Magnētiskais lauks

Fizikā magnētiskais lauks ir lauks, ko ap sevi rada jebkurš patstāvīgais magnēts, elektromagnēts, kā arī kustībā esošas lādētas daļiņas. To rada arī jebkurš vads, pa kuru plūst strāva. Magnētiskais lauks ar spēku iedarbojas uz citiem magnētiem, kustībā esošiem lādiņiem un vadiem pa kuriem plūst strāva.

Magnētisko lauku raksturo magnētiskā indukcija ${\displaystyle {\vec {B}}}$. Magnētiskā lauka ietekmē uz ikvienu lādiņu darbojas spēks, ko sauc par Lorenca spēku.

Magnētiskā lauka indukcijas līnijas

Magnētiskais lauks ap strāvas vadu. I – strāvas plūsmas virziens, B – magnētiskā lauka virziens.

Magnētisko lauku uzskatāmi attēlo ar magnētiskās indukcijas līnijām, kuru pieskares vektori ir indukcijas vektori ${\displaystyle {\vec {B}}}$.

Strāvas magnētiskā lauka indukcijas līnijas vienmēr ir noslēgtas līnijas. Taisnam strāvas vadam indukcijas līnijas ir koncentriskas riņķa līnijas, kuras aptver strāvas vadu.

Labās vītnes skrūves likums

Pēc labās vītnes skrūves likuma nosaka magnētiskās indukcijas vektora ${\displaystyle {\vec {B}}\ }$ un indukcijas līniju virzienu. Ja, griežot skrūvi, tā pārvietojas strāvas plūšanas virzienā, tad indukcijas līnijas ir orientētas skrūves griešanās virzienā.

Labās rokas likums

Arī pēc labās rokas likuma var noteikt indukcijas līniju virzienu. Ar labās rokas plaukstu aptver vadu tā, lai atliektais īkšķis būtu orientēts strāvas plūšanas virzienā, tad četru pārējo pirkstu orientācija norāda indukcijas līniju virzienu.^[1]

Magnēts

Magnētiskās indukcijas līnijas parādītas ar dzelzs skaidiņu palīdzību

Arī ap magnētu pastāv magnētiskais lauks. Magnēta magnētiskā lauka indukcijas līnijas iziet no tā ziemeļpola ${\displaystyle N\ }$ un saiet dienvidpolā ${\displaystyle S\ }$, noslēdzoties magnēta iekšienē.

Magnētiskā lauka indukcija

Taisna strāvas vada magnētiskā indukcija

Strāvas magnētiskā lauka indukciju aprēķina pēc Bio — Savāra — Laplasa likuma.

Skalārā forma

Ja strāva ${\displaystyle I\,}$ plūst pa bezgalīgi garu, taisnu un tievu vadu, tad strāvas magnētiskais lauks ${\displaystyle B\ }$ attālumā ${\displaystyle r\ }$ no vada pēc Bio — Savāra — Laplasa likuma ir

${\displaystyle B=k_{M}{\frac {I}{r}}\ }$

kur

${\displaystyle k_{M}\ }$ - koeficients (2×10^-7 H/m)

${\displaystyle I\ }$ - strāvas stiprums (A)

Magnētiskā konstante

Koeficients ${\displaystyle k_{M}\ }$ ir izsakāms šādi:

${\displaystyle k_{M}={\frac {\mu _{0}}{2\pi }}\ }$

kur

${\displaystyle \mu _{0}\ }$ - magnētiskā konstante (=1,256637×10^-6 H/m)

${\displaystyle \pi \ }$ = 3,1415926...

Ievērojot to, taisna strāvas vada magnētiskā lauka indukciju ${\displaystyle B\ }$ aprēķina pēc formulas

${\displaystyle B=\mu _{0}{\frac {I}{2\pi r}}\ }$

Vektoriālā forma

${\displaystyle {\vec {B}}=\mu _{0}{\frac {I}{2\pi r}}{\vec {\tau }}\ }$

kur

${\displaystyle {\vec {\tau }}\ }$ - pieskares vektors.

Lorenca spēks

${\displaystyle {\vec {B}}={\frac {1}{qv_{T}^{2}}}{\vec {F}}_{L}\times {\vec {v}}_{T}\ }$

kur

${\displaystyle q\ }$ - lādiņš, uz kuru darbojas Lorenca spēks (C);

${\displaystyle {\vec {v}}_{T}\ }$ - magnētiskajai indukcijai perpendikulārā ātruma komponente;

${\displaystyle {\vec {F}}_{L}\ }$ - Lorenca spēka vektors (N);

Galvenais raksts: Lorenca spēks

Magnētiskās indukcijas cirkulācija

Magnētiskās indukcijas cirkulāciju fizikā apzīmē ar ${\displaystyle \oint _{l}{\vec {B}}\mathrm {d} {\vec {r}}\ }$.

${\displaystyle \oint _{l}{\vec {B}}\mathrm {d} {\vec {r}}=\mu _{0}(I+I_{D})\ }$

kur

${\displaystyle \mu _{0}\ }$ - magnētiskā konstante (1,256637×10^-6 H/m)

${\displaystyle I\ }$ - strāvas stiprums vadā, ap kuru ir apvilkts kontūrs ${\displaystyle l\ }$ (A)

${\displaystyle I_{D}\ }$ - nobīdes strāva (A)

Ja elektriskais lauks laikā nemainās, tad:

${\displaystyle \oint _{l}{\vec {B}}\mathrm {d} {\vec {r}}=\mu _{0}I\ }$.

Galvenais raksts: Magnētiskās indukcijas cirkulācija

Magnētiskās indukcijas plūsma

Magnētiskās indukcijas plūsmu fizikā apzīmē ar ${\displaystyle \Phi \ }$.

Magnētiskās indukcijas plūsma ${\displaystyle \Phi \ }$ caur jebkuru patvaļīgu, slēgtu, viensakarīgu virsmu ${\displaystyle S\ }$ vienmēr ir vienāda ar nulli:

${\displaystyle \Phi =\oint _{S}{\vec {B}}\mathrm {d} {\vec {S}}=0\ }$.

Šis integrālais vienādojums ir Gausa teorēmai analoģiska izteiksme magnētiskajam laukam. Tas nozīmē, ka magnētiskās indukcijas līnijas, būdamas noslēgtas, virsmas ${\displaystyle S\ }$ ierobežotajā tilpumā nesākas un nebeidzas; tās tikai šķērso to.

Galvenais raksts: Magnētiskās indukcijas plūsma

Elektromagnētiskās indukcijas likums

Elektromagnētiskās indukcijas likums ir

${\displaystyle \epsilon _{i}={\frac {\Delta \Phi }{\Delta t}}\ }$

kur

${\displaystyle \epsilon _{i}\ }$ ir indukcijas elektrodzinējspēks, kuru rada mainīga magnētiskā plūsma V

${\displaystyle \Delta \Phi \ }$ ir magnētiskās plūsmas izmaiņa (Wb)

${\displaystyle \Delta t\ }$ ir laiks, kurā notiek magnētiskās plūsmas izmaiņa (s)

Vairāk par elektromagnētiskās indukcijas likumu skatīt šeit

Superpozīcijas princips

Magnētiskajam laukam, tāpat kā elektriskajam laukam ${\displaystyle {\vec {E}}}$, ir spēkā superpozīcijas princips, tas ir, vairāku strāvu radītais magnētiskais lauks katrā telpas punktā ir atsevišķo strāvu magnētisko lauku summa:

${\displaystyle {\vec {B}}={\vec {B}}_{1}+{\vec {B}}_{2}+...+{\vec {B}}_{n}}$.

Skatīt arī

• Ampēra spēks
• Magnētiskā levitācija
• Zemes magnētiskais lauks

Atsauces

1. FizMix. Magnētiskais lauks

Ārējās saites

• Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: Magnētiskais lauks.
• Encyclopædia Britannica raksts (angliski)
• Mūsdienu Ukrainas enciklopēdijas raksts (ukrainiski)
• Krievijas Lielās enciklopēdijas raksts (krieviski)