प्रवाह और चुंबकीय प्रवाह संबंध

यह अनुभव से ज्ञात है कि स्थायी चुम्बकों के पास, साथ ही साथ वर्तमान-वाहक कंडक्टरों के पास, भौतिक प्रभाव देखे जा सकते हैं, जैसे कि अन्य चुम्बकों या करंट-ले जाने वाले कंडक्टरों पर यांत्रिक प्रभाव, साथ ही साथ चलने वाले कंडक्टरों में EMF की उपस्थिति। अंतरिक्ष।

मैग्नेट और करंट ले जाने वाले कंडक्टरों के पास अंतरिक्ष की असामान्य स्थिति को एक चुंबकीय क्षेत्र कहा जाता है, जिसकी मात्रात्मक विशेषताएं इन घटनाओं द्वारा आसानी से निर्धारित की जाती हैं: यांत्रिक क्रिया के बल या विद्युत चुम्बकीय प्रेरण द्वारा, वास्तव में, प्रेरित परिमाण द्वारा चलती कंडक्टर ईएमएफ.

कंडक्टर में ईएमएफ के संचालन की घटना (विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना) विभिन्न परिस्थितियों में होता है। आप एक समान चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से एक तार को स्थानांतरित कर सकते हैं या बस एक स्थिर तार के पास चुंबकीय क्षेत्र को बदल सकते हैं। किसी भी मामले में, अंतरिक्ष में चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन कंडक्टर में ईएमएफ को प्रेरित करेगा।

इस घटना की जांच के लिए एक सरल प्रायोगिक उपकरण चित्र में दिखाया गया है। यहां प्रवाहकीय (तांबा) वलय अपने ही तारों से जुड़ा होता है एक बैलिस्टिक गैल्वेनोमीटर के साथ, तीर के विक्षेपण से, जिसके लिए इस सरल परिपथ से गुजरने वाले विद्युत आवेश की मात्रा का अनुमान लगाना संभव होगा। सबसे पहले, अंगूठी को चुंबक (स्थिति ए) के पास अंतरिक्ष में किसी बिंदु पर केंद्रित करें, फिर अंगूठी को तेजी से (स्थिति बी में) ले जाएं। गैल्वेनोमीटर सर्किट, क्यू के माध्यम से पारित चार्ज का मान दिखाएगा।

अब हम रिंग को दूसरे बिंदु पर रखते हैं, चुंबक से थोड़ा आगे (स्थिति c पर), और फिर से, उसी गति के साथ, हम इसे तेजी से किनारे की ओर ले जाते हैं (स्थिति d पर)। गैल्वेनोमीटर सुई का विक्षेपण पहले प्रयास की तुलना में कम होगा। और अगर हम लूप आर के प्रतिरोध को बढ़ाते हैं, उदाहरण के लिए, टंगस्टन के साथ तांबे की जगह, फिर रिंग को उसी तरह से घुमाते हुए, हम देखेंगे कि गैल्वेनोमीटर एक छोटा चार्ज दिखाएगा, लेकिन इस चार्ज का मान इसके माध्यम से आगे बढ़ रहा है गैल्वेनोमीटर किसी भी स्थिति में लूप प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होगा।

प्रयोग स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करता है कि किसी भी बिंदु पर चुंबक के चारों ओर के स्थान में कुछ गुण होते हैं, कुछ ऐसा जो गैल्वेनोमीटर से गुजरने वाले आवेश की मात्रा को सीधे प्रभावित करता है जब हम चुंबक से रिंग को दूर ले जाते हैं। चलो इसे चुंबक के करीब कुछ कहते हैं, चुंबकीय प्रवाह, और हम इसके मात्रात्मक मूल्य को F अक्षर से निरूपित करते हैं। Ф ~ Q * R और Q ~ Ф / R की प्रकट निर्भरता पर ध्यान दें।

आइए प्रयोग को जटिल बनाते हैं। हम तांबे के लूप को चुंबक के विपरीत एक निश्चित बिंदु पर, उसके बगल में (स्थिति डी पर) ठीक करेंगे, लेकिन अब हम लूप के क्षेत्र को बदल देंगे (एक तार के साथ इसके अतिव्यापी भाग)। गैल्वेनोमीटर की रीडिंग रिंग के क्षेत्र में परिवर्तन (स्थिति ई पर) के समानुपाती होगी।

इसलिए, लूप पर कार्य करने वाले हमारे चुंबक से चुंबकीय प्रवाह एफ लूप के क्षेत्र के समानुपाती होता है। लेकिन चुंबक के सापेक्ष रिंग की स्थिति से संबंधित चुंबकीय प्रेरण बी, लेकिन रिंग के मापदंडों से स्वतंत्र, चुंबक के पास अंतरिक्ष में किसी भी बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की संपत्ति को निर्धारित करता है।

तांबे की अंगूठी के साथ प्रयोग जारी रखते हुए, अब हम प्रारंभिक क्षण (स्थिति जी) पर चुंबक के सापेक्ष रिंग के तल की स्थिति को बदल देंगे और फिर इसे चुंबक की धुरी (स्थिति एच) के साथ स्थिति में घुमाएंगे।

ध्यान दें कि रिंग और चुंबक के बीच के कोण में जितना अधिक परिवर्तन होता है, उतना ही अधिक चार्ज Q गैल्वेनोमीटर के माध्यम से सर्किट के माध्यम से प्रवाहित होता है। इसका मतलब है कि रिंग के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह चुंबक और सामान्य के बीच के कोण के कोसाइन के समानुपाती होता है। रिंग के तल पर।

इस प्रकार, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं चुंबकीय प्रेरण बी - एक सदिश मात्रा होती है, जिसकी दिशा किसी दिए गए बिंदु पर उस स्थिति में रिंग के समतल के सामान्य की दिशा से मेल खाती है, जब रिंग को चुंबक से तेजी से दूर ले जाया जाता है, चार्ज Q पास से गुजरता है। सर्किट अधिकतम है।

प्रयोग में आप चुम्बक की जगह प्रयोग कर सकते हैं एक विद्युत चुंबक का तार, इस कॉइल को स्थानांतरित करें या इसमें करंट को बदलें, जिससे प्रायोगिक लूप को भेदने वाले चुंबकीय क्षेत्र में वृद्धि या कमी हो।

चुंबकीय क्षेत्र द्वारा प्रवेश किया गया क्षेत्र आवश्यक रूप से एक गोलाकार मोड़ से घिरा नहीं हो सकता है, यह सिद्धांत रूप में कोई भी सतह हो सकता है, चुंबकीय प्रवाह जिसके माध्यम से एकीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है:

यह पता चला है कि चुंबकीय प्रवाह एफ चाहे सतह एस के माध्यम से चुंबकीय प्रेरण वेक्टर बी का प्रवाह।और चुंबकीय प्रेरण बी क्षेत्र में दिए गए बिंदु पर चुंबकीय प्रवाह घनत्व एफ है। चुंबकीय प्रवाह F को "वेबर" - Wb की इकाइयों में मापा जाता है। चुंबकीय प्रेरण बी को टेस्ला — टेस्ला की इकाइयों में मापा जाता है।

यदि एक स्थायी चुम्बक या धारावाही कुण्डली के चारों ओर के समूचे स्थान की इसी तरह से जाँच की जाए, गैल्वेनोमीटर कुण्डली के माध्यम से, तो इस स्थान में तथाकथित "चुंबकीय रेखाएँ" की अनंत संख्या का निर्माण संभव है — वेक्टर लाइनें चुंबकीय प्रेरण बी - प्रत्येक बिंदु पर स्पर्शरेखा की दिशा अध्ययन किए गए स्थान के इन बिंदुओं पर चुंबकीय प्रेरण वेक्टर बी की दिशा के अनुरूप होगी।

यूनिट क्रॉस-सेक्शन एस = 1 के साथ काल्पनिक ट्यूबों द्वारा चुंबकीय क्षेत्र की जगह को विभाजित करके, तथाकथित प्राप्त किया जा सकता है। एकल चुंबकीय ट्यूब जिनकी कुल्हाड़ियों को एकल चुंबकीय रेखाएं कहा जाता है। इस दृष्टिकोण का उपयोग करके, आप चुंबकीय क्षेत्र की एक मात्रात्मक तस्वीर को नेत्रहीन रूप से चित्रित कर सकते हैं, और इस मामले में चुंबकीय प्रवाह चयनित सतह से गुजरने वाली रेखाओं की संख्या के बराबर होगा।

चुंबकीय रेखाएँ निरंतर होती हैं, वे उत्तरी ध्रुव को छोड़ती हैं और आवश्यक रूप से दक्षिणी ध्रुव में प्रवेश करती हैं, इसलिए किसी भी बंद सतह के माध्यम से कुल चुंबकीय प्रवाह शून्य होता है। गणितीय रूप से ऐसा दिखता है:

एक बेलनाकार कुंडली की सतह से घिरे एक चुंबकीय क्षेत्र पर विचार करें। वास्तव में, यह एक चुंबकीय प्रवाह है जो इस कॉइल के घुमावों द्वारा बनाई गई सतह में प्रवेश करता है। इस मामले में, कॉइल के प्रत्येक मोड़ के लिए कुल सतह को अलग-अलग सतहों में विभाजित किया जा सकता है। आंकड़ा दिखाता है कि कॉइल के ऊपरी और निचले घुमावों की सतहों को चार एकल चुंबकीय रेखाओं द्वारा छेदा जाता है, और कॉइल के बीच में घुमावों की सतहों को आठ से छेदा जाता है।

कॉइल के सभी घुमावों के माध्यम से कुल चुंबकीय प्रवाह का मान ज्ञात करने के लिए, इसके प्रत्येक घुमावों की सतहों को भेदने वाले चुंबकीय प्रवाहों का योग करना आवश्यक है, अर्थात कॉइल के अलग-अलग घुमावों से जुड़े चुंबकीय प्रवाह:

Ф = Ф1 + Ф2 + Ф3 + Ф4 + Ф5 + Ф6 + Ф7 + Ф8 अगर कॉइल में 8 मोड़ हैं।

पिछले चित्र में दिखाए गए सममित वाइंडिंग उदाहरण के लिए:

एफ शीर्ष मोड़ = 4 + 4 + 6 + 8 = 22;

एफ निचला मोड़ = 4 + 4 + 6 + 8 = 22।

Ф कुल = Ф ऊपरी घुमाव + Ф निचला घुमाव = 44।

यहीं पर "फ्लो कनेक्शन" की अवधारणा पेश की जाती है। स्ट्रीमिंग कनेक्शन कॉइल के सभी घुमावों से जुड़ा कुल चुंबकीय प्रवाह, संख्यात्मक रूप से इसके अलग-अलग घुमावों से जुड़े चुंबकीय प्रवाहों के योग के बराबर होता है:

Fm कॉइल की एक क्रांति के माध्यम से करंट द्वारा बनाया गया चुंबकीय प्रवाह है; wэ - कॉइल में घुमावों की प्रभावी संख्या;

फ्लक्स लिंकेज एक आभासी मूल्य है क्योंकि वास्तव में व्यक्तिगत चुंबकीय प्रवाहों का कोई योग नहीं है, लेकिन कुल चुंबकीय प्रवाह है। हालाँकि, जब कॉइल के घुमावों पर चुंबकीय प्रवाह का वास्तविक वितरण अज्ञात होता है, लेकिन फ्लक्स संबंध ज्ञात होता है, तो आवश्यक राशि प्राप्त करने के लिए आवश्यक समकक्ष समान घुमावों की संख्या की गणना करके कॉइल को एक समकक्ष द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। चुंबकीय प्रवाह की।