Magnetiline induktsioon (sümbol B)– magnetvälja põhiomadus (vektori suurus), mis määrab magnetväljas liikuvale elektrilaengule (voolule) mõjuva jõu, mis on suunatud liikumiskiirusega risti.
Magnetinduktsioon on defineeritud kui võime mõjutada objekti magnetvälja abil. See võime avaldub siis, kui liigub püsimagnet mähises, mille tulemusena indutseeritakse (tekib) mähises vool, samas suureneb ka magnetvoog mähises.
Magnetinduktsiooni füüsiline tähendus
Füüsiliselt seletatakse seda nähtust järgmiselt. Metall on kristalse struktuuriga (pool on metallist). Metalli kristallvõre sisaldab elektrilaenguid – elektrone. Kui metallile magnetilist mõju ei avaldata, siis on laengud (elektronid) paigal ega liigu kuhugi.
Kui metall satub vahelduva magnetvälja mõju alla (mähise sees oleva püsimagneti liikumise tõttu - nimelt liigutused), siis hakkavad laengud selle magnetvälja mõjul liikuma.
Selle tulemusena tekib metallis elektrivool. Selle voolu tugevus sõltub magneti ja mähise füüsikalistest omadustest ning ühe liikumise kiirusest teise suhtes.
Kui metallpool asetatakse magnetvälja, pööratakse metallvõre (mähises) laetud osakesed teatud nurga all ja asetatakse mööda jõujooni.
Mida suurem on magnetvälja tugevus, seda rohkem osakesi pöörleb ja seda ühtlasem on nende paigutus.
Ühes suunas orienteeritud magnetväljad ei neutraliseeri üksteist, vaid liidetakse kokku, moodustades ühtse välja.
Magnetilise induktsiooni valem 
kus, IN— magnetinduktsiooni vektor, F- maksimaalne jõud, mis mõjub voolu juhtivale juhile, I- voolutugevus juhis, l— juhi pikkus.
Magnetvoog
Magnetvoog on skalaarsuurus, mis iseloomustab magnetinduktsiooni mõju teatud metallahelale.
Magnetiline induktsioon määratakse metallosa 1 cm2 läbivate jõujoonte arvu järgi.
Selle mõõtmiseks kasutatavaid magnetomeetreid nimetatakse teslomeetriteks.
Magnetinduktsiooni SI mõõtühik on Tesla (Tl).
Pärast seda, kui elektronide liikumine mähises lakkab, kaotab südamik, kui see on valmistatud pehmest rauast, oma magnetilised omadused. Kui see on valmistatud terasest, on sellel võime mõnda aega säilitada oma magnetilised omadused.
Voolu ühiku amprite määramiseks kasutatakse ampri seadust.
Amper - konstantse tugevusega voolu tugevus, mis läbides kaks paralleelset lõpmatu pikkusega ja tühise ristlõikega sirget juhti, mis asuvad üksteisest ühe meetri kaugusel, vaakumis, põhjustab jõu .
 ,
|
(2.4.1) |
Siin; ; ; 
Määrame siit mõõtme ja suuruse SI-s.
, järelikult
, või 
.
Biot-Savart-Laplace'i seadusest, vooluga sirge juhi jaoks , Sama leiate magnetvälja induktsiooni mõõtme:
Tesla on induktsiooni SI ühik. .
Gauss– mõõtühik Gaussi mõõtühikute süsteemis (GHS).
1 T võrdne ühtlase magnetvälja magnetilise induktsiooniga, milles lame vooluahel magnetmomendiga vooluga,rakendatakse pöördemomenti.
 |
Tesla Nikola(1856–1943) – Serbia teadlane elektri- ja raadiotehnika alal. Tal oli tohutult palju leiutisi. Ta leiutas elektriarvesti, sagedusmõõturi jne. Ta töötas välja mitmeid mitmefaasiliste generaatorite, elektrimootorite ja trafode konstruktsioone. Ta konstrueeris mitmeid raadio teel juhitavaid iseliikuvaid mehhanisme. Uuris kõrgsagedusvoolude füsioloogilisi mõjusid. 1899. aastal ehitas ta Coloradosse 200 kW raadiojaama ja Long Islandile (Wardenclyffe Tower) 57,6 m kõrguse raadioantenni. Koos Einsteini ja Openheimeriga osales ta 1943. aastal salaprojektis Ameerika laevade nähtamatuse saavutamiseks (Philadelphia eksperiment). Kaasaegsed rääkisid Teslast kui müstikust, selgeltnägijast, prohvetist, kes suudab vaadata intelligentsesse kosmosesse ja surnute maailma. Ta uskus, et elektromagnetvälja abil saab ruumis liikuda ja aega kontrollida. |
Muu määratlus: 1 T võrdne magnetinduktsiooniga, mille juures magnetvoog läbib ala 1 m 2, põllu suunaga risti,võrdub 1 Wb .
Magnetvoo mõõtühik Wb sai oma nime Saksa füüsiku Wilhelm Weberi (1804–1891), Halle, Göttingeni ja Leipzigi ülikoolide professori auks.
Nagu me juba ütlesime, pinda S läbiv magnetvoog Ф on üks magnetvälja tunnuseid(Joonis 2.5):
Magnetvoo SI ühik:
. , ja sellest ajast peale .
Siin Maxwell(Mks) on CGS-i magnetvoo mõõtühik, mis on saanud nime kuulsa inglise teadlase James Maxwelli (1831–1879), elektromagnetvälja teooria looja järgi.
Magnetvälja tugevus N mõõdetuna aastal.
, 
.
Võtame ühes tabelis kokku magnetvälja peamised omadused.
Tabel 2.1
Nimi |
« Füüsika – 11. klass"
Elektromagnetiline induktsioon
Inglise füüsik Michael Faraday oli kindel elektriliste ja magnetiliste nähtuste ühtsuses.
Ajaliselt muutuv magnetväli tekitab elektrivälja ja muutuv elektriväli magnetvälja.
1831. aastal avastas Faraday elektromagnetilise induktsiooni fenomeni, mis oli aluseks mehaanilist energiat elektrienergiaks muundavate generaatorite projekteerimisele.
Elektromagnetilise induktsiooni nähtus
Elektromagnetilise induktsiooni nähtus on elektrivoolu tekkimine juhtivas vooluringis, mis on kas puhkeolekus ajas muutuvas magnetväljas või liigub konstantses magnetväljas nii, et vooluringi läbivate magnetinduktsiooni joonte arv. muudatusi.
Oma paljude katsete jaoks kasutas Faraday kahte pooli, magnetit, lülitit, alalisvooluallikat ja galvanomeetrit.
Elektrivool võib rauatükki magnetiseerida. Kas magnet võib põhjustada elektrivoolu?
Eksperimentide tulemusena tegi Faraday kindlaks põhijooned Elektromagnetilise induktsiooni nähtused:
1). induktsioonvool tekib ühes mähises teise pooli elektriahela sulgemise või avamise hetkel, mis on esimese suhtes paigal.
2) indutseeritud vool tekib siis, kui voolutugevus ühes mähises muutub reostaadi abil 
3). indutseeritud vool tekib siis, kui poolid liiguvad üksteise suhtes 
4). indutseeritud vool tekib siis, kui püsimagnet liigub pooli suhtes 
Järeldus:
Suletud juhtivas vooluringis tekib vool, kui muutub selle ahelaga piiratud pinda läbivate magnetiliste induktsiooniliinide arv.
Ja mida kiiremini muutub magnetiliste induktsiooniliinide arv, seda suurem on sellest tulenev induktsioonivool.
Vahet pole. mis on magnetinduktsiooni joonte arvu muutumise põhjuseks.
See võib olla ka statsionaarse juhtiva ahelaga piiratud pinda läbivate magnetiliste induktsiooniliinide arvu muutus, mis on tingitud külgneva mähise voolutugevuse muutumisest,
ja induktsiooniliinide arvu muutus, mis on tingitud ahela liikumisest ebaühtlases magnetväljas, mille joonte tihedus ruumis muutub jne.
Magnetvoog
Magnetvoog on magnetvälja tunnus, mis sõltub tasase suletud kontuuriga piiratud pinna kõigis punktides magnetinduktsiooni vektorist. 
Seal on tasane suletud juht (ahel), mis piirab ala S pinda ja asetatakse ühtlasesse magnetvälja.
Normaal (vektor, mille moodul on võrdne ühtsusega) juhi tasapinnaga moodustab nurga α magnetinduktsiooni vektori suunaga
Magnetvoog Ф (magnetilise induktsiooni vektori voog) läbi pindala S on väärtus, mis võrdub magnetilise induktsiooni vektori suuruse korrutisega pindalaga S ja vektorite vahelise nurga α koosinusega ja:
Ф = BScos α
Kus
Вcos α = В n- magnetilise induktsiooni vektori projektsioon kontuurtasandi normaaljoonele.
Sellepärast
Ф = B n S
Magnetvoog suureneb seda enam Kõrts Ja S.
Magnetvoog sõltub pinna orientatsioonist, mida magnetväli läbistab.
Magnetvoogu saab tõlgendada graafiliselt kui väärtust, mis on võrdeline magnetiliste induktsioonijoonte arvuga, mis läbivad pinda, mille pindala on S.
Magnetvoo ühik on weber.
Magnetvoog 1 veebis ( 1 Wb) tekib ühtlase magnetväljaga, mille induktsioon on 1 T läbi magnetilise induktsioonivektoriga risti asetseva pinna, mille pindala on 1 m 2.
Pildil on ühtlane magnetväli. Homogeenne tähendab sama ruumala kõigis punktides. Väljale asetatakse pind pindalaga S. Väljajooned lõikuvad pinnaga.
Magnetvoo määramine:
Pinda S läbiv magnetvoog Ф on pinda S läbiva magnetilise induktsiooni vektori B joonte arv.
Magnetvoo valem:
siin α on nurk magnetinduktsiooni vektori B suuna ja pinna S normaalnurga vahel.
Magnetvoo valemist on selge, et maksimaalne magnetvoog on väärtusel cos α = 1 ja see juhtub siis, kui vektor B on paralleelne pinna S normaalsega. Minimaalne magnetvoog on väärtusel cos α = 0, see juhtub siis, kui vektor B on risti pinna S normaaliga, sest sel juhul libisevad vektori B jooned mööda pinda S ilma seda lõikumata.
Ja vastavalt magnetvoo definitsioonile võetakse arvesse ainult need magnetilise induktsiooni vektori sirged, mis lõikuvad antud pinnaga.
Magnetvoogu mõõdetakse veeblites (volt-sekundites): 1 wb = 1 v * s. Lisaks kasutatakse Maxwelli magnetvoo mõõtmiseks: 1 wb = 10 8 μs. Vastavalt sellele 1 μs = 10 -8 vb.
Magnetvoog on skalaarne suurus.
VOOLU MAGNETVÄLJA ENERGIA
Voolu juhtiva juhi ümber on magnetväli, millel on energiat. Kust see tuleb? Elektriahelas sisalduval vooluallikal on energiavaru. Elektriahela sulgemise hetkel kulutab vooluallikas osa oma energiast tekkiva iseinduktiivse emfi mõju ületamiseks. See osa energiast, mida nimetatakse voolu enda energiaks, läheb magnetvälja moodustamiseks. Magnetvälja energia on võrdne voolu siseenergiaga. Voolu omaenergia on arvuliselt võrdne tööga, mida vooluallikas peab tegema, et ületada iseinduktsiooni emf, et tekitada vooluringis vool.
Voolu tekitatud magnetvälja energia on otseselt võrdeline voolu ruuduga. Kuhu läheb magnetvälja energia pärast voolu peatumist? - paistab silma (piisavalt suure vooluga vooluringi avamisel võib tekkida säde või kaar)
4.1. Elektromagnetilise induktsiooni seadus. Eneseinduktsioon. Induktiivsus
Põhivalemid
· Elektromagnetilise induktsiooni seadus (Faraday seadus):
,
(39)
kus on induktsiooni emf; on kogu magnetvoog (voo seos).
· vooluringis oleva voolu tekitatud magnetvoog,
kus on ahela induktiivsus; on voolutugevus.
· Faraday seadus, mida rakendatakse eneseinduktsioonile
· Induktsioon emf, mis tekib siis, kui raam pöörleb vooluga magnetväljas,
kus on magnetvälja induktsioon; on raami pindala; on pöörlemise nurkkiirus.
Solenoidi induktiivsus
,
(43)
kus on magnetkonstant; on aine magnetiline läbilaskvus; on solenoidi pöörete arv; on pöörde ristlõike pindala; on solenoidi pikkus.
Voolutugevus vooluringi avamisel
kus on vooluringis loodud vool; on ahela induktiivsus; on ahela takistus; on avanemisaeg.
Voolutugevus vooluringi sulgemisel
.
(45)
Lõõgastusaeg
Näited probleemide lahendamisest
Näide 1.
Magnetväli muutub vastavalt seadusele 
, kus = 15 mT,. Ringikujuline juhtiv mähis raadiusega = 20 cm asetatakse magnetvälja välja suuna suhtes nurga all (alghetkel). Leidke indutseeritud emf, mis tekib mähises ajahetkel = 5 s.
Lahendus
Vastavalt elektromagnetilise induktsiooni seadusele on mähises tekkiv induktiivne emf , kus on mähisesse ühendatud magnetvoog.
kus on pöörde pindala; on nurk magnetinduktsiooni vektori suuna ja kontuuri normaalnurga vahel:.
Asendame arvväärtused: = 15 mT,, = 20 cm = = 0,2 m,.
Arvutused annavad 
.
|
Näide 2 Ühtlases magnetväljas induktsiooniga = 0,2 T on ristkülikukujuline raam, mille liikuv pool, pikkus = 0,2 m, liigub kiirusega = 25 m/s risti välja induktsioonijoontega (joonis 42). Määrake vooluringis tekkiv indutseeritud emf. Lahendus Kui juht AB liigub magnetväljas, suureneb raami pindala, mistõttu suureneb raami läbiv magnetvoog ja tekib indutseeritud emf. |
|
Faraday seaduse järgi kus, siis, aga, järelikult.
Märk “–” näitab, et indutseeritud emf ja indutseeritud vool on suunatud vastupäeva.
ISEINDUKTSIOON
Iga juht, mida läbib elektrivool, on oma magnetväljas.
Voolutugevuse muutumisel juhis muutub m.väli, st. selle voolu tekitatud magnetvoog muutub. Magnetvoo muutumine viib keerise elektrivälja tekkeni ja ahelasse ilmub indutseeritud emf. 
Seda nähtust nimetatakse iseinduktsiooniks.Iseinduktsioon on nähtus, kus elektriahelas voolutugevuse muutumise tagajärjel tekib indutseeritud emf. Saadud emfi nimetatakse iseindutseeritud emfiks
Eneseinduktsiooni nähtuse ilming
Vooluahela sulgemine 
Kui elektriahelas on lühis, siis vool suureneb, mis põhjustab mähises magnetvoo suurenemist ja tekib keeriselektriväli, mis on suunatud voolu vastu, s.t. Mähises tekib iseinduktsiooni emf, mis takistab voolu suurenemist ahelas (keerisväli pärsib elektrone). Tulemusena L1 süttib hiljem, kui L2.
Avatud vooluring 
Elektriahela avamisel vool väheneb, toimub voo vähenemine mähises ja tekib pööriselektriväli, mis on suunatud nagu vool (püüdes säilitada sama voolutugevust), s.t. Mähises tekib iseindutseeritud emf, mis hoiab vooluahelas voolu. Selle tulemusena L väljalülitamisel vilgub eredalt. Järeldus elektrotehnikas, eneseinduktsiooni nähtus avaldub ahela sulgemisel (elektrivool suureneb järk-järgult) ja vooluringi avamisel (elektrivool ei kao kohe).
INDUKTANTS
Millest sõltub eneseindutseeritud emf? Elektrivool loob oma magnetvälja. Ahelat läbiv magnetvoog on võrdeline magnetvälja induktsiooniga (Ф ~ B), induktsioon on võrdeline voolutugevusega juhis (B ~ I), seetõttu on magnetvoog võrdeline voolutugevusega (Ф ~ I ). Iseinduktsiooni emf sõltub voolu muutumise kiirusest elektriahelas, juhi omadustest (suurus ja kuju) ning selle keskkonna suhtelisest magnetilisest läbilaskvusest, milles juht asub. Füüsikalist suurust, mis näitab iseinduktsiooni emf sõltuvust juhi suurusest ja kujust ning keskkonnast, kus juht asub, nimetatakse iseinduktsiooni koefitsiendiks või induktiivsuseks. 
Induktiivsus – füüsiline. väärtus, mis on arvuliselt võrdne iseinduktiivse emf-ga, mis tekib vooluringis, kui vool muutub 1 ampri võrra 1 sekundi jooksul. Induktiivsust saab arvutada ka järgmise valemi abil:
kus Ф on vooluahelat läbiv magnetvoog, I on voolutugevus ahelas.
SI induktiivsuse ühikud:
Mähise induktiivsus sõltub: pöörete arvust, pooli suurusest ja kujust ning kandja (võimalik, et südamiku) suhtelisest magnetilisest läbilaskvusest.
ISEINDUKTSIOONI EMF
Iseinduktiivne emf takistab voolu suurenemist vooluringi sisselülitamisel ja voolu vähenemist vooluringi avamisel.
Aine magnetiseerumise iseloomustamiseks magnetväljas kasutatakse seda magnetmoment (P m ). See on arvuliselt võrdne mehaanilise pöördemomendiga, mida kogeb aine magnetväljas, mille induktsioon on 1 Tesla.
Aine ruumalaühiku magnetmoment iseloomustab seda magnetiseerimine - I , määratakse järgmise valemiga:
I=R m /V , (2.4)
Kus V - aine maht.
Magnetiseerumist SI-süsteemis mõõdetakse, nagu intensiivsust, tollides Sõiduk, vektori suurus.
Iseloomustatakse ainete magnetilisi omadusi mahuline magnetiline vastuvõtlikkus - c O , mõõtmeteta kogus.
Kui mõni keha asetatakse induktsiooniga magnetvälja IN 0 , siis toimub selle magnetiseerumine. Selle tulemusena loob keha induktsiooniga oma magnetvälja IN " , mis interakteerub magnetiseeriva väljaga.
Sel juhul induktsioonivektor keskkonnas (IN) koosneb vektoritest:
B = B 0 + B " (vektori märk välja jäetud), (2.5)
Kus IN " - magnetiseeritud aine enda magnetvälja induktsioon.
Omavälja induktsiooni määravad aine magnetilised omadused, mida iseloomustab mahuline magnetiline tundlikkus - c O , on tõene järgmine väljend: IN " = c O IN 0 (2.6)
Jagage poolt m 0 avaldis (2.6):
IN " /m O = c O IN 0 /m 0
Saame: N " = c O N 0 , (2.7)
Aga N " määrab aine magnetiseerituse I , st. N " = I , siis alates (2.7):
I = c O N 0 . (2.8)
Seega, kui aine on välises magnetväljas tugevusega N 0 , siis selle sees olev induktsioon määratakse avaldisega:
B=B 0 + B " = m 0 N 0 +m 0 N " = m 0 (N 0 + I)(2.9)
Viimane avaldis on rangelt tõene, kui tuum (aine) on täielikult välises ühtlases magnetväljas (suletud torus, lõpmatult pikk solenoid jne).
MÄÄRATLUS
Magnetinduktsiooni vektori voog(või magnetvoo) (dФ) üldiselt nimetatakse elementaarala kaudu skalaarset füüsikalist suurust, mis on võrdne:
kus on nurk magnetinduktsiooni vektori () suuna ja normaalvektori () suuna vahel ala dS ().
Valemi (1) alusel arvutatakse suvalise pinna S läbiv magnetvoog (üldjuhul) järgmiselt:
Ühtlase magnetvälja magnetvoo läbi tasase pinna võib leida järgmiselt:
Ühtlase välja, magnetilise induktsioonivektoriga risti asetseva tasase pinna korral on magnetvoog võrdne:
Magnetinduktsiooni vektori voog võib olla negatiivne ja positiivne. See on tingitud positiivse suuna valikust. Väga sageli on magnetinduktsiooni vektori voog seotud vooluahelaga, mille kaudu vool voolab. Sel juhul on normaalse kontuuri positiivne suund seotud voolu liikumise suunaga parempoolse kerereegli abil. Seejärel on magnetvoog, mille voolu juhtiv vooluring loob läbi selle vooluringiga piiratud pinna, alati suurem kui null.
Rahvusvahelises mõõtühikute süsteemis (SI) on magnetvoo ühik Weber (Wb). Valemit (4) saab kasutada magnetvoo mõõtühiku määramiseks. Üks Weber on magnetvoog, mis läbib tasast pinda, mille pindala on 1 ruutmeetrit ja mis on asetatud risti ühtlase magnetvälja jõujoontega:
Gaussi teoreem magnetvälja kohta
Gaussi teoreem magnetvälja voo kohta peegeldab tõsiasja, et magnetlaenguid pole, mistõttu magnetinduktsiooni jooned on alati suletud või lähevad lõpmatuseni; neil pole algust ega lõppu.
Gaussi teoreem magnetvoo kohta on sõnastatud järgmiselt: Magnetvoog läbi mis tahes suletud pinna (S) on võrdne nulliga. Matemaatilises vormis on see teoreem kirjutatud järgmiselt:
Selgub, et Gaussi teoreemid suletud pinda läbiva magnetinduktsiooni vektori () voogude ja elektrostaatilise väljatugevuse () kohta erinevad põhimõtteliselt.
Näited probleemide lahendamisest
NÄIDE 1
| Harjutus | Arvutage magnetilise induktsiooni vektori voog läbi solenoidi, millel on N pööret, südamiku pikkus l, ristlõike pindala S, südamiku magnetiline läbilaskvus. Solenoidi läbiv vool on võrdne I-ga. |
| Lahendus | Solenoidi sees võib magnetvälja lugeda ühtlaseks. Magnetinduktsiooni saab hõlpsasti leida, kasutades teoreemi magnetvälja ringluse kohta ja valides suletud ahelaks ristkülikukujulise kontuuri (vektori tsirkulatsioon, mida mööda vaatleme (L)) (see katab kõik N pööret). Seejärel kirjutame (arvestame, et väljaspool solenoidi on magnetväli null, lisaks, kus kontuur L on risti magnetinduktsiooni joontega B = 0): Sel juhul on magnetvoog läbi solenoidi pöörde võrdne (): Magnetinduktsiooni koguvoog, mis läbib kõik pöörded: |
| Vastus |  |
NÄIDE 2
| Harjutus | Milline saab olema magnetinduktsiooni voog läbi ruudukujulise raami, mis asub vaakumis samas tasapinnas lõpmata pika sirge voolujuhiga (joonis 1). Raami kaks külge on juhtmega paralleelsed. Raami külje pikkus on b, kaugus raami ühest küljest on c. |
| Lahendus | Avaldis, mille abil saame määrata magnetvälja induktsiooni, loetakse teadaolevaks (vt jaotise "Magnetilise induktsiooni mõõtühik" näidet 1):
|
