिंग आणि चुंबकामधील कोनात जितका जास्त बदल होईल तितका जास्त चार्ज Q सर्किटमधून गॅल्व्हानोमीटरद्वारे प्रवाहित होईल. याचा अर्थ असा की रिंगमधून चुंबकीय प्रवाह चुंबक आणि सामान्य यांच्यातील कोनाच्या कोसाइनच्या प्रमाणात आहे. अंगठीच्या विमानापर्यंत.

अशा प्रकारे, आपण असा निष्कर्ष काढू शकतो चुंबकीय प्रेरण B — एक वेक्टर प्रमाण आहे, ज्याची दिशा एखाद्या दिलेल्या बिंदूवर त्या स्थानावरील रिंगच्या समतलाच्या सामान्यच्या दिशेशी एकरूप होते जेव्हा, जेव्हा रिंग चुंबकापासून वेगाने दूर जाते, तेव्हा चार्ज Q त्याच्या बाजूने जातो. सर्किट कमाल आहे.

प्रयोगात चुंबकाऐवजी तुम्ही वापरू शकता इलेक्ट्रोमॅग्नेटची कॉइल, ही कॉइल हलवा किंवा त्यातील विद्युत् प्रवाह बदला, ज्यामुळे प्रायोगिक लूपमध्ये प्रवेश करणारे चुंबकीय क्षेत्र वाढते किंवा कमी होते.

चुंबकीय क्षेत्राद्वारे प्रवेश केलेले क्षेत्र गोलाकार बेंडने बांधले जाऊ शकत नाही, ते तत्त्वतः कोणतेही पृष्ठभाग असू शकते, चुंबकीय प्रवाह ज्याद्वारे नंतर एकत्रीकरणाद्वारे निर्धारित केले जाते:

ते बाहेर वळते चुंबकीय प्रवाह एफ पृष्ठभाग S द्वारे चुंबकीय प्रेरण वेक्टर B चा प्रवाह आहे की नाही.आणि चुंबकीय प्रेरण B हे क्षेत्रामध्ये दिलेल्या बिंदूवर चुंबकीय प्रवाह घनता F आहे. चुंबकीय प्रवाह Ф हे «वेबर» — Wb च्या एककांमध्ये मोजले जाते. चुंबकीय इंडक्शन बी टेस्ला - टेस्ला च्या युनिट्समध्ये मोजले जाते.

जर कायम चुंबक किंवा विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या कॉइलच्या सभोवतालची संपूर्ण जागा गॅल्व्हॅनोमीटर कॉइलद्वारे त्याच प्रकारे तपासली गेली, तर या जागेत तथाकथित "चुंबकीय रेषा" ची अनंत संख्या तयार करणे शक्य आहे. वेक्टर रेषा चुंबकीय प्रेरण B — अभ्यास केलेल्या जागेच्या या बिंदूंवरील चुंबकीय प्रेरण वेक्टर B च्या दिशेशी संबंधित असलेल्या प्रत्येक बिंदूवरील स्पर्शिकेची दिशा.

एक युनिट क्रॉस-सेक्शन S = 1 असलेल्या काल्पनिक नळ्यांद्वारे चुंबकीय क्षेत्राची जागा विभाजित करून, तथाकथित मिळवता येते. एकल चुंबकीय नळ्या ज्यांच्या अक्षांना एकल चुंबकीय रेषा म्हणतात. या दृष्टिकोनाचा वापर करून, आपण चुंबकीय क्षेत्राचे परिमाणवाचक चित्र दृष्यदृष्ट्या चित्रित करू शकता आणि या प्रकरणात चुंबकीय प्रवाह निवडलेल्या पृष्ठभागावरून जाणाऱ्या ओळींच्या संख्येइतके असेल.

चुंबकीय रेषा सतत असतात, त्या उत्तर ध्रुव सोडून दक्षिण ध्रुवात प्रवेश करतात, त्यामुळे कोणत्याही बंद पृष्ठभागावरून एकूण चुंबकीय प्रवाह शून्य असतो. गणितीयदृष्ट्या ते असे दिसते:

दंडगोलाकार गुंडाळीच्या पृष्ठभागाने बांधलेल्या चुंबकीय क्षेत्राचा विचार करा. खरं तर, हा एक चुंबकीय प्रवाह आहे जो या कॉइलच्या वळणाने तयार झालेल्या पृष्ठभागावर प्रवेश करतो. या प्रकरणात, कॉइलच्या प्रत्येक वळणासाठी एकूण पृष्ठभाग स्वतंत्र पृष्ठभागांमध्ये विभागले जाऊ शकते. आकृती दर्शविते की कॉइलच्या वरच्या आणि खालच्या वळणांच्या पृष्ठभागांना चार एकल चुंबकीय रेषांनी छिद्र केले आहे आणि कॉइलच्या मध्यभागी असलेल्या वळणांच्या पृष्ठभागांना आठने छेदले आहेत.

कॉइलच्या सर्व वळणांमधून एकूण चुंबकीय प्रवाहाचे मूल्य शोधण्यासाठी, त्याच्या प्रत्येक वळणाच्या पृष्ठभागावर प्रवेश करणार्या चुंबकीय प्रवाहांची बेरीज करणे आवश्यक आहे, म्हणजे, कॉइलच्या वैयक्तिक वळणांशी संबंधित चुंबकीय प्रवाह:

कॉइलमध्ये 8 वळणे असल्यास Ф = Ф1 + Ф2 + Ф3 + Ф4 + Ф5 + Ф6 + Ф7 + Ф8.

मागील आकृतीमध्ये दर्शविलेल्या सममितीय वळण उदाहरणासाठी:

F टॉप वळणे = 4 + 4 + 6 + 8 = 22;

F खालची वळणे = 4 + 4 + 6 + 8 = 22.

Ф एकूण = Ф वरची वळणे + Ф खालची वळणे = 44.

इथेच "फ्लो कनेक्शन" ही संकल्पना मांडली जाते. प्रवाह कनेक्शन कॉइलच्या सर्व वळणांशी संबंधित एकूण चुंबकीय प्रवाह, संख्यात्मकदृष्ट्या त्याच्या वैयक्तिक वळणांशी संबंधित चुंबकीय प्रवाहांच्या बेरजेइतके:

Фm हा कॉइलच्या एका क्रांतीद्वारे विद्युत प्रवाहाद्वारे तयार केलेला चुंबकीय प्रवाह आहे; wэ — कॉइलमधील वळणांची प्रभावी संख्या;

फ्लक्स लिंकेज हे एक आभासी मूल्य आहे कारण प्रत्यक्षात वैयक्तिक चुंबकीय प्रवाहांची बेरीज नसते, परंतु एकूण चुंबकीय प्रवाह असतो. तथापि, जेव्हा कॉइलच्या वळणांवर चुंबकीय प्रवाहाचे वास्तविक वितरण अज्ञात असते, परंतु प्रवाह संबंध ज्ञात असतो, तेव्हा आवश्यक रक्कम मिळविण्यासाठी आवश्यक असलेल्या समतुल्य समान वळणांची संख्या मोजून कॉइल समतुल्य एकाने बदलली जाऊ शकते. चुंबकीय प्रवाह.