Le flux magnétique est la grandeur du champ magnétique qui pénètre dans une zone à angle droit par rapport à elle. Dans un cas simple où le champ passant perpendiculairement à travers une surface plane, cette quantité est la force de champ magnétique multipliée par la superficie de la surface. Dans la plupart des situations de la vie réelle, cependant, d'autres facteurs doivent être pris en compte. Le flux magnétique est un concept important dans de nombreux domaines de la science, avec des applications relatives à des moteurs électriques, générateurs et l'étude du champ magnétique de la Terre. Elle est représentée dans la physique par la lettre grecque Phi , φ.
La loi de Gauss
Une barre aimantée a deux pôles, nommés Nord et le Sud en raison de la façon dont ils réagissent à un champ magnétique de la Terre, qui est aligné à peu près nord-sud. Il s'agit d'une convention scientifique que les lignes de flux de force magnétique du nord au sud. Si une personne prend les deux surface rectangulaire dimensions à l'extrémité nord d'une barre aimantée, il a un flux magnétique, tout comme la surface au pôle sud. L'aimant dans son ensemble, cependant, n'a pas de flux, comme les extrémités nord et sud sont de force égale et le champ "flux" du pôle nord dans le pôle sud, formant une boucle fermée.
Gauss loi de de magnétisme indique que, pour une surface fermée, telle qu'une sphère, un cube ou d'un barreau magnétique, le flux magnétique est toujours zéro. C'est une autre façon de dire qu'un objet, peu importe leur taille, avec un pôle nord doit toujours avoir un pôle sud de force égale et vice versa. Tout ce qui a un champ magnétique est un dipôle, ce qui signifie qu'il a deux pôles. Certains scientifiques ont émis l'hypothèse que monopôles magnétiques peuvent exister, mais aucune n'a jamais été détectée. Si elles sont trouvées, la loi de Gauss devra être changé.
La loi de Faraday
La loi de Faraday indique qu'un changement de flux magnétique va créer une tension, ou de la force électromotrice (FEM), à l'intérieur d'une bobine de fil. Il suffit de déplacer un aimant près d'une bobine de fil va atteindre cet objectif, tout comme un changement dans la force du champ magnétique. La tension produite peut être déterminée à partir du taux de variation de flux magnétique et le nombre de spires de la bobine.
C'est le principe derrière les producteurs d'électricité, où le mouvement est créé, par exemple, l'eau courante, le vent ou un moteur alimenté par des combustibles fossiles.Aimants et des bobines de fil de convertir ce mouvement en énergie électrique, conformément à la loi de Faraday. Moteurs électriques montrent la même idée dans le sens inverse: un courant électrique alternatif à bobines de fil interagit avec des aimants pour produire un mouvement.
Matériaux magnétiques
Matériaux varient dans leurs réactions à des champs magnétiques. ferromagnétiques substances produisent un champ magnétique plus fort de leur part, et ce domaine peuvent persister lorsque le champ externe est retiré, laissant un aimant permanent. Le fer est l'élément le plus connu de ce type, mais d'autres éléments métalliques, tels que le cobalt , le nickel, le gadolinium, dysprosium, et démontrent aussi cet effet. Très puissants aimants peuvent être fabriqués à partir des alliages de métaux des terres rares néodyme et le samarium.
Paramagnétiques matériaux produisent un champ magnétique en réponse à un externe, produisant une attraction relativement faible qui n'est pas persistante. cuivre et l'aluminium sont des exemples. Un autre exemple est l'oxygène, dans ce cas, l'effet est mieux démontré avec l'élément sous forme liquide.
Diamagnétiques substances créent un champ magnétique qui s'oppose à un champ extérieur, produisant répulsion. Toutes les substances montrent cet effet, mais il est normalement très faible et toujours plus faible que le ferromagnétisme ou paramagnétisme .Dans quelques cas, comme une forme de carbone appelée graphite pyrolytique, l'effet est assez forte pour permettre à un petit morceau de matériel de ce type de flotter dans l'air juste au-dessus d'un arrangement d'aimants puissants.
Calcul et mesure de flux
Le calcul du flux pour une surface plane à angle droit par rapport à la direction d'un champ magnétique est simple. Souvent, cependant, il est nécessaire de calculer la quantité d'une bobine de fil, aussi connu comme un aimant . En supposant que le champ est perpendiculaire au fil, le flux total est la force de champ magnétique multipliée par la surface à travers laquelle il passe multipliée par le nombre de spires de la bobine. Lorsque le terrain n'est pas à angle droit par rapport à la surface, l'angle formé par les lignes de champ magnétique à la perpendiculaire doit être prise en compte, et le produit est multiplié par le cosinus de cet angle.
Un instrument appelé un indicateur de flux est utilisée pour mesurer la quantité de matière.Elle repose sur le fait qu'un champ magnétique va créer un courant électrique dans un fil si les deux se déplacent par rapport à l'autre. Ce courant peut être mesuré pour déterminer le flux.
Flux magnétique en géologie
La mesure du flux magnétique en différents points de la surface de la Terre permet aux scientifiques de surveiller le champ magnétique de la planète. Ce champ, pensé pour être généré par des courants électriques dans le noyau de fer de la Terre, n'est pas statique, mais se déplace au fil du temps. Les pôles magnétiques ont, en fait, inversé de nombreuses fois dans le passé et vont probablement le faire encore dans l'avenir. Les effets d'une inversion des pôles peuvent être graves, comme lors de la modification, la force du champ serait réduit dans une grande partie de la planète. Le champ magnétique de la Terre protège la vie sur la planète du vent solaire, un flux de particules chargées électriquement en provenance du Soleil qui serait préjudiciable.
Unités de mesure
La force d'un champ magnétique, ou la densité de flux magnétique, est mesuré en Teslas, une unité nommée d'après l'ingénieur électricien Nikola Tesla. Le flux est mesuré dans Weber, nommé d'après le physicien Wilhelm Eduard Weber. A Weber est de 1 Tesla multiplié par 1 mètre carré, et une Tesla est de 1 Weber par mètre carré.
