ההבדל העיקרי - צפיפות שטף מגנטי מול צפיפות שטף מגנטי

במגנטיות משתמשים בכמה כמויות פיסיקליות כגון שטף מגנטי, צפיפות שטף מגנטי וחוזק שדה מגנטי להסביר את ההתנהגויות או ההשפעות של שדות מגנטיים. יש אנשים שמשתמשים במונחים אלה לסירוגין. אבל יש להם משמעויות שונות וספציפיות. ה ההבדל העיקרי בין השטף המגנטי וצפיפות השטף המגנטי הוא זה שטף מגנטי הוא כמות סקלרית ואילו צפיפות השטף המגנטי היא כמות וקטורית. שטף מגנטי הוא התוצר הסקלרי של צפיפות השטף המגנטי וקטור השטח. מאמר זה מנסה לתת הסברים ברורים לשטף המגנטי וצפיפות השטף המגנטי.

מהו שטף מגנטי

שטף מגנטי הוא כמות סקלרית חיונית במגנטיות. בדרך כלל, שדות מגנטיים מדומיינים באמצעות קווי שדה מגנטיים. גודל השדה מיוצג בצפיפות קווי השדה. החצים של קווי השדה מייצגים את כיוון השדה המגנטי. מבחינת קווי שדה מגנטיים, השטף המגנטי דרך משטח נתון הוא ביחס ישר למספר קווי השדה הכולל החולפים בו. עם זאת, קווי השדה אינם קווים אמיתיים בחלל. הם רק קווים דמיוניים המשמשים מודל פשוט להסברת ההשפעות המגנטיות של חלקיקים טעונים נעים וחומרים מגנטיים.

השטף המגנטי בשדה מגנטי קבוע יכול להתבטא במתמטיקה כמו, ɸ = B.S.

ɸ הוא שטף מגנטי דרך משטח הווקטור, B הוא צפיפות השטף המגנטי ו- S הוא שטח המשטח. במילים אחרות, השטף המגנטי דרך שטח נתון שווה לתוצר הסקלרי (תוצר הנקודה) של צפיפות השטף המגנטי ווקטור השטח.

ניתן להראות בקלות שהשטף המגנטי דרך כל משטח סגור הוא אפס. אבל השטף המגנטי דרך משטח פתוח יכול להיות אפס או לא אפס. כוח אלקטרומוטיבי נוצר על ידי שטף מגנטי משתנה העובר דרך לולאה מוליכה. תופעה זו היא עקרון העבודה הבסיסי של גנרטורים. על פי חוק האינדוקציה של פאראדיי, גודל הכוח האלקטרומוטורי המושרה בלולאה מוליכה על ידי שטף מגנטי משתנה שווה לשינוי השינוי של השטף המגנטי המקשר ללולאה.

מהי צפיפות השטף המגנטי

השטף המגנטי, המכונה גם "אינדוקציה מגנטית"הוא כמות חשובה נוספת במגנטיות. צפיפות השטף המגנטי מוגדרת ככמות השטף המגנטי דרך שטח יחידה הממוקם בניצב לכיוון השדה המגנטי. זהו כמות וקטורית, המסומנת בדרך כלל על ידי ב.

יחידת SI של צפיפות השטף המגנטי היא טסלה (T). ה גאוס (G) היא יחידת C.G.S של צפיפות השטף המגנטי; הוא גם בשימוש נפוץ, במיוחד כאשר מתמודדים עם צפיפות שטף מגנטי חלש מכיוון שטסלה אחת שווה ל 10000 גרם.

צפיפות השטף המגנטי בנקודה נתונה (δB^→), המיוצר על ידי אלמנט נוכחי ניתן על ידי משוואת ביוט-סווארט. ניתן לבטא זאת כ

כאן, אני הזרם, δl^→ הוא וקטור בעל גודל אינסופי, ו- rˆ הוא וקטור היחידה של r. זו משוואה חשובה מאוד כאשר מתמודדים עם שדות מגנטיים המיוצרים על ידי חוטים או מעגלים נושאי זרם. צפיפות השטף המגנטי המיוצר על ידי חוט נושא זרם תלויה במספר גורמים כגון הגיאומטריה של החוט, גודל הזרם וכיוונו והמיקום של הנקודה בה נמצא צפיפות השטף המגנטי. ה חוק ביוט- סברט הוא שילוב של כל אותם גורמים. לכן ניתן להשתמש בו לחישוב צפיפות השטף המגנטי B, בכל נקודה נתונה מחוט נושאת זרם.

צפיפות השטף המגנטי (B) בתוך מדיום חומרי שווה לחדירות המגנטית של המדיום (µ) כפול חוזק השדה המגנטי (H). ניתן לבטא אותו כ- B = µH. החדירות המגנטית של חומרים פרומגנטיים עולה עד ערך מסוים כאשר חוזק השדה המגנטי המיושם גדל. לאחר מכן הוא פוחת ככל שעוצמת השדה עולה עוד יותר. לכן, צפיפות השטף המגנטי מתקרבת גם לרמת הרוויה ואז יורדת כאשר חוזק השדה המגנטי גדל עוד יותר, על פי המשוואה B = µH. תופעה זו ידועה בשם רוויה מגנטית.

ההבדל בין שטף מגנטי לצפיפות שטף מגנטי

מסומן על ידי:

שטף מגנטי: שטף מגנטי מסומן ב- φ_ב או ɸ.

צפיפות השטף המגנטי: צפיפות השטף המגנטי מסומנת על ידי ב.

יחידות SI:

שטף מגנטי: יחידת SI היא וובר (Wb).

צפיפות השטף המגנטי: יחידות SI הן Wbm^-2, טסלה (T).

אופי הכמות:

שטף מגנטי: שטף מגנטי הוא סולם.

צפיפות השטף המגנטי: צפיפות השטף המגנטי הוא וקטור.