자속과 자속의 관계

전류가 흐르는 도체 근처뿐만 아니라 영구 자석 근처에서 다른 자석이나 전류가 흐르는 도체에 대한 기계적 충격과 같은 물리적 영향을 관찰할 수 있고 주어진 도체에서 EMF가 나타나는 것은 경험을 통해 알 수 있습니다. 공간.

자석과 전류가 흐르는 전도체 근처의 비정상적인 공간 상태를 자기장이라고 하며, 그 정량적 특성은 이러한 현상에 의해 쉽게 결정됩니다. 움직이는 지휘자 EMF.

도체에서 EMF 전도 현상 (전자기 유도 현상) 다른 조건에서 발생합니다. 균일한 자기장을 통해 와이어를 이동하거나 고정된 와이어 근처의 자기장을 간단히 변경할 수 있습니다. 두 경우 모두 공간에서 자기장의 변화는 도체에 EMF를 유도합니다.

이 현상을 조사하기 위한 간단한 실험 장치가 그림에 나와 있습니다. 여기서 전도성(구리) 링은 자체 와이어와 연결됩니다. 탄도 검류계로, 화살표의 편향에 의해 이 간단한 회로를 통과하는 전하의 양을 추정할 수 있습니다. 먼저 자석 근처 공간의 특정 지점(위치 a)에 링을 중앙에 놓은 다음 링을 급격히 움직입니다(위치 b). 검류계는 회로 Q를 통과한 전하의 값을 표시합니다.

이제 링을 자석에서 조금 더 떨어진 다른 지점(위치 c)에 놓고 다시 같은 속도로 측면(d 위치)으로 급격하게 이동합니다. 검류계 바늘의 편향은 첫 번째 시도보다 적습니다. 그리고 예를 들어 구리를 텅스텐으로 교체하는 것과 같이 루프 R의 저항을 높이면 같은 방식으로 링을 움직이면 검류계에 더 작은 전하가 표시되지만이 전하의 값은 어쨌든 검류계는 루프 저항에 반비례합니다.

이 실험은 어떤 지점에서든 자석 주변의 공간이 어떤 속성을 가지고 있다는 것을 분명히 보여줍니다. 우리가 자석에서 고리를 움직일 때 검류계를 통과하는 전하의 양에 직접적인 영향을 미치는 것입니다. 자석에 가까운 것으로 부르자. 자속, 우리는 정량적 값을 문자 F로 표시합니다. Ф ~ Q * R 및 Q ~ Ф / R의 의존성이 드러남에 유의하십시오.

실험을 복잡하게 해보자. 우리는 자석 반대편의 특정 지점 (위치 d)에 구리 루프를 고정하지만 이제 루프 영역을 변경합니다 (와이어와 겹치는 부분). 검류계의 판독값은 링 영역(위치 e)의 변화에 ​​비례합니다.

따라서 루프에 작용하는 우리 자석의 자속 F는 루프 면적에 비례합니다. 그러나 자기 유도 B는 자석에 대한 링의 위치와 관련이 있지만 링의 매개변수와는 무관하며 자석 근처의 공간에서 고려된 모든 지점에서 자기장의 특성을 결정합니다.

구리 링으로 실험을 계속하면서 초기 순간(위치 g)에서 자석에 대한 링 평면의 위치를 ​​변경한 다음 자석 축을 따라 위치(위치 h)로 회전시킵니다.

링과 자석 사이의 각도 변화가 클수록 더 많은 전하 Q가 검류계를 통해 회로를 통해 흐릅니다. 이것은 링을 통과하는 자속이 자석과 법선 사이 각도의 코사인에 비례한다는 것을 의미합니다. 반지의 평면에.

따라서 우리는 다음과 같이 결론을 내릴 수 있습니다. 자기 유도 B - 반지가 자석에서 급격히 멀어질 때, 전하 Q가 회로가 최대입니다.

실험에서 자석 대신 사용할 수 있습니다. 전자석의 코일, 이 코일을 움직이거나 그 안의 전류를 변경하여 실험 루프를 관통하는 자기장을 늘리거나 줄입니다.

자기장이 관통하는 영역은 반드시 원형 굽힘으로 제한될 필요는 없으며 원칙적으로 모든 표면일 수 있으며 이를 통과하는 자속은 적분에 의해 결정됩니다.

그것은 밝혀졌다 자속 F 표면 S를 통한 자기 유도 벡터 B의 플럭스 여부.그리고 자기 유도 B는 필드의 주어진 지점에서 자속 밀도 F입니다. 자속 Ф는 «Weber» - Wb 단위로 측정됩니다. 자기 유도 B는 Tesla — Tesla 단위로 측정됩니다.

영구 자석이나 전류가 흐르는 코일 주변의 전체 공간을 검류계 코일을 사용하여 유사한 방식으로 검사하면 이 공간에 소위 "자기선"이라는 무한한 수를 구성할 수 있습니다. 벡터 라인 자기 유도 B - 연구 공간의 이러한 지점에서 자기 유도 벡터 B의 방향에 해당하는 각 지점의 접선 방향.

자기장의 공간을 단위 단면적 S = 1인 가상 튜브로 나누면 소위 얻을 수 있습니다. 축이 단일 자력선이라고 하는 단일 자기 튜브. 이 방법을 사용하면 자기장의 정량적 그림을 시각적으로 나타낼 수 있으며 이 경우 자속은 선택한 표면을 통과하는 선의 수와 같습니다.

자력선은 연속적이며 북극을 떠나 필연적으로 남극으로 들어가므로 닫힌 표면을 통과하는 총 자속은 0입니다. 수학적으로는 다음과 같습니다.

원통형 코일의 표면으로 둘러싸인 자기장을 고려하십시오. 사실, 이 코일의 권선에 의해 형성된 표면을 관통하는 것은 자속입니다. 이 경우 전체 표면은 코일의 각 회전에 대해 별도의 표면으로 나눌 수 있습니다. 그림은 코일의 위쪽 및 아래쪽 회전의 표면이 4개의 단일 자력선에 의해 관통되고 코일 중앙의 회전 표면이 8개로 관통됨을 보여줍니다.

코일의 모든 권선을 통해 총 자속의 값을 찾으려면 각 권선의 표면을 관통하는 자속, 즉 코일의 개별 권선과 관련된 자속을 합산해야 합니다.

Ф = Ф1 + Ф2 + Ф3 + Ф4 + Ф5 + Ф6 + Ф7 + Ф8 코일에 8개의 회전이 있는 경우.

이전 그림에 표시된 대칭 권선 예의 경우:

F 상단 회전 = 4 + 4 + 6 + 8 = 22;

F 하부 회전 = 4 + 4 + 6 + 8 = 22.

Ф 합계 = Ф 위쪽 회전수 + Ф 아래쪽 회전수 = 44.

여기에서 "흐름 연결"이라는 개념이 도입되었습니다. 스트리밍 연결 코일의 모든 권선과 관련된 총 자속은 개별 권선과 관련된 자속의 합과 수치적으로 동일합니다.

Фm은 코일의 1회전을 통한 전류에 의해 생성된 자속입니다. w - 코일의 유효 권수;

쇄교 자속은 실제로는 개별 자속의 합이 없지만 총 자속이 있기 때문에 가상의 값입니다. 그러나 코일 권선에 대한 자속의 실제 분포는 알 수 없지만 자속 관계는 알고 있는 경우 필요한 양을 얻기 위해 필요한 등가 동일 권수를 계산하여 코일을 등가로 교체할 수 있습니다. 자속.