Medan magnet ada di mana dan kapan. Medan magnet dan sifat-sifatnya. Representasi grafis dari lapangan

Sama seperti muatan listrik diam bekerja pada muatan lain melalui medan listrik, arus listrik bekerja pada arus lain melaluinya Medan gaya. Pengaruh medan magnet pada magnet permanen direduksi menjadi pengaruhnya terhadap pergerakan muatan dalam atom suatu zat dan menciptakan arus melingkar mikroskopis.

Doktrin tentang elektromagnetisme berdasarkan dua ketentuan:

• medan magnet bekerja pada muatan dan arus yang bergerak;
• medan magnet muncul di sekitar arus dan muatan yang bergerak.

Interaksi magnet

Magnet permanen(atau jarum magnet) diorientasikan sepanjang meridian magnet bumi. Ujung yang mengarah ke utara disebut kutub Utara(N), dan ujung yang berlawanan adalah kutub selatan(S). Jika dua magnet didekatkan satu sama lain, kita perhatikan bahwa kutub-kutubnya yang sejenis akan tolak-menolak, dan kutub-kutubnya yang tidak sejenis akan tarik-menarik ( beras. 1 ).

Jika kita memisahkan kutub-kutubnya dengan memotong magnet permanen menjadi dua bagian, kita akan mengetahui bahwa masing-masing kutub juga akan mempunyai dua kutub, yaitu akan menjadi magnet permanen ( beras. 2 ). Kedua kutub – utara dan selatan – tidak dapat dipisahkan satu sama lain dan mempunyai hak yang sama.

Medan magnet yang diciptakan oleh bumi atau magnet permanen direpresentasikan, seperti medan listrik, dengan garis gaya magnet. Gambaran garis-garis medan magnet suatu magnet dapat diperoleh dengan meletakkan selembar kertas di atasnya, yang di atasnya ditaburi serbuk besi secara merata. Saat terkena medan magnet, serbuk gergaji menjadi termagnetisasi - masing-masing memiliki kutub utara dan selatan. Kutub-kutub yang berlawanan cenderung mendekat satu sama lain, namun hal ini dicegah oleh gesekan serbuk gergaji pada kertas. Jika Anda mengetuk kertas dengan jari Anda, gesekan akan berkurang dan serbuk gergaji akan tertarik satu sama lain, membentuk rantai yang menggambarkan garis-garis medan magnet.

Pada beras. 3 menunjukkan letak serbuk gergaji dan panah magnet kecil pada medan magnet langsung, yang menunjukkan arah garis medan magnet. Arah ini dianggap sebagai arah kutub utara jarum magnet.

pengalaman Oersted. Medan magnet arus

Pada awal abad ke-19. Ilmuwan Denmark pertama membuat penemuan penting ketika dia menemukannya aksi arus listrik pada magnet permanen . Dia meletakkan kawat panjang di dekat jarum magnet. Ketika arus dialirkan melalui kawat, panah berputar, mencoba memposisikan dirinya tegak lurus terhadap kawat tersebut ( beras. 4 ). Hal ini dapat dijelaskan dengan munculnya medan magnet di sekitar konduktor.

Garis-garis medan magnet yang ditimbulkan oleh penghantar lurus yang membawa arus adalah lingkaran-lingkaran konsentris yang terletak pada bidang yang tegak lurus terhadapnya, dengan pusat-pusat pada titik yang dilalui arus ( beras. 5 ). Arah garis ditentukan oleh aturan sekrup kanan:

Jika sekrup diputar searah dengan garis medan, maka sekrup akan bergerak searah dengan arus pada penghantar .

Sifat kekuatan medan magnet adalah vektor induksi magnetik B . Pada setiap titik diarahkan secara tangensial terhadap garis medan. Garis-garis medan listrik dimulai pada muatan positif dan berakhir pada muatan negatif, dan gaya yang bekerja pada muatan dalam medan ini diarahkan secara tangensial terhadap garis di setiap titik. Berbeda dengan medan listrik, garis-garis medan magnet bersifat tertutup, hal ini disebabkan tidak adanya “muatan magnet” di alam.

Medan magnet suatu arus pada dasarnya tidak berbeda dengan medan yang ditimbulkan oleh magnet permanen. Dalam pengertian ini, analog dari magnet datar adalah solenoida panjang - gulungan kawat, yang panjangnya jauh lebih besar daripada diameternya. Diagram garis-garis medan magnet yang diciptakannya ditunjukkan pada beras. 6 , mirip dengan magnet datar ( beras. 3 ). Lingkaran menunjukkan penampang kawat yang membentuk belitan solenoid. Arus yang mengalir melalui kawat menjauhi pengamat ditandai dengan tanda silang, dan arus yang berlawanan arah - menuju pengamat - ditandai dengan titik. Sebutan yang sama juga diterima untuk garis-garis medan magnet ketika garis-garis tersebut tegak lurus terhadap bidang gambar ( beras. 7 a,b).

Arah arus pada belitan solenoid dan arah garis-garis medan magnet di dalamnya juga dihubungkan dengan kaidah ulir kanan, yang dalam hal ini dirumuskan sebagai berikut:

Jika dilihat sepanjang sumbu solenoida, maka arus yang mengalir searah jarum jam menimbulkan medan magnet di dalamnya, yang arahnya bertepatan dengan arah gerak sekrup kanan ( beras. 8 )

Berdasarkan aturan ini, mudah untuk memahami bahwa solenoid ditunjukkan pada beras. 6 , kutub utara adalah ujung kanannya, dan kutub selatan adalah ujung kirinya.

Medan magnet di dalam solenoid seragam - vektor induksi magnet memiliki nilai konstan di sana (B = const). Dalam hal ini, solenoid mirip dengan kapasitor pelat sejajar, di mana medan listrik seragam tercipta.

Gaya yang bekerja dalam medan magnet pada penghantar berarus

Secara eksperimental ditetapkan bahwa suatu gaya bekerja pada konduktor pembawa arus dalam medan magnet. Dalam medan seragam, sebuah penghantar lurus dengan panjang l yang melaluinya arus I mengalir, terletak tegak lurus terhadap vektor medan B, mengalami gaya: F = aku aku B .

Arah gaya ditentukan aturan tangan kiri:

Jika keempat jari tangan kiri yang terulur diletakkan searah dengan arus pada penghantar, dan telapak tangan tegak lurus terhadap vektor B, maka ibu jari yang direntangkan akan menunjukkan arah gaya yang bekerja pada penghantar. (beras. 9 ).

Perlu diperhatikan bahwa gaya yang bekerja pada penghantar berarus dalam medan magnet tidak diarahkan secara tangensial terhadap garis-garis gayanya, seperti gaya listrik, tetapi tegak lurus terhadap garis-garis gaya tersebut. Sebuah konduktor yang terletak di sepanjang garis gaya tidak terpengaruh oleh gaya magnet.

Persamaannya F = IlB memungkinkan Anda memberikan karakteristik kuantitatif dari induksi medan magnet.

Sikap tidak bergantung pada sifat konduktor dan mencirikan medan magnet itu sendiri.

Besarnya vektor induksi magnet B secara numerik sama dengan gaya yang bekerja pada penghantar dengan satuan panjang yang terletak tegak lurus terhadapnya, yang melaluinya arus sebesar satu ampere mengalir.

Dalam sistem SI, satuan induksi medan magnet adalah tesla (T):

Medan magnet. Tabel, diagram, rumus

(Interaksi magnet, percobaan Oersted, vektor induksi magnet, arah vektor, prinsip superposisi. Representasi grafis medan magnet, garis induksi magnet. Fluks magnet, karakteristik energi medan. Gaya magnet, gaya Ampere, gaya Lorentz. Pergerakan partikel bermuatan dalam medan magnet. Sifat magnetik materi, hipotesis Ampere)

Pada abad terakhir, berbagai ilmuwan mengemukakan beberapa asumsi tentang medan magnet bumi. Menurut salah satu dari mereka, medan tersebut muncul akibat perputaran planet pada porosnya.

Hal ini didasarkan pada efek Barnett-Einstein yang aneh, yaitu ketika suatu benda berputar, medan magnet muncul. Atom dalam efek ini memiliki momen magnetnya sendiri saat berputar pada porosnya. Beginilah penampakan medan magnet bumi. Namun hipotesis ini tidak tahan terhadap pengujian eksperimental. Ternyata medan magnet yang diperoleh dengan cara yang tidak sepele ini beberapa juta kali lebih lemah dari medan magnet aslinya.

Hipotesis lain didasarkan pada munculnya medan magnet akibat gerakan melingkar partikel bermuatan (elektron) di permukaan planet. Dia juga ternyata bangkrut. Pergerakan elektron dapat menyebabkan munculnya medan yang sangat lemah, dan hipotesis ini tidak menjelaskan inversi medan magnet bumi. Diketahui bahwa kutub magnet utara tidak berhimpitan dengan kutub utara geografis.

Angin matahari dan arus mantel

Mekanisme terbentuknya medan magnet bumi dan planet lain di tata surya belum sepenuhnya dipahami dan masih menjadi misteri bagi para ilmuwan. Namun, salah satu hipotesis yang diajukan menjelaskan inversi dan besarnya induksi medan nyata dengan cukup baik. Hal ini didasarkan pada kerja arus internal bumi dan angin matahari.

Arus internal bumi mengalir di dalam mantel yang terdiri dari zat-zat dengan konduktivitas yang sangat baik. Sumber arus adalah inti. Energi dari inti bumi ke permukaan bumi berpindah secara konveksi. Jadi, di dalam mantel terdapat pergerakan materi yang konstan, yang membentuk medan magnet sesuai dengan hukum gerak partikel bermuatan yang terkenal. Jika kita mengasosiasikan kemunculannya hanya dengan arus internal, ternyata semua planet yang arah putarannya bertepatan dengan arah putaran Bumi pasti mempunyai medan magnet yang sama. Namun ternyata tidak. Kutub geografis utara Yupiter bertepatan dengan kutub magnet utaranya.

Tidak hanya arus internal yang ikut serta dalam pembentukan medan magnet bumi. Telah lama diketahui bahwa ia merespons angin matahari, aliran partikel berenergi tinggi yang berasal dari Matahari sebagai akibat dari reaksi yang terjadi di permukaannya.

Angin matahari pada dasarnya adalah arus listrik (pergerakan partikel bermuatan). Terhanyut oleh perputaran bumi, menimbulkan arus melingkar yang berujung pada munculnya medan magnet bumi.

Medan magnet dan ciri-cirinya

Garis besar perkuliahan:

Medan magnet, sifat dan karakteristiknya.

Medan magnet- bentuk keberadaan materi di sekitar muatan listrik yang bergerak (konduktor pembawa arus, magnet permanen).

Nama ini disebabkan oleh fakta bahwa, seperti yang ditemukan oleh fisikawan Denmark Hans Oersted pada tahun 1820, ia memiliki efek orientasi pada jarum magnet. Eksperimen Oersted: jarum magnet ditempatkan di bawah kawat pembawa arus, berputar pada jarum. Ketika arus dihidupkan, dipasang tegak lurus dengan kawat; ketika arah arus berubah, arusnya berbalik arah.

Sifat dasar medan magnet:

dihasilkan oleh pergerakan muatan listrik, konduktor pembawa arus, magnet permanen dan medan listrik bolak-balik;

bertindak dengan kekuatan pada muatan listrik yang bergerak, konduktor pembawa arus, dan benda magnet;

medan magnet bolak-balik menghasilkan medan listrik bolak-balik.

Dari pengalaman Oersted dapat disimpulkan bahwa medan magnet bersifat terarah dan harus mempunyai sifat gaya vektor. Itu ditunjuk dan disebut induksi magnetik.

Medan magnet direpresentasikan secara grafis menggunakan garis medan magnet atau garis induksi magnet. Kekuatan magnet garis Ini adalah garis di mana serbuk besi atau sumbu jarum magnet kecil berada dalam medan magnet. Pada setiap titik pada garis tersebut vektor diarahkan sepanjang garis singgung.

Garis induksi magnet selalu tertutup, yang menunjukkan tidak adanya muatan magnet di alam dan sifat pusaran medan magnet.

Secara konvensional, mereka meninggalkan kutub utara magnet dan masuk ke selatan. Kerapatan garis dipilih sedemikian rupa sehingga jumlah garis per satuan luas yang tegak lurus medan magnet sebanding dengan besarnya induksi magnet.

N

Solenoida magnetik dengan arus

Arah garis ditentukan oleh aturan sekrup kanan. Solenoida adalah kumparan berarus yang letak lilitannya berdekatan, dan diameter lilitannya jauh lebih kecil daripada panjang kumparan.

Medan magnet di dalam solenoid seragam. Medan magnet disebut seragam jika vektornya konstan di suatu titik.

Medan magnet solenoid mirip dengan medan magnet magnet batang.

DENGAN

Solenoida pembawa arus adalah elektromagnet.

Pengalaman menunjukkan bahwa untuk medan magnet, seperti halnya medan listrik, prinsip superposisi: induksi medan magnet yang ditimbulkan oleh beberapa arus atau muatan yang bergerak sama dengan jumlah vektor induksi medan magnet yang ditimbulkan oleh setiap arus atau muatan:

Vektor dimasukkan dengan salah satu dari 3 cara:

a) dari hukum Ampere;

b) oleh pengaruh medan magnet pada kerangka pembawa arus;

c) dari ekspresi gaya Lorentz.

A mpper secara eksperimental menetapkan bahwa gaya yang bekerja pada medan magnet pada elemen konduktor dengan arus I yang terletak di medan magnet berbanding lurus dengan gaya

arus I dan hasil kali vektor elemen panjang dan induksi magnet:

- Hukum Ampere

N
Arah vektor dapat dicari menurut aturan umum perkalian vektor, yang diikuti dengan aturan tangan kiri: jika telapak tangan kiri diposisikan sedemikian rupa sehingga garis gaya magnet masuk ke dalamnya, dan 4 jari-jari yang terulur diarahkan sepanjang arus, maka ibu jari yang ditekuk akan menunjukkan arah gaya.

Gaya yang bekerja pada kawat yang panjangnya berhingga dapat dicari dengan mengintegrasikan seluruh panjangnya.

Bila I = konstanta, B=konstanta, F = BIlsin

Jika  =90 0, F = BIl

Induksi medan magnet- besaran fisika vektor, yang secara numerik sama dengan gaya yang bekerja dalam medan magnet seragam pada penghantar dengan satuan panjang dengan arus satuan, terletak tegak lurus terhadap garis gaya magnet.

1T adalah induksi medan magnet seragam, dimana gaya sebesar 1N bekerja pada penghantar sepanjang 1m berarus 1A yang letaknya tegak lurus terhadap garis gaya magnet.

Sejauh ini kita telah mempertimbangkan arus makro yang mengalir dalam konduktor. Namun menurut asumsi Ampere, di setiap benda terdapat arus mikroskopis yang disebabkan oleh pergerakan elektron dalam atom. Arus molekul mikroskopis ini menciptakan medan magnetnya sendiri dan dapat berputar di bidang arus makro, menciptakan medan magnet tambahan di dalam tubuh. Vektor mencirikan medan magnet yang dihasilkan yang diciptakan oleh semua arus makro dan mikro, mis. pada arus makro yang sama, vektor di lingkungan yang berbeda memiliki nilai yang berbeda.

Medan magnet arus makro digambarkan oleh vektor intensitas magnet.

Untuk media isotropik homogen

,

 0 = 410 -7 H/m - konstanta magnet,  0 = 410 -7 N/A 2,

 adalah permeabilitas magnetik medium, menunjukkan berapa kali medan magnet arus makro berubah karena medan arus mikro medium.

Fluks magnet. Teorema Gauss untuk fluks magnet.

Aliran vektor(fluks magnet) melalui platform dS disebut besaran skalar yang sama dengan

dimana proyeksi ke arah normal tapak;

 - sudut antara vektor dan.

Elemen permukaan terarah,

Fluks vektor adalah besaran aljabar,

Jika - saat meninggalkan permukaan;

Jika - saat memasuki permukaan.

Fluks vektor induksi magnet melalui permukaan sembarang S sama dengan

Untuk medan magnet seragam = konstanta,

1 Wb - fluks magnet yang melewati permukaan datar dengan luas 1 m 2 terletak tegak lurus terhadap medan magnet seragam, yang induksinya adalah 1 T.

Fluks magnet yang melalui permukaan S secara numerik sama dengan jumlah garis medan magnet yang melintasi permukaan tersebut.

Karena garis induksi magnet selalu tertutup, maka untuk permukaan tertutup jumlah garis yang masuk ke permukaan (Ф 0), maka fluks total induksi magnet yang melalui permukaan tertutup adalah nol.

- teorema Gauss: Fluks vektor induksi magnet yang melalui suatu permukaan tertutup adalah nol.

Teorema ini merupakan ekspresi matematis dari fakta bahwa di alam tidak ada muatan magnet yang menjadi awal atau akhir garis induksi magnet.

Hukum Biot-Savart-Laplace dan penerapannya pada perhitungan medan magnet.

Medan magnet arus searah berbagai bentuk dipelajari secara rinci oleh Fr. ilmuwan Biot dan Savard. Mereka menemukan bahwa dalam semua kasus, induksi magnet pada suatu titik sembarang sebanding dengan kuat arus dan bergantung pada bentuk, ukuran konduktor, lokasi titik ini dalam kaitannya dengan konduktor, dan lingkungan.

Hasil percobaan ini dirangkum oleh Pdt. matematikawan Laplace, yang memperhitungkan sifat vektor induksi magnet dan berhipotesis bahwa induksi pada setiap titik, menurut prinsip superposisi, adalah jumlah vektor induksi medan magnet dasar yang diciptakan oleh setiap bagian konduktor ini.

Laplace merumuskan hukum pada tahun 1820, yang disebut hukum Biot-Savart-Laplace: setiap elemen konduktor pembawa arus menciptakan medan magnet, yang vektor induksinya pada titik sembarang K ditentukan oleh rumus:

- Hukum Biot-Savart-Laplace.

Dari hukum Biot-Sauvar-Laplace dapat disimpulkan bahwa arah vektor berimpit dengan arah hasil kali vektor. Arah yang sama diberikan oleh aturan sekrup kanan (gimlet).

Mengingat bahwa,

Elemen konduktor searah dengan arus;

Vektor radius menghubungkan ke titik K;

Hukum Biot-Savart-Laplace memiliki arti penting secara praktis karena memungkinkan Anda menemukan pada titik tertentu di ruang angkasa induksi medan magnet dari arus yang mengalir melalui konduktor dengan dimensi terbatas dan bentuk sewenang-wenang.

Untuk arus yang bentuknya berubah-ubah, perhitungan seperti itu merupakan masalah matematika yang kompleks. Namun, jika distribusi arus memiliki kesimetrian tertentu, maka penerapan prinsip superposisi bersama dengan hukum Biot-Savart-Laplace memungkinkan penghitungan medan magnet tertentu dengan relatif sederhana.

Mari kita lihat beberapa contoh.

A. Medan magnet suatu penghantar lurus yang membawa arus.

untuk konduktor dengan panjang terbatas:

untuk konduktor yang panjangnya tak terhingga:  1 = 0,  2 = 

B. Medan magnet di pusat arus melingkar:

=90 0 , sin=1,

Oersted secara eksperimental menemukan pada tahun 1820 bahwa sirkulasi dalam loop tertutup yang mengelilingi sistem arus makro sebanding dengan jumlah aljabar arus tersebut. Koefisien proporsionalitas bergantung pada pilihan sistem satuan dan dalam SI sama dengan 1.

C
Sirkulasi suatu vektor disebut integral loop tertutup.

Rumus ini disebut teorema sirkulasi atau hukum arus total:

sirkulasi vektor kekuatan medan magnet sepanjang rangkaian tertutup sembarang sama dengan jumlah aljabar arus makro (atau arus total) yang dicakup oleh rangkaian ini. miliknya karakteristik Di ruang yang mengelilingi arus dan magnet permanen, timbul suatu gaya bidang, ditelepon bersifat magnetis. Ketersediaan bersifat magnetis bidang terungkap...

Untuk memahami karakteristik medan magnet, banyak fenomena yang harus didefinisikan. Pada saat yang sama, Anda perlu mengingat terlebih dahulu bagaimana dan mengapa hal itu muncul. Cari tahu apa karakteristik kekuatan medan magnet. Penting agar medan seperti itu tidak hanya terjadi pada magnet. Berkaitan dengan hal tersebut, tidak ada salahnya menyebutkan ciri-ciri medan magnet bumi.

Munculnya lapangan

Untuk memulainya, kita harus menggambarkan kemunculan lapangan tersebut. Kemudian Anda dapat mendeskripsikan medan magnet dan karakteristiknya. Tampaknya selama pergerakan partikel bermuatan. Dapat mempengaruhi khususnya konduktor aktif. Interaksi antara medan magnet dan muatan bergerak, atau konduktor yang dilalui arus, terjadi karena gaya yang disebut elektromagnetik.

Sifat intensitas atau kekuatan suatu medan magnet pada suatu titik spasial tertentu ditentukan dengan menggunakan induksi magnet. Yang terakhir ini dilambangkan dengan simbol B.

Representasi grafis dari lapangan

Medan magnet dan karakteristiknya dapat direpresentasikan dalam bentuk grafik menggunakan garis induksi. Definisi ini mengacu pada garis yang garis singgungnya pada suatu titik akan berimpit dengan arah vektor induksi magnet.

Garis-garis ini termasuk dalam ciri-ciri medan magnet dan digunakan untuk menentukan arah dan intensitasnya. Semakin tinggi intensitas medan magnet, semakin banyak pula garis-garis yang tergambar.

Apa itu garis magnet

Garis magnet pada penghantar berarus lurus berbentuk lingkaran konsentris, yang pusatnya terletak pada sumbu penghantar tersebut. Arah garis magnet di dekat penghantar yang membawa arus ditentukan oleh aturan gimlet, yang berbunyi seperti ini: jika gimlet diposisikan sedemikian rupa sehingga disekrup ke dalam penghantar searah dengan arus, maka arah putaran pegangannya sesuai. dengan arah garis magnet.

Pada kumparan berarus, arah medan magnet juga akan ditentukan oleh aturan gimlet. Hal ini juga diperlukan untuk memutar pegangan searah dengan arus pada putaran solenoid. Arah garis induksi magnet akan sesuai dengan arah gerak translasi gimlet.

Ini adalah ciri utama medan magnet.

Diciptakan oleh arus tunggal, dalam kondisi yang sama, intensitas medan akan bervariasi di media yang berbeda karena perbedaan sifat magnetik zat ini. Sifat magnetik medium dicirikan oleh permeabilitas magnetik absolut. Diukur dalam henry per meter (g/m).

Ciri-ciri medan magnet meliputi permeabilitas magnet mutlak terhadap ruang hampa, yang disebut konstanta magnet. Nilai yang menentukan berapa kali permeabilitas magnet absolut suatu medium berbeda dari konstanta disebut permeabilitas magnet relatif.

Permeabilitas magnetik suatu zat

Ini adalah besaran yang tidak berdimensi. Zat yang nilai permeabilitasnya kurang dari satu disebut diamagnetik. Dalam zat-zat ini, medannya akan lebih lemah dibandingkan dalam ruang hampa. Sifat-sifat ini terdapat dalam hidrogen, air, kuarsa, perak, dll.

Media dengan permeabilitas magnetik melebihi kesatuan disebut paramagnetik. Dalam zat ini medannya akan lebih kuat dibandingkan dalam ruang hampa. Lingkungan dan zat ini termasuk udara, aluminium, oksigen, dan platinum.

Dalam kasus zat paramagnetik dan diamagnetik, nilai permeabilitas magnetik tidak akan bergantung pada tegangan medan magnet eksternal. Artinya besaran zat tertentu tetap.

Kelompok khusus termasuk feromagnet. Untuk zat ini, permeabilitas magnetnya akan mencapai beberapa ribu atau lebih. Zat-zat ini, yang memiliki sifat menjadi magnet dan memperkuat medan magnet, banyak digunakan dalam teknik kelistrikan.

Kekuatan lapangan

Untuk menentukan ciri-ciri suatu medan magnet, dapat digunakan suatu besaran yang disebut kuat medan magnet bersama dengan vektor induksi magnet. Istilah ini menentukan intensitas medan magnet luar. Arah medan magnet pada suatu medium yang sifat-sifatnya sama ke segala arah, vektor intensitasnya akan berimpit dengan vektor induksi magnet pada titik medan tersebut.

Kekuatan feromagnet disebabkan oleh adanya bagian-bagian kecil yang termagnetisasi secara sewenang-wenang, yang dapat direpresentasikan dalam bentuk magnet kecil.

Tanpa medan magnet, zat feromagnetik mungkin tidak memiliki sifat kemagnetan, karena bidang domain memperoleh orientasi yang berbeda, dan medan magnet totalnya nol.

Menurut sifat utama medan magnet, jika feromagnet ditempatkan pada medan magnet luar, misalnya pada kumparan berarus, maka di bawah pengaruh medan luar domain-domain tersebut akan berputar searah dengan medan luar tersebut. Selain itu, medan magnet pada kumparan akan meningkat dan induksi magnet akan meningkat. Jika medan luar cukup lemah, maka hanya sebagian dari semua domain yang medan magnetnya dekat dengan arah medan luar yang akan berbalik. Dengan meningkatnya kekuatan medan luar maka jumlah domain yang diputar akan bertambah, dan pada nilai tegangan medan luar tertentu, hampir semua bagian akan diputar sehingga letak medan magnet searah dengan medan luar. Keadaan ini disebut saturasi magnetik.

Hubungan antara induksi magnet dan tegangan

Hubungan antara induksi magnet suatu zat feromagnetik dengan kuat medan luar dapat digambarkan dengan menggunakan grafik yang disebut kurva magnetisasi. Pada titik di mana grafik kurva melengkung, laju kenaikan induksi magnet menurun. Setelah pembengkokan, ketika tegangan mencapai nilai tertentu, terjadi kejenuhan, dan kurva naik sedikit, secara bertahap mengambil bentuk garis lurus. Di daerah ini, induksi masih berkembang, namun agak lambat dan hanya disebabkan oleh peningkatan kekuatan medan luar.

Ketergantungan grafis dari data indikator tidak langsung, yang berarti rasionya tidak konstan, dan permeabilitas magnetik material bukanlah indikator konstan, tetapi bergantung pada medan eksternal.

Perubahan sifat kemagnetan bahan

Ketika kuat arus ditingkatkan hingga jenuh sempurna dalam kumparan dengan inti feromagnetik dan kemudian diturunkan, kurva magnetisasi tidak akan bertepatan dengan kurva demagnetisasi. Pada intensitas nol, induksi magnet tidak akan mempunyai nilai yang sama, tetapi akan memperoleh suatu eksponen tertentu yang disebut induksi magnet sisa. Situasi di mana induksi magnet tertinggal dari gaya magnetisasi disebut histeresis.

Untuk mendemagnetisasi inti feromagnetik dalam kumparan sepenuhnya, perlu untuk memberikan arus balik, yang akan menciptakan tegangan yang diperlukan. Zat feromagnetik yang berbeda memerlukan potongan dengan panjang yang berbeda. Semakin besar, semakin besar jumlah energi yang dibutuhkan untuk demagnetisasi. Besarnya terjadinya demagnetisasi total suatu material disebut gaya koersif.

Dengan bertambahnya arus dalam kumparan, induksi akan kembali meningkat hingga jenuh, tetapi dengan arah garis magnet yang berbeda. Ketika demagnetisasi ke arah yang berlawanan, induksi sisa akan diperoleh. Fenomena magnet sisa digunakan dalam pembuatan magnet permanen dari zat dengan indeks magnet sisa yang tinggi. Inti untuk mesin dan perangkat listrik dibuat dari zat yang memiliki kemampuan magnetisasi ulang.

Aturan tangan kiri

Gaya yang bekerja pada penghantar yang membawa arus mempunyai arah yang ditentukan oleh aturan tangan kiri: ketika telapak tangan diposisikan sedemikian rupa sehingga garis-garis magnet masuk ke dalamnya, dan empat jari direntangkan ke arah arus. pada konduktor, ibu jari yang ditekuk akan menunjukkan arah gaya. Gaya ini tegak lurus terhadap vektor induksi dan arus.

Konduktor pembawa arus yang bergerak dalam medan magnet dianggap sebagai prototipe motor listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.

Aturan tangan kanan

Ketika sebuah konduktor bergerak dalam medan magnet, gaya gerak listrik diinduksi di dalamnya, yang besarnya sebanding dengan induksi magnet, panjang konduktor yang terlibat, dan kecepatan pergerakannya. Ketergantungan ini disebut induksi elektromagnetik. Saat menentukan arah EMF yang diinduksi dalam konduktor, aturan tangan kanan digunakan: ketika tangan kanan diposisikan dengan cara yang sama seperti pada contoh kiri, garis magnet masuk ke telapak tangan, dan ibu jari menunjukkan arah pergerakan konduktor, jari yang terulur akan menunjukkan arah EMF yang diinduksi. Sebuah konduktor yang bergerak dalam fluks magnet di bawah pengaruh gaya mekanik eksternal adalah contoh paling sederhana dari generator listrik di mana energi mekanik diubah menjadi energi listrik.

Hal ini dapat dirumuskan secara berbeda: dalam loop tertutup, EMF diinduksi; dengan setiap perubahan fluks magnet yang dicakup oleh loop ini, EMF dalam loop secara numerik sama dengan laju perubahan fluks magnet yang menutupi loop ini.

Bentuk ini memberikan indikator EMF rata-rata dan menunjukkan ketergantungan EMF bukan pada fluks magnet, tetapi pada laju perubahannya.

Hukum Lenz

Anda juga perlu mengingat hukum Lenz: arus yang diinduksi ketika medan magnet yang melewati rangkaian berubah, medan magnetnya mencegah perubahan ini. Jika lilitan suatu kumparan ditembus oleh fluks magnet yang besarnya berbeda, maka EMF yang diinduksikan ke seluruh kumparan sama dengan jumlah EDE pada lilitan yang berbeda. Jumlah fluks magnet dari berbagai lilitan kumparan disebut hubungan fluks. Satuan pengukuran besaran ini, serta fluks magnet, adalah Weber.

Ketika arus listrik pada rangkaian berubah, fluks magnet yang ditimbulkannya juga ikut berubah. Dalam hal ini, menurut hukum induksi elektromagnetik, ggl diinduksi di dalam konduktor. Tampaknya sehubungan dengan perubahan arus pada penghantar, oleh karena itu fenomena ini disebut induksi diri, dan EMF yang diinduksi dalam penghantar disebut EMF induksi sendiri.

Hubungan fluks dan fluks magnet tidak hanya bergantung pada kekuatan arus, tetapi juga pada ukuran dan bentuk konduktor tertentu, serta permeabilitas magnetik zat di sekitarnya.

Induktansi konduktor

Faktor proporsionalitas disebut induktansi konduktor. Ini mengacu pada kemampuan konduktor untuk menciptakan hubungan fluks ketika listrik melewatinya. Ini adalah salah satu parameter utama rangkaian listrik. Untuk rangkaian tertentu, induktansi adalah nilai konstan. Itu akan tergantung pada ukuran sirkuit, konfigurasinya, dan permeabilitas magnetik medium. Dalam hal ini, kekuatan arus dalam rangkaian dan fluks magnet tidak menjadi masalah.

Definisi dan fenomena di atas memberikan penjelasan tentang apa itu medan magnet. Karakteristik utama medan magnet juga diberikan, yang dengannya fenomena ini dapat didefinisikan.

Medan magnet adalah wilayah ruang di mana konfigurasi bion, pemancar semua interaksi, mewakili rotasi yang dinamis dan konsisten.

Arah kerja gaya magnet bertepatan dengan sumbu rotasi bion menggunakan aturan sekrup kanan. Karakteristik kekuatan medan magnet ditentukan oleh frekuensi putaran bion. Semakin tinggi kecepatan putarannya, semakin kuat medannya. Akan lebih tepat untuk menyebut medan magnet sebagai elektrodinamik, karena medan magnet hanya muncul ketika partikel bermuatan bergerak, dan hanya bekerja pada muatan yang bergerak.

Mari kita jelaskan mengapa medan magnet bersifat dinamis. Agar medan magnet dapat muncul, bion harus mulai berputar, dan hanya muatan bergerak yang menarik salah satu kutub bion yang dapat membuatnya berputar. Jika muatan tidak bergerak maka bion tidak akan berputar.

Medan magnet hanya terbentuk di sekitar muatan listrik yang bergerak. Itulah sebabnya medan magnet dan listrik merupakan satu kesatuan dan bersama-sama membentuk medan elektromagnetik. Komponen-komponen medan magnet saling berhubungan dan saling mempengaruhi sehingga mengubah sifat-sifatnya.

Sifat-sifat medan magnet:

• Medan magnet muncul di bawah pengaruh muatan penggerak arus listrik.
• Pada titik mana pun, medan magnet dicirikan oleh vektor besaran fisika yang disebut induksi magnet, yang merupakan karakteristik gaya medan magnet.
• Medan magnet hanya dapat mempengaruhi magnet, konduktor pembawa arus, dan muatan bergerak.
• Medan magnet dapat bertipe konstan dan variabel
• Medan magnet hanya diukur dengan instrumen khusus dan tidak dapat dirasakan oleh indra manusia.
• Medan magnet bersifat elektrodinamik, karena dihasilkan hanya oleh pergerakan partikel bermuatan dan hanya mempengaruhi muatan yang bergerak.
• Partikel bermuatan bergerak sepanjang lintasan tegak lurus.

Besar kecilnya medan magnet bergantung pada laju perubahan medan magnet tersebut. Menurut cirinya, ada dua jenis medan magnet: medan magnet dinamis dan medan magnet gravitasi. Medan magnet gravitasi hanya muncul di dekat partikel elementer dan terbentuk tergantung pada ciri struktural partikel tersebut.

Momen magnet terjadi ketika medan magnet bekerja pada kerangka konduktif. Dengan kata lain momen magnet merupakan suatu vektor yang terletak pada garis yang tegak lurus terhadap rangka.

Medan magnet dapat direpresentasikan secara grafis menggunakan garis-garis medan magnet. Garis-garis ini ditarik sedemikian rupa sehingga arah gaya-gaya medan bertepatan dengan arah garis medan itu sendiri. Garis-garis gaya magnet bersifat kontinu dan tertutup pada saat yang bersamaan. Arah medan magnet ditentukan dengan menggunakan jarum magnet. Garis-garis gaya juga menentukan polaritas magnet, ujung dengan keluaran garis-garis gaya tersebut adalah kutub utara, dan ujung dengan masukan garis-garis tersebut adalah kutub selatan.