שיא זרם מגנטי
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| magnetic flux/mæɡˈnetɪk flʌks/ | השטף המגנטי |
| webers/ˈveɪbəz/ | ובר |
כמה מגנטיות חודרת דרך עיגול זה?
- החזק עיגול חוט בשדה מגנטי ומנה את קווי השדה העוברים דרכו.
- "כמות השדה דרך העיגול" זוהי שטף מגנטי.
- זוהי הגושם המגנטי של השטף החשמלי מהיחידת גאוס.
- ושינוי בשטף זה הוא מה שמפעיל גנרטורים ומפסקים.
השטף הוא B דרך שטח
- תן ללולאה וקטור שטח $\vec A$ לאורך הנורמל שלה.
- השטף הוא $\Phi_B = \vec B \cdot \vec A = BA\cos\theta$.
- $\theta$ היא הזווית בין השדה לבין הנורמל של העיגול.
- פנייה ישירה לשדה נותנת שטף מקסימלי; פנייה לצד נותנת אפס.
השיא המגנטי דרך לולאה שטוחה הוא:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\Phi_B = \vec B \cdot \vec A = BA\cos\theta$.
שדה $2\ \text{T}$ חודר ישר דרך ($\theta = 0$) לולאה $0.3\ \text{m}^2$. מצאו את השיא (ב-Wb).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$\Phi_B = BA\cos 0 = 2 \times 0.3 \times 1 = 0.6\ \text{Wb}$.
לולאה המונחת בשפתה לשדה ($\theta = 90^\circ$) יש שיא אפס.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\cos 90^\circ = 0$, ולכן $\Phi_B = 0$ בשפתה.
שלושה דרכים לשנות את השטף
- לשנות את עוצמת השדה $B$ (להזיז מגנט קרוב יותר או רחוק יותר).
- לשנות את השטח $A$ שעובר בו השדה (למתוח או לקמס את הלולאה).
- לשנות את הזווית $\theta$ (לסובב את הלולאה בתוך השדה).
- כל אחת משינויים אלו משנה את השטף — והוא מה שמייצר כוח חשמלי מיועד (EMF).
בחרו את כל הדרכים להשתנות בשיא דרך לולאה.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
השיא משתנה על ידי שינוי ב-B, A או θ. לצבע אין קשר לכך.
יחידות ושדות משתנים
- השטף המגנטי נמדד ב-ובר (1 Wb $= 1\ \text{T}\cdot\text{m}^2$).
- עבור שדה אחיד ולולאה שטוחה, פשוט השתמש ב$\Phi_B = BA\cos\theta$.
- אם השדה משתנה על פני הלולאה, יש לבצע אינטגרציה: $\Phi_B = \int \vec B \cdot d\vec A$.
- סליל של $N$ הברכות מקשר $N$ פעמים את השטף של לולאה אחת.
מתי השיא המגנטי הוא הגדול ביותר?
השיא המגנטי תלוי בכיוון הלימה ביחס לשדה. סדרו כל מקרה.
יחידת המידה SI לשיא מגנטי היא ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
1 ובר $= 1\ \text{T·m}^2$.
מדוע השטף חשוב
- לבדו, שטף יציב אינו גורם לדבר מיוחד.
- אך שטף משתנה גורם לזרימת זרם בלולאה.
- ככל שהשטף משתנה מהר יותר, כך ההשפעה גדולה יותר.
- הקשר הזה — בין שינוי השטף לכוח חשמלי מיועד — יהיה הנושא בשיעור הבא.
מה למעשה גורם להופעת כוח חשמלי (EMF) בלולאה?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
רק זרם פלאשי משתנה גורם לאמ
שדה $0.5\ \text{T}$ עובר ישר דרך ($\theta = 0$) לולאה בעלת שטח $0.2\ \text{m}^2$.
- $\Phi_B = BA\cos\theta = 0.5 \times 0.2 \times 1$.
- $\Phi_B = 0.1\ \text{Wb}$.
הזווית $\theta$ נמדדת מה-נורמל של הלולאה, ולא מפניה. לולאה הממוקמת בצד כלפי השדה ($\theta = 90^\circ$) היא בעלת שטף אפס גם אם השדה חזק — זהו תיאבון זווית קלאסי.
השטף המגנטי הוא השדה דרך לולאה: $\Phi_B = \vec B \cdot \vec A = BA\cos\theta$ (ובר). ניתן לשנות אותו על ידי שינוי $B$, השטח $A$, או הזווית $\theta$. שטף משתנה הוא מה שמייצר כוח חשמלי מיועד — המפתח לכל היחידה.