Was ist magnetische Induktion?

In diesem Artikel werden wir versuchen zu verstehen, was magnetische Induktion ist, wie sie mit einem Magnetfeld zusammenhängt, was magnetische Induktion mit Strom zu tun hat und wie sie den Strom beeinflusst. Erinnern wir uns an die Grundregeln, die die Richtung der Induktionslinien bestimmen, und notieren wir uns auch einige Formeln, die bei der Lösung der Probleme der Magnetostatik helfen.

Die charakteristische Stärke des Magnetfelds an einem ausgewählten Punkt im Raum ist die magnetische Induktion B. Diese Vektorgröße bestimmt die Kraft, mit der das Magnetfeld auf ein darin bewegtes geladenes Teilchen einwirkt. Wenn die Ladung des Teilchens q ist, seine Geschwindigkeit v ist und die Induktion des Magnetfelds an einem bestimmten Punkt im Raum B ist, dann wirkt an diesem Punkt eine Kraft von der Seite des Magnetfelds auf das Teilchen:

Somit ist B ein Vektor, dessen Größe und Richtung so sind, dass die Lorentzkraft, die auf eine sich bewegende Ladung auf der Seite des Magnetfelds wirkt, gleich ist:

Dabei ist Alpha der Winkel zwischen dem Geschwindigkeitsvektor und dem magnetischen Induktionsvektor. Der Lorentzkraftvektor F steht senkrecht zum Geschwindigkeitsvektor und zum magnetischen Induktionsvektor.Seine Richtung wird für den Fall der Bewegung eines positiv geladenen Teilchens in einem gleichmäßigen Magnetfeld bestimmt Regel der linken Hand:

„Wenn die linke Hand so positioniert ist, dass der Vektor der magnetischen Induktion in die Handfläche eintritt und vier ausgestreckte Finger in die Bewegungsrichtung des positiv geladenen Teilchens zeigen, zeigt der um 90 Grad gebogene Daumen die Richtung an Lorentzkraft.»

Da der Strom im Leiter die Bewegung geladener Teilchen ist, kann die magnetische Induktion auch als das Verhältnis des maximalen mechanischen Moments, das bei einem gleichmäßigen Magnetfeld auf den Rahmen einwirkt, zum Produkt des Stroms im Rahmen durch die Fläche definiert werden ​​der Rahmen:

Magnetische Induktion ist eine grundlegende Eigenschaft eines Magnetfelds, ähnlich der Stärke eines elektrischen Feldes... Im SI-System wird die magnetische Induktion in Tesla (T) gemessen, im CGS-System in Gauß (G). 1 Tesla = 10.000 Gauss. 1 T ist die Induktion eines solchen gleichmäßigen Magnetfelds, in dem ein maximales rotierendes mechanisches Kraftmoment von 1 N·m auf einen Rahmen mit einer Fläche von 1 m2 wirkt, durch den ein Strom von 1 A fließt.

Übrigens beträgt die Induktion des Erdmagnetfeldes auf einem Breitengrad von 50° durchschnittlich 0,00005 T und am Äquator 0,000031 T. Der magnetische Induktionsvektor ist immer tangential zur Magnetfeldlinie gerichtet.

Die in einem gleichmäßigen Magnetfeld platzierte Schleife wird vom magnetischen Fluss Ф, dem Fluss des magnetischen Induktionsvektors, durchdrungen. Die Größe des magnetischen Flusses F hängt von der Richtung des magnetischen Induktionsvektors relativ zur Kontur, seiner Größe und der Fläche der Kontur ab, die von den magnetischen Induktionslinien durchbohrt wird.Wenn der Vektor B senkrecht zur Fläche der Schleife steht, ist der magnetische Fluss F, der die Schleife durchdringt, maximal.

Der Begriff Induktion selbst kommt vom lateinischen „induction“, was „Anleitung“ bedeutet (z. B. einen Gedanken vorschlagen – also einen Gedanken hervorrufen). Synonyme: Anleitung, Hintergrund, Bildung. Nicht zu verwechseln mit dem Phänomen der elektromagnetischen Induktion.

Der stromführende Draht ist darum herum Magnetfeld… Das Magnetfeld eines elektrischen Stroms wurde 1820 vom dänischen Physiker Hans Christian Oersted entdeckt. Um die Richtung der Kraftlinien der Induktion des Magnetfelds B des entlang eines geraden Drahtes fließenden elektrischen Stroms I zu bestimmen, verwenden Sie die rechte Schraube oder das Kardanregel:

„Die Drehrichtung des kardanischen Griffs gibt die Richtung der magnetischen Induktionslinien B an, und die fortschreitende Bewegung des kardanischen Griffs entspricht der Richtung des Stroms im Leiter.“

In diesem Fall kann der Wert der magnetischen Induktion B im Abstand R von einem Leiter mit Strom I durch die Formel ermittelt werden:

Wo ist die magnetische Konstante:

Wenn die Intensitätslinien des elektrostatischen Feldes E, ausgehend von positiven Ladungen, mit negativen enden, dann sind die magnetischen Induktionslinien B immer geschlossen. Im Gegensatz zu elektrischen Ladungen wurden in der Natur keine magnetischen Ladungen gefunden, die Pole wie elektrische Ladungen erzeugen würden.

Nun ein paar Worte über Permanentmagnete… Zu Beginn des 19. Jahrhunderts stellte der französische Forscher und Naturphysiker André-Marie Ampere eine Hypothese über molekulare Ströme auf. Laut Ampere erzeugt die Bewegung von Elektronen um Atomkerne Elementarströme, die wiederum elementare Magnetfelder um sie herum erzeugen.Und wenn ein Stück Ferromagnet in ein äußeres Magnetfeld gebracht wird, orientieren sich diese mikroskopisch kleinen Magnete im äußeren Feld und das Stück Ferromagnet wird zu einem Magneten.

Stoffe mit einem hohen Restmagnetisierungswert, wie die Neodym-Eisen-Bor-Legierung, ermöglichen heute die Herstellung leistungsstarker Permanentmagnete. Neodym-Magnete verlieren in 10 Jahren nicht mehr als 1-2 % ihrer Magnetisierung. Durch Erhitzen auf eine Temperatur von +70 °C oder mehr lassen sie sich aber leicht entmagnetisieren.

Wir hoffen, dass dieser Artikel Ihnen dabei geholfen hat, einen allgemeinen Überblick darüber zu bekommen, was magnetische Induktion ist und woher sie kommt.