Магнитна индукция (символ B)– основната характеристика на магнитното поле (векторна величина), която определя силата на въздействие върху движещ се електрически заряд (ток) в магнитно поле, насочено в посока, перпендикулярна на скоростта на движение.
Магнитната индукция се определя като способността да се влияе върху обект с помощта на магнитно поле. Тази способност се проявява, когато движещ сепостоянен магнит в бобината, в резултат на което в бобината се индуцира (възниква) ток, като същевременно се увеличава и магнитният поток в бобината.
Физическо значение на магнитната индукция
Физически това явление се обяснява по следния начин. Металът има кристална структура (бобината е изработена от метал). Кристалната решетка на метала съдържа електрически заряди - електрони. Ако върху метала не се упражнява магнитно въздействие, тогава зарядите (електроните) са в покой и не се движат никъде.
Ако металът попадне под въздействието на променливо магнитно поле (поради движението на постоянен магнит вътре в бобината - а именно движения), тогава зарядите започват да се движат под въздействието на това магнитно поле.
В резултат на това в метала възниква електрически ток. Силата на този ток зависи от физическите свойства на магнита и намотката и скоростта на движение на едната спрямо другата.
Когато метална намотка се постави в магнитно поле, заредените частици от металната решетка (в намотката) се завъртат под определен ъгъл и се разполагат по силовите линии.
Колкото по-висока е силата на магнитното поле, толкова повече частици се въртят и толкова по-равномерно ще бъде тяхното разположение.
Магнитните полета, ориентирани в една посока, не се неутрализират взаимно, а се сумират, образувайки едно поле.
Формула за магнитна индукция 
Където, IN— вектор на магнитна индукция, Е- максимална сила, действаща върху проводник с ток, аз- сила на тока в проводника, л— дължина на проводника.
Магнитен поток
Магнитният поток е скаларна величина, която характеризира ефекта на магнитната индукция върху определена метална верига.
Магнитната индукция се определя от броя на силовите линии, преминаващи през 1 cm2 от металното сечение.
Магнитометрите, използвани за измерването му, се наричат теслометри.
Мерната единица SI за магнитна индукция е Тесла (Tl).
След прекратяване на движението на електрони в бобината сърцевината, ако е направена от меко желязо, губи своите магнитни качества. Ако е направен от стомана, тогава той има способността да запази магнитните си свойства за известно време.
Законът на Ампер се използва за определяне на единицата за ток, ампер.
Ампер - силата на ток с постоянна величина, който, преминавайки през два успоредни прави проводника с безкрайна дължина и пренебрежимо малко напречно сечение, разположени на разстояние един метър, един от друг във вакуум, предизвиква сила от .
 ,
|
(2.4.1) |
Тук ; ; ; 
Нека определим оттук размерността и големината в SI.
, следователно
, или 
.
От закона на Био-Савар-Лаплас за прав проводник с ток , Един и същ можете да намерите размерите на индукцията на магнитното поле:
Тесла е индукционната единица SI. .
Гаус– мерна единица в Гаусовата система единици (GHS).
1 т равна на магнитната индукция на еднородно магнитно поле, в което плоска верига с ток има магнитен момент,се прилага въртящ момент.
 |
Тесла Никола(1856–1943) – сръбски учен в областта на електротехниката и радиотехниката. Той имаше огромен брой изобретения. Той изобретява електромера, честотомера и др. Разработва редица проекти за многофазни генератори, електродвигатели и трансформатори. Той проектира редица радиоуправляеми самоходни механизми. Изучава физиологичните ефекти на високочестотните токове. През 1899 г. той построява радиостанция с мощност 200 kW в Колорадо и висока 57,6 m радиоантена в Лонг Айлънд (Wardenclyffe Tower). Заедно с Айнщайн и Опенхаймер през 1943 г. участва в таен проект за постигане на невидимост на американските кораби (експеримент Филаделфия). Съвременниците говорят за Тесла като за мистик, ясновидец, пророк, способен да надникне в интелигентния космос и света на мъртвите. Той вярваше, че с помощта на електромагнитно поле човек може да се движи в пространството и да контролира времето. |
Друго определение: 1 T равна на магнитната индукция, при която магнитният поток през областта 1 m 2, перпендикулярно на посоката на полето,равно на 1 Wb .
Единицата за измерване на магнитния поток Wb получи името си в чест на немския физик Вилхелм Вебер (1804–1891), професор в университетите в Хале, Гьотинген и Лайпциг.
Както вече казахме, магнитният поток Ф през повърхността S е една от характеристиките на магнитното поле(фиг. 2.5):
SI единица за магнитен поток:
. , и тъй като , тогава .
Тук Максуел(Mks) е единица за измерване на магнитния поток в CGS, кръстена на известния английски учен Джеймс Максуел (1831–1879), създател на теорията за електромагнитното поле.
Сила на магнитното поле низмерено в.
, 
.
Нека обобщим основните характеристики на магнитното поле в една таблица.
Таблица 2.1
Име |
« Физика - 11 клас"
Електромагнитна индукция
Английският физик Майкъл Фарадей беше уверен в единната природа на електрическите и магнитните явления.
Променливото във времето магнитно поле генерира електрическо поле, а променящото се електрическо поле генерира магнитно поле.
През 1831 г. Фарадей открива явлението електромагнитна индукция, което формира основата за дизайна на генератори, които преобразуват механичната енергия в електрическа.
Феноменът на електромагнитната индукция
Феноменът на електромагнитната индукция е възникването на електрически ток в проводяща верига, която или е в покой в променливо във времето магнитно поле, или се движи в постоянно магнитно поле по такъв начин, че броят на линиите на магнитна индукция, проникващи във веригата промени.
За многото си експерименти Фарадей използва две намотки, магнит, превключвател, източник на постоянен ток и галванометър.
Електрическият ток може да магнетизира парче желязо. Може ли магнит да предизвика електрически ток?
В резултат на експерименти Фарадей установява Основните функцииявления на електромагнитната индукция:
1). индукционен ток възниква в една от намотките в момента на затваряне или отваряне на електрическата верига на друга намотка, неподвижна спрямо първата.
2) индуциран ток възниква, когато силата на тока в една от намотките се променя с помощта на реостат 
3). индуциран ток възниква, когато бобините се движат една спрямо друга 
4). индуциран ток възниква, когато постоянен магнит се движи спрямо намотката 
Заключение:
В затворена проводяща верига възниква ток, когато броят на линиите на магнитна индукция, проникващи през повърхността, ограничена от тази верига, се промени.
И колкото по-бързо се променя броят на линиите на магнитна индукция, толкова по-голям е резултантният индукционен ток.
Няма значение. което е причина за изменението на броя на линиите на магнитна индукция.
Това може също да бъде промяна в броя на линиите на магнитна индукция, проникващи през повърхността, ограничена от неподвижна проводяща верига, поради промяна в силата на тока в съседната намотка,
и промяна в броя на индукционните линии поради движението на веригата в неравномерно магнитно поле, чиято плътност на линиите варира в пространството и т.н.
Магнитен поток
Магнитен потоке характеристика на магнитно поле, която зависи от вектора на магнитната индукция във всички точки на повърхността, ограничена от плосък затворен контур. 
Има плосък затворен проводник (верига), който ограничава повърхност с площ S и е поставен в еднородно магнитно поле.
Нормалата (вектор, чийто модул е равен на единица) към равнината на проводника сключва ъгъл α с посоката на вектора на магнитната индукция
Магнитен поток Ф (поток на вектора на магнитната индукция) през повърхност с площ S е стойност, равна на произведението на големината на вектора на магнитната индукция по площта S и косинуса на ъгъла α между векторите и:
Ф = BScos α
Където
Вcos α = В n- проекция на вектора на магнитната индукция върху нормалата към равнината на контура.
Ето защо
Ф = B n S
Магнитният поток се увеличава толкова повече КръчмаИ С.
Магнитният поток зависи от ориентацията на повърхността, през която прониква магнитното поле.
Магнитният поток може да се интерпретира графично като стойност, пропорционална на броя на линиите на магнитна индукция, проникващи през повърхност с площ от С.
Единицата за магнитен поток е weber.
Магнитен поток в 1 weber ( 1 Wb) се създава от равномерно магнитно поле с индукция от 1 T през повърхност с площ от 1 m 2, разположена перпендикулярно на вектора на магнитната индукция.
Картината показва еднородно магнитно поле. Хомогенен означава еднакъв във всички точки в даден обем. Повърхнина с площ S е поставена в полето, пресичащо повърхнината.
Определяне на магнитен поток:
Магнитният поток Ф през повърхността S е броят на линиите на вектора на магнитната индукция B, преминаващи през повърхността S.
Формула за магнитен поток:
тук α е ъгълът между посоката на вектора на магнитната индукция B и нормалата към повърхността S.
От формулата за магнитния поток става ясно, че максималният магнитен поток ще бъде при cos α = 1 и това ще се случи, когато вектор B е успореден на нормалата към повърхността S. Минималният магнитен поток ще бъде при cos α = 0, това ще се случи, когато вектор B е перпендикулярен на нормалата към повърхността S, защото в този случай линиите на вектор B ще се плъзгат по повърхността S, без да я пресичат.
И според дефиницията на магнитния поток се вземат предвид само тези линии на вектора на магнитната индукция, които пресичат дадена повърхност.
Магнитният поток се измерва във уебери (волт-секунди): 1 wb = 1 v * s. Освен това Максуел се използва за измерване на магнитен поток: 1 wb = 10 8 μs. Съответно, 1 μs = 10 -8 vb.
Магнитният поток е скаларна величина.
ЕНЕРГИЯ НА МАГНИТНОТО ПОЛЕ НА ТОК
Около проводник с ток има магнитно поле, което има енергия. От къде идва? Източникът на ток, включен в електрическата верига, има резерв от енергия. В момента на затваряне на електрическата верига източникът на ток изразходва част от енергията си, за да преодолее ефекта от възникващата самоиндуктивна емф. Тази част от енергията, наречена собствена енергия на тока, отива за образуването на магнитно поле. Енергията на магнитното поле е равна на собствената енергия на тока. Собствената енергия на тока е числено равна на работата, която източникът на ток трябва да извърши, за да преодолее ЕДС на самоиндукция, за да създаде ток във веригата.
Енергията на магнитното поле, създадено от тока, е право пропорционална на квадрата на тока. Къде отива енергията на магнитното поле след спиране на тока? - изпъква (когато се отвори верига с достатъчно голям ток, може да възникне искра или дъга)
4.1. Закон за електромагнитната индукция. Самоиндукция. Индуктивност
Основни формули
· Закон за електромагнитната индукция (закон на Фарадей):
,
(39)
където е индукционната едс;
· Магнитен поток, създаден от тока във веригата,
където е индуктивността на веригата;
· Законът на Фарадей, приложен към самоиндукцията
· Индукционна емф, която възниква, когато рамката се върти с ток в магнитно поле,
където е индукцията на магнитното поле; ъгловата скорост на въртене.
Индуктивност на соленоида
,
(43)
където е магнитната проницаемост на соленоида; площта на напречното сечение на соленоида.
Сила на тока при отваряне на веригата
където е индуктивността на веригата;
Сила на тока при затваряне на веригата
.
(45)
Време за релаксация
Примери за решаване на проблеми
Пример 1.
Магнитното поле се променя според закона 
, където = 15 mT,. Кръгла проводяща намотка с радиус = 20 cm е поставена в магнитно поле под ъгъл спрямо посоката на полето (в началния момент от време). Намерете индуцираната ЕДС, възникваща в намотката за време = 5 s.
Решение
Съгласно закона за електромагнитната индукция, индуктивната едс, възникваща в бобината, е , където е магнитният поток, свързан в бобината.
където е площта на завоя; ъгълът между посоката на вектора на магнитната индукция и нормалата към контура:.
Нека заместим числените стойности: = 15 mT,, = 20 cm = = 0,2 m,.
Изчисленията дават 
.
|
Пример 2 В еднородно магнитно поле с индукция = 0,2 T има правоъгълна рамка, чиято подвижна страна с дължина = 0,2 m се движи със скорост = 25 m/s перпендикулярно на линиите на индукция на полето (фиг. 42). Определете индуцираната ЕДС, възникваща във веригата. Решение Когато проводник AB се движи в магнитно поле, площта на рамката се увеличава, следователно магнитният поток през рамката се увеличава и възниква индуцирана емф. |
|
Според закона на Фарадей къде, тогава, но, следователно.
Знакът „–“ показва, че индуцираната ЕДС и индуцираният ток са насочени обратно на часовниковата стрелка.
САМОИНДУКЦИЯ
Всеки проводник, през който протича електрически ток, е в собствено магнитно поле.
При промяна на силата на тока в проводника се променя м.полето, т.е. магнитният поток, създаден от този ток, се променя. Промяната в магнитния поток води до възникване на вихрово електрическо поле и във веригата се появява индуцирана ЕДС. 
Това явление се нарича самоиндукция е явлението на възникване на индуцирана емф в електрическа верига в резултат на промяна в силата на тока. Получената ЕДС се нарича самоиндуцирана ЕДС
Проява на феномена на самоиндукцията
Затваряне на веригата 
При късо съединение в електрическата верига токът се увеличава, което предизвиква увеличаване на магнитния поток в бобината и се появява вихрово електрическо поле, насочено срещу тока, т.е. В бобината възниква емф на самоиндукция, предотвратявайки увеличаването на тока във веригата (вихровото поле инхибира електроните). Като резултат L1 светва по-късно,отколкото L2.
Отворена верига 
При отваряне на електрическата верига токът намалява, настъпва намаляване на потока в бобината и се появява вихрово електрическо поле, насочено като ток (опитвайки се да поддържа същата сила на тока), т.е. В бобината възниква самоиндуцирана ЕДС, поддържаща тока във веригата. В резултат на това L, когато е изключен мига ярко.Заключение в електротехниката, феноменът на самоиндукция се проявява, когато веригата е затворена (електрическият ток нараства постепенно) и когато веригата е отворена (електрическият ток не изчезва веднага).
ИНДУКТИВНОСТ
От какво зависи самоиндуцираната ЕДС? Електрическият ток създава собствено магнитно поле. Магнитният поток през веригата е пропорционален на индукцията на магнитното поле (Ф ~ B), индукцията е пропорционална на силата на тока в проводника (B ~ I), следователно магнитният поток е пропорционален на силата на тока (Ф ~ I ). ЕДС на самоиндукция зависи от скоростта на изменение на тока в електрическата верига, от свойствата на проводника (размер и форма) и от относителната магнитна проницаемост на средата, в която се намира проводникът. Физическа величина, показваща зависимостта на ЕДС на самоиндукция от размера и формата на проводника и от средата, в която се намира проводникът, се нарича коефициент на самоиндукция или индуктивност. 
Индуктивност - физическа. стойност, числено равна на самоиндуктивната емф, която възниква във веригата, когато токът се промени с 1 ампер за 1 секунда. Индуктивността може да се изчисли и по формулата:
където Ф е магнитният поток през веригата, I е силата на тока във веригата.
SI единици за индуктивност:
Индуктивността на бобината зависи от: броя на навивките, размера и формата на бобината и относителната магнитна проницаемост на средата (евентуално ядро).
ЕМП НА САМОИНДУКЦИЯ
Самоиндуктивната ЕДС предотвратява увеличаването на тока, когато веригата е включена, и намаляването на тока, когато веригата е отворена.
За характеризиране на намагнитването на вещество в магнитно поле се използва магнитен момент (P м ). Числено е равен на механичния въртящ момент, изпитван от вещество в магнитно поле с индукция от 1 тесла.
Магнитният момент на единица обем от веществото го характеризира намагнитване - I , се определя по формулата:
аз=Р м /В , (2.4)
Където V - обем на веществото.
Намагнитването в системата SI се измерва, подобно на интензитета, в Превозно средство, векторна величина.
Характеризират се магнитните свойства на веществата обемна магнитна чувствителност - ° С О , безразмерна величина.
Ако някое тяло се постави в магнитно поле с индукция IN 0 , тогава възниква неговото намагнитване. В резултат на това тялото създава свое собствено магнитно поле с индукция IN " , който взаимодейства с магнетизиращото поле.
В този случай индукционният вектор в средата (IN)ще се състои от вектори:
B = B 0 + Б " (векторният знак е пропуснат), (2.5)
Където IN " - индукция на собственото магнитно поле на магнетизирано вещество.
Индукцията на собственото му поле се определя от магнитните свойства на веществото, които се характеризират с обемна магнитна чувствителност - ° С О , следният израз е верен: IN " = ° С О IN 0 (2.6)
Разделете на м 0 израз (2.6):
IN " /м О = ° С О IN 0 /м 0
Получаваме: н " = ° С О н 0 , (2.7)
Но н " определя намагнитването на веществото аз , т.е. н " = аз , тогава от (2.7):
I = c О н 0 . (2.8)
Така, ако дадено вещество е във външно магнитно поле със сила н 0 , тогава индукцията вътре в него се определя от израза:
B=B 0 + Б " = m 0 н 0 +м 0 н " = m 0 (Н 0 + аз)(2.9)
Последният израз е строго верен, когато ядрото (субстанцията) е изцяло във външно еднородно магнитно поле (затворен тор, безкрайно дълъг соленоид и т.н.).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Векторен поток на магнитна индукция(или магнитен поток) (dФ) в общия случай през елементарна площ се извиква скаларна физична величина, която е равна на:
където е ъгълът между посоката на вектора на магнитната индукция () и посоката на нормалния вектор () спрямо областта dS ().
Въз основа на формула (1) магнитният поток през произволна повърхност S се изчислява (в общия случай) като:
Магнитният поток на еднородно магнитно поле през плоска повърхност може да се намери като:
За равномерно поле, плоска повърхност, разположена перпендикулярно на вектора на магнитната индукция, магнитният поток е равен на:
Потокът на вектора на магнитната индукция може да бъде отрицателен и положителен. Това се дължи на избора на положителна посока. Много често потокът на вектора на магнитната индукция се свързва с веригата, през която протича токът. В този случай положителната посока на нормалата към контура е свързана с посоката на протичане на тока по правилото на десния гимлет. Тогава магнитният поток, който се създава от тоководещата верига през повърхността, ограничена от тази верига, винаги е по-голям от нула.
Единицата за магнитен поток в Международната система от единици (SI) е Вебер (Wb). Формула (4) може да се използва за определяне на единицата за измерване на магнитния поток. Един Weber е магнитен поток, който преминава през плоска повърхност с площ от 1 квадратен метър, разположена перпендикулярно на силовите линии на еднородно магнитно поле:
Теорема на Гаус за магнитно поле
Теоремата на Гаус за потока на магнитното поле отразява факта, че няма магнитни заряди, поради което линиите на магнитната индукция са винаги затворени или отиват до безкрайност; те нямат начало или край.
Теоремата на Гаус за магнитния поток е формулирана по следния начин: Магнитният поток през всяка затворена повърхност (S) е равен на нула. В математическа форма тази теорема е написана по следния начин:
Оказва се, че теоремите на Гаус за потоците на вектора на магнитната индукция () и напрегнатостта на електростатичното поле () през затворена повърхност се различават фундаментално.
Примери за решаване на проблеми
ПРИМЕР 1
| Упражнение | Изчислете потока на вектора на магнитната индукция през соленоид, който има N навивки, дължина на сърцевината l, площ на напречното сечение S, магнитна пропускливост на сърцевината. Токът, протичащ през соленоида, е равен на I. |
| Решение | Вътре в соленоида магнитното поле може да се счита за равномерно. Магнитната индукция може лесно да се намери, като се използва теоремата за циркулацията на магнитно поле и избирането на правоъгълен контур като затворен контур (циркулация на вектора, по който ще разгледаме (L)) (той ще покрие всички N завъртания). След това пишем (взимаме предвид, че извън соленоида магнитното поле е нула, освен това, където контурът L е перпендикулярен на линиите на магнитна индукция B = 0): В този случай магнитният поток през едно завъртане на соленоида е равен на (): Общият поток на магнитна индукция, който преминава през всички завои: |
| Отговор |  |
ПРИМЕР 2
| Упражнение | Какъв ще бъде потокът на магнитна индукция през квадратна рамка, която се намира във вакуум в една и съща равнина с безкрайно дълъг прав проводник с ток (фиг. 1). Двете страни на рамката са успоредни на жицата. Дължината на страната на рамката е b, разстоянието от една от страните на рамката е c. |
| Решение | Изразът, с който можем да определим индукцията на магнитното поле, ще се счита за известен (виж Пример 1 от раздела „Единица за измерване на магнитна индукция“):
|
