Содержание
Часто проблемы не могут быть решены из-за отсутствия подходящей формулы. Придумывать формулы с нуля — не самый быстрый способ.
Ниже приведена коллекция основных электрических и магнитных формул. При устранении неполадок вы можете использовать этот материал в качестве справочника, чтобы не тратить время на поиск нужной информации.
Ежедневный информационный бюллетень с полезной информацией для студентов всех специальностей можно найти на канале Telegram.
Магнетизм: определение
Магнетизм — это взаимодействие движения электрических зарядов, которое происходит через магнитное поле.
Поля — это особая форма материи. Стандартная модель включает в себя электрические поля, магнитные поля, электромагнитные поля, поля ядерных сил, гравитационные поля и поля Хиггса. Возможно, существуют и другие гипотетические области, о которых мы можем только предполагать или в настоящий момент вообще не можем предполагать. Сегодня нас интересуют магнитные поля.
Магнитная индукция
Подобно тому, как заряженное тело создает вокруг себя электрическое поле, магнитное поле возникает при перемещении заряженного тела. Магнитные поля не только создаются движением зарядов (токов), но и действуют на них. На самом деле, магнитные поля можно обнаружить только по их действию на движущиеся заряды. Затем на них действует сила, называемая янтарной силой. Это будет объяснено позже.
Иллюстрация магнитных полей в терминах силовых линий
Прежде чем привести конкретное уравнение, необходимо поговорить о магнитной индукции.
Магнитная индукция — это вектор сил, характеризующих магнитные поля.
Он обозначается символом B и измеряется в теслах (Tesla). Соответствуя напряженности электрического поля E, магнитная индукция показывает, с какой силой магнитное поле воздействует на заряд.
Кстати, много интересных фактов на эту тему можно найти в статьях о теории магнитного поля и интересных фактах о магнитном поле Земли.
Как определить направление вектора магнитной индукции? Здесь нас интересуют практические аспекты этой проблемы. Наиболее распространенным случаем этой проблемы является магнитное поле, создаваемое проводником, по которому течет ток. Она может иметь форму линии, круга или спирали.
Направление вектора магнитной индукции определяется по правилу правой руки. Приготовьтесь использовать абстрактное и пространственное мышление!
Держите проводник в правой руке так, чтобы большой палец был направлен в сторону тока, а пальцы, согнутые вокруг проводника, указывали направление линий магнитного поля вокруг проводника. Вектор магнитной индукции в любой точке направлен по касательной к линиям магнитного поля.
Сила Ампера
Представьте, что существует магнитное поле с индукцией B. Если в него поместить проводник длиной l, то поле действует на проводник с силой, когда через него течет ток силой I.
Это янтарная сила. Угол альфа — это угол между направлением вектора магнитной индукции и направлением тока в проводнике.
Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки. Если линии магнитной индукции входят в ладонь, а левая рука расположена так, что вытянутые пальцы направлены в сторону тока, большой палец левой руки указывает на Направление силы Ампера.
Сила Лоренца
Было установлено, что поле действует на трубопровод вместе с током. Но если это так, то изначально он действует отдельно на каждый движущийся груз. Сила, с которой магнитное поле воздействует на электрические нагрузки, называется силой Лоренца. Здесь важно отметить слово «движущийся», поскольку магнитные поля не действуют на недвижимое имущество.
Таким образом, заряженная частица Q движется через магнитное поле с индукцией B со скоростью V, где альфа — угол между скоростью частицы и вектором магнитной индукции. Далее, сила, действующая на частицу:.
Как определить направление силы Лоренца? По правилу левой руки. Если вектор индукции входит в ладонь, а пальцы расположены в направлении скорости, то согнутый большой палец указывает направление силы Лоренца. Обратите внимание, что это определяет направление движения положительно заряженных частиц. При отрицательных нагрузках направление должно быть обратным.
Когда частица массы входит в магнитное поле, перпендикулярное линии индукции, она движется в круговом направлении, и сила Лоренца действует как центробежная сила. Радиус окружности и период вращения частицы в однородном магнитном поле можно найти с помощью следующих типов
Взаимодействие токов
Давайте рассмотрим два случая. Во-первых, ток течет по прямому кабелю. Второй — круговая катушка. Как мы знаем, ток создает магнитное поле.
В первом случае магнитная индукция провода, содержащего ток I на расстоянии R от него, рассчитывается по следующим видам
MU, где MU — магнитная проницаемость материала, а MU с нулевым индексом — магнитная постоянная.
Во втором случае магнитная индукция в центре круговой катушки с током равна.
Тип магнитного поля в трубе также помогает решить проблему. Трубка — это катушка, т. е. набор круговых витков электричества.
Предположим, что их количество равно n, а длина самой трубки — L. Затем поле в трубе рассчитывается по типу.
Кстати, для читателя предусмотрена скидка 10% на все виды работ.
Магнитный поток и ЭДС
Если магнитная индукция является векторной характеристикой магнитного поля, то магнитный поток имеет ступенчатую величину, что также является одной из важнейших характеристик поля. Представьте, что есть некая рамка или схема с определенной областью. Магнитный поток представляет собой количество силовых линий, проходящих через единицу поверхности. Другими словами, он характеризует интенсивность поля. Он измеряется в веберах (VB) и обозначается f.
S — площадь контура, а alpha — угол между нормалью (вертикалью) граничного уровня и вектором b.
По мере изменения магнитного потока через контур в нем индуцируется ЭЭД, равная скорости изменения магнитного потока через контур. Кстати, подробнее о власти вы можете прочитать в другой статье.
Фактически, вышеописанное является разновидностью метода электромагнитной индукции Фарадея. Напомним, что скорость изменения величины — это только ее производная по времени.
Иначе обстоит дело с магнитными токами и индуцированными НЭП. Изменение тока в цепи приводит к изменению магнитного поля, которое, в свою очередь, приводит к изменению магнитного тока. При этом возникает самоиндукция, которая препятствует изменению тока в цепи. Магнитный ток, пронизывающий контур с током, называется эндогенным магнитным током, он пропорционален току в контуре и рассчитывается по уравнению Eq.
L — коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью, измеряемый в Генри (Гн). На индуктивность влияют геометрия цепи и свойства среды. Для катушки длиной l и числом витков N индуктивность рассчитывается по следующему уравнению
Уравнение для самонаводящегося ЭМП:
Энергия магнитного поля
Электрическая энергия, ядерная энергия, кинетическая энергия. Магнитная энергия — это один из видов энергии. В задачах по физике часто требуется вычислить энергию магнитного поля катушки. Магнитная энергия катушки с током I и индуктивностью L равна
плотность энергии объемного поля:
Конечно, это не все основные уравнения из раздела физики «Электричество и магнетизм», но они часто могут помочь в решении типичных задач и расчетов. Если у вас возникли проблемы со звездочками и вы не можете найти ключ, обратитесь за решением в службу помощи студентам.
