磁束と磁束の関係

経験から、永久磁石の近くや通電導体の近くでは、他の磁石や通電導体への機械的衝撃や、所定の場所を移動する導体での EMF の出現などの物理的影響が観察される可能性があることが知られています。空。

磁石や電流が流れる導体の近くの空間の異常な状態は磁場と呼ばれ、その量的特性はこれらの現象によって簡単に決定されます。機械的作用の力や電磁誘導、実際には磁場に誘導される大きさによって決まります。動く導体 電磁波.

導体におけるEMFの伝導現象（電磁誘導現象) はさまざまな条件下で発生します。均一な磁場の中をワイヤを移動させることも、固定ワイヤの近くの磁場を単に変更することもできます。どちらの場合でも、空間内の磁場の変化により導体に EMF が誘発されます。

この現象を調べるための簡単な実験装置を図に示します。ここでは、導電性（銅）リングが独自のワイヤで接続されています 弾道検流計付き、矢印の偏向によって、この簡単な回路を通過する電荷の量を推定することが可能になります。まず、リングを磁石の近くの空間のある点 (位置 a) の中心に置き、次にリングを急激に移動します (位置 b)。検流計は、回路を通過した電荷の値 Q を表示します。

次に、磁石から少し離れた別の点 (位置 c まで) にリングを置き、再び同じ速度でリングを横に (位置 d まで) 急激に動かします。検流計の針のたわみは最初の試行よりも少なくなります。そして、ループ R の抵抗を増やすと、たとえば銅をタングステンに置き換えて、同じようにリングを動かすと、検流計はさらに小さな電荷を示しますが、この電荷の値は、いずれの場合でも、検流計はループ抵抗に反比例します。

この実験は、どの点でも磁石の周りの空間には何らかの特性があり、リングを磁石から遠ざけるときに検流計を通過する電荷の量に直接影響することを明確に示しています。磁石に近いものとでも言いましょうか、 磁束、その定量的な値を文字 F で表します。Ф ~ Q * R および Q ~ Ф / R の明らかな依存性に注目してください。

実験を複雑にしてみましょう。銅ループを磁石の反対側の特定の点、その隣（位置 d）に固定しますが、今度はループの面積を変更します（ワイヤーと重なる部分）。検流計の読み取り値は、リングの面積 (位置 e) の変化に比例します。

したがって、ループに作用する磁石からの磁束 F はループの面積に比例します。しかし、磁気誘導 B は、磁石に対するリングの位置に関係しますが、リングのパラメータには依存せず、磁石の近くの空間内の任意の考慮点における磁場の特性を決定します。

銅リングを使った実験を続けて、初期瞬間 (位置 g) で磁石に対するリングの平面の位置を変更し、次に磁石の軸に沿った位置 (位置 h) まで回転させます。

リングと磁石の間の角度の変化が大きいほど、より多くの電荷 Q が検流計を介して回路を流れます。これは、リングを通る磁束が磁石と法線との間の角度の余弦に比例することを意味します。リングの平面に。

したがって、次のように結論付けることができます。 磁気誘導B — リングが磁石から急激に遠ざかると、電荷 Q が磁石に沿って通過するときに、特定の点での方向がその位置でのリングの平面の法線の方向と一致するベクトル量が存在します。回路は最大です。

実験では磁石の代わりに使用できます 電磁石のコイル、このコイルを移動するかコイル内の電流を変更すると、実験ループを貫く磁場が増加または減少します。

磁場が浸透する領域は必ずしも円形の湾曲で囲まれる必要はなく、原理的には任意の表面であり、通過する磁束は積分によって決定されます。

判明したのは、 磁束F 磁気誘導ベクトル B が表面 S を通過するかどうか。そして、磁気誘導 B は、磁場の特定の点における磁束密度 F です。磁束 Ф は、«Weber» - Wb の単位で測定されます。磁気誘導 B は、テスラ - テスラの単位で測定されます。

永久磁石または通電コイルの周囲の空間全体を、検流計コイルを使用して同様の方法で検査すると、この空間にいわゆる「磁線」を無数に構築することが可能になります。ベクトル線 磁気誘導 B — 各点の接線の方向は、調査対象の空間のこれらの点における磁気誘導ベクトル B の方向に対応します。

磁場の空間を単位断面積 S = 1 の仮想的なチューブで分割することにより、いわゆるものが得られます。単磁性管の軸を単磁線といいます。このアプローチを使用すると、磁場の定量的な図を視覚的に描くことができます。この場合、磁束は選択した表面を通過する線の数に等しくなります。

磁力線は連続しており、北極を出て必ず南極に入るので、閉じた表面を通る磁束の合計はゼロになります。数学的には次のようになります。

円筒形コイルの表面によって境界が定められた磁場を考えてみましょう。実際、これはこのコイルの巻きによって形成される表面を貫く磁束です。この場合、表面全体をコイルの各巻きごとに個別の表面に分割できます。この図は、コイルの上下の巻線の表面には 4 本の単一磁力線が貫通しており、コイルの中央の巻線の表面には 8 本の磁力線が貫通していることがわかります。

コイルのすべての巻きを通る合計磁束の値を求めるには、各巻きの表面を貫く磁束、つまりコイルの個々の巻きに関連する磁束を合計する必要があります。

コイルの巻き数が 8 の場合、Ф = Ф1 + Ф2 + Ф3 + Ф4 + Ф5 + Ф6 + Ф7 + Ф8。

前の図に示した対称巻きの例の場合:

F トップ ターン = 4 + 4 + 6 + 8 = 22;

F 下のターン = 4 + 4 + 6 + 8 = 22。

Ф 合計 = Ф 上のターン + Ф 下のターン = 44。

ここで「フロー接続」という概念が導入されます。 ストリーミング接続 コイルのすべての巻きに関連付けられた総磁束。数値的には、個々の巻きに関連付けられた磁束の合計に等しくなります。

Фm は、コイルの 1 回転を流れる電流によって生成される磁束です。 wэ — コイルの実効巻数。

実際には個々の磁束の合計はなく、全体の磁束は存在するため、鎖交磁束は仮想的な値です。ただし、コイルの巻数にわたる磁束の実際の分布は不明だが、磁束の関係がわかっている場合は、必要な量を得るために必要な同等の同一の巻数を計算することで、コイルを同等のものに置き換えることができます。磁束の。