Warto przeczytać

Najpierw trochę teorii.

Strumieniem indukcji magnetycznej $B$ przez powierzchnię $S$ nazywamy iloczyn skalarny wektorów $\overrightarrow{B}$ i $\overrightarrow{S}$. Z definicji $\mathrm{|}\overrightarrow{S}\mathrm{|}$ jest tożsame z polem $S$, a kierunek $\overrightarrow{S}$ jest prostopadły (normalny) do tej powierzchni.

gdzie $\alpha =\sphericalangle \left(\overrightarrow{B},\overrightarrow{S}\right)$.

Strumień będzie się zmieniał, jeśli będzie zmieniała się dowolna z wielkości w powyższym iloczynie: powierzchnia, wartość indukcji magnetycznej, kąt między powierzchnią a wektorem indukcji – pod warunkiem, że iloczyn określający ${\Phi }_B$ nie pozostaje stały.

Więcej o strumieniu magnetycznym i jego zmianach możesz się dowiedzieć w e‑materiale „Jak definiuje się strumień wektora indukcji magnetycznej”.

Linie pola magnetycznego a strumień magnetyczny przez powierzchnię

Gdy przedstawiamy pole magnetycznePole magnetycznepole magnetyczne za pomocą linii pola, to interpretujemy zagęszczenie tych linii jako miarę wartości indukcji $B$ tego pola. Analogicznie interpretujemy strumień pola magnetycznego przez powierzchnię $S$. Im więcej linii pola przechodzi przez tę powierzchnię, tym większa wartość strumienia ${\Phi }_B$ . Obrazowo więc rzecz ujmując, zmiana strumienia zawsze będzie związana ze zmianą liczby linii pola magnetycznego przechodzących przez powierzchnię obwodu.

Względny ruch magnesu i obwodu

Strumień indukcji magnetycznej przez powierzchnię obwodu, w którym wzbudzamy prąd będzie różny, gdy będziemy zmieniać odległość pomiędzy obwodem a magnesem sztabkowymmagnes sztabkowymagnesem sztabkowym (Rys. 1.). Zmienia się wtedy wartość indukcji $B$ we wzorze (1).

R1TYCvb1VUdB9

Rys. 1. Po lewej stronie rysunku znajduje się, ułożony poziomo, magnes sztabkowy. Z lewej strony magnesu jest biegun N, z prawej strony – biegun S. Z bieguna N wychodzą linie pola magnetycznego ze strzałkami skierowanymi w lewo. Środkowa linia jest pozioma. Linie leżące nad nią odchylają się do góry, linie leżące pod nią odchylają się w dół. Im dalej od magnesu, tym rzadziej rozmieszczone są linie pola. W dużej odległości od magnesu po lewej stronie znajduje się kołowy obwód o płaszczyźnie prostopadłej do osi symetrii magnesu. Przez obwód przechodzą 3 linie pola magnetycznego. Po prawej stronie rysunku znajduje się ten sam magnes sztabkowy z liniami pola magnetycznego, wychodzącymi z bieguna N. Kołowy obwód o płaszczyźnie prostopadłej do osi symetrii magnesu znajduje się tu bliżej magnesu. Przez obwód przechodzi siedem linii pola magnetycznego.

Zmiana strumienia  będzie miała miejsce niezależnie od tego, który z obiektów - magnes czy obwód - zostanie przemieszczony.
Gdybyśmy zastąpili magnes elektromagnesem, to w ogóle niepotrzebny byłby ruch. Wystarczyłoby regulowanie natężenia prądu płynącego w elektromagnesie. W każdym z tych przypadków zmianie ulega liczba linii pola przechodzących przez powierzchnię.

Obrót obwodu

Strumień można też zmienić poprzez zmianę ustawienia powierzchni $S$ względem magnesu. Prowadzi to, we wzorze (1), do zmiany kąta $\alpha$ pomiędzy wektorami $\overrightarrow{B}$ i $\overrightarrow{S}$. Wystarczy, na przykład, obrócić obwód (Rys. 2.).

R15m26p14hCyY

Rys. 2. Po lewej stronie rysunku znajduje się, ułożony poziomo, magnes sztabkowy. Z lewej strony magnesu jest biegun N, z prawej strony – biegun S. Z bieguna N wychodzą linie pola magnetycznego ze strzałkami skierowanymi w lewo. Środkowa linia jest pozioma. Linie leżące nad nią odchylają się do góry, linie leżące pod nią odchylają się w dół. Im dalej od magnesu, tym rzadziej rozmieszczone są linie pola. Po lewej stronie magnesu znajduje się kołowy obwód o płaszczyźnie prostopadłej do osi symetrii magnesu. Przez obwód przechodzi 7 linii pola magnetycznego. Po prawej stronie rysunku znajduje się ten sam magnes sztabkowy z liniami pola magnetycznego, wychodzącymi z bieguna N. Kołowy obwód jest teraz ustawiony w płaszczyźnie zawierającej oś symetrii magnesu. Linie pola są równolegle do płaszczyzny obwodu i jej nie przecinają.

Można też obrócić magnes. Ale trzeba to zrobić tak, żeby zmieniła się liczba linii pola magnetycznego przecinających powierzchnię rozpiętą na obwodzie. Gdybyśmy bowiem obrócili kołowy obwód wokół osi symetrii magnesu, to liczba linii pola przecinających powierzchnię nie uległaby zmianie - stały byłby wtedy strumień magnetyczny.

Słowniczek