1. Intensidade de indução magnética
A intensidade da indução magnética é uma grandeza física usada para descrever as propriedades do campo magnético, expressa por B, a direção de B em um ponto no campo magnético é a direção do campo magnético no ponto, e o tamanho de B indica a intensidade do campo magnético no ponto.
No sistema de unidades SI (Sistema Internacional de Unidades), a unidade de força de indução magnética é [volts · segundo/metro 2], e [volts] · [segundo] é chamado Weber, então a unidade de força de indução magnética é chamada [Weber/metro 2] ou [Tesla], referida como [T], no sistema de unidades CGSM, a unidade de força de indução magnética é [Gauss]. As unidades são denotadas por símbolos: V é [volts], s é [segundos], m é [metros], Wb é [Weber], T é [T], Gs é [Gauss], mT é [milite].
1T=1Wb/m2=104Gs=103mT (1)
2, linha de força magnética, fluxo magnético e teorema da continuidade do fluxo magnético
O campo magnético é representado graficamente com linhas de campo magnético. As linhas de campo magnético de vários campos magnéticos gerados pela corrente são mostradas na Figura 1. As linhas de campo magnético são linhas fechadas sem cabeça e sem cauda que circundam a corrente, e a direção da corrente e a direção de retorno da linha de campo magnético obedecem à regra da mão direita.
Especificamos que a direção tangente de qualquer ponto da linha do campo magnético é a direção do campo magnético (ou seja, B) naquele ponto, e que o número de linhas de campo magnético por unidade de área perpendicular ao vetor B é igual à magnitude do vetor B naquele ponto. Em outras palavras, onde o campo magnético é forte, a linha do campo magnético é mais densa, e onde o campo magnético é fraco, a linha do campo magnético é mais fina.
O número total de linhas de força magnética que passam por uma superfície é chamado de fluxo magnético que passa pela superfície e é representado por Φ. O cálculo do fluxo magnético é mostrado na Figura 2. O elemento de área é tomado na superfície, e um ângulo θ é formado entre a direção de sua linha normal e a direção de B do ponto. O fluxo magnético do elemento que passa pela área é:
dφ=B×cosθ×ds (2)
Portanto, o fluxo total de S através da superfície é
φ=# B×cosθ×ds (3)
Quando B é uniforme e S é um plano e perpendicular a B, o fluxo magnético através do plano S é:
φ = B×S (4)
Esta é uma relação frequentemente usada em medições magnéticas.
Teorema do fluxo contínuo: Quando o plano S é uma superfície fechada, porque a linha do campo magnético é uma linha fechada, então a linha do campo magnético através da superfície fechada deve ser através das outras partes da superfície fechada, então o fluxo magnético total através de qualquer superfície fechada deve ser igual a zero. A saber:
φ=# becauseθds=0 (5)
A unidade do fluxo magnético é [Weber] no sistema SI de unidades, [Maxwell] no sistema CGSM de unidades, e o símbolo da abreviatura [Mai] é representado por Mx.
1Wb=108Mx (6)
3, intensidade do campo magnético, permeabilidade e lei do circuito ampere
A intensidade do campo magnético é uma grandeza física introduzida para facilitar a análise da relação entre campo magnético e corrente, também é um vetor, expresso por H, sua relação com a intensidade da indução magnética é:
H = B/μ (7)
Onde: μ é a permeabilidade do meio magnético, determinada pela natureza do meio magnético
Concordo. Em unidades do SI, a permeabilidade de um vácuo é:
μ0=4π×10-7 Henry/m (8)
A unidade de H é [ampere/metro], no sistema de unidades CGSM, a permeabilidade de um vácuo é 1, e a unidade de H é [Oster], abreviação de [Ao]. As unidades são representadas por símbolos: A é [ampere], Oe é [O], e H é [Henry].
1A/m=4π×10-3 Oe (9)
Lei do loop de Ampère: Em um campo magnético, o vetor H segue uma curva arbitrariamente fechada
A integral de linha de sigma é igual à soma algébrica das correntes encerradas nesta curva fechada. A saber:
# H×cos ×dl=∑I (10)
Onde: é o ângulo entre a direção tangente da curva e a direção do campo magnético do ponto.
Usando a lei do circuito de Ampère, podemos facilmente calcular o campo magnético gerado por uma corrente com uma certa simetria espacial. Por exemplo, calcule a intensidade do campo magnético no ponto P dentro de um solenoide circular uniformemente enrolado firmemente, como mostrado na Figura 4. Tome os círculos concêntricos de raio r através do ponto P como a curva integral fechada. Devido à relação de simetria, a intensidade do campo magnético em cada ponto ao redor do círculo concêntrico é igual, e a direção da intensidade do campo magnético é ao longo da direção tangente do círculo concêntrico, ou seja,=0, então:
# H×cos ×dl=H*2πr=NI (11)
Portanto, a intensidade do campo magnético no ponto P: H=NI/ (2πr)
Onde N é o número de voltas do enrolamento. A partir dessa relação, pode-se ver que a força do campo magnético é determinada apenas pela distribuição da corrente que gera o campo magnético, e não tem nada a ver com as propriedades do meio magnético.