Flusso magnetico in un filo: 7 fatti che dovresti sapere

Un certo numero di linee di campo magnetico che attraversano una data area sono chiamate flusso magnetico. Il flusso magnetico aiuta a prevedere la direzione e l'effetto del campo magnetico in una determinata area.

I campi magnetici sono la ragione principale per cui si forma il flusso magnetico. Descrive l'interazione del campo in ciascun punto associato alle cariche in movimento in quella regione. Poiché il filo trasporta le cariche, discutiamo brevemente i fatti associati al flusso magnetico in un filo in questo post.

C'è un flusso magnetico in un filo?

In un filo che trasporta corrente, c'è un flusso magnetico. Le cariche in movimento contribuiscono sempre alla generazione del campo magnetico. Questo campo magnetico induce il flusso magnetico nel filo.

Poiché sappiamo che un filo può generare un campo elettrico anche se non c'è movimento delle cariche. Allo stesso modo, un filo può generare flusso magnetico solo quando si verifica un movimento di cariche. Le cariche in movimento generano il campo magnetico in un filo. Se consideriamo un anello di filo, le linee del campo magnetico passano attraverso l'anello creando il flusso.

Supponiamo che venga generato un campo magnetico uniforme in un filo di lunghezza unitaria percorso da corrente perpendicolare al campo. In tal caso, subisce una forza normale nella direzione perpendicolare sia al campo magnetico che alla corrente. Questo crea un flusso magnetico nel filo.

Qual è il flusso magnetico in un filo?

Il numero totale di linee di campo magnetico che penetrano dall'area data del filo è chiamato flusso magnetico in un filo. Il flusso magnetico in un filo descrive anche l'effetto della forza magnetica evoluta nel filo.

Se consideriamo un filo costituito da cariche in movimento, si genera il campo magnetico. Le linee del campo magnetico nel filo hanno sempre una direzione; la direzione in cui le linee del campo magnetico passano all'interno del filo è solitamente rappresentata dal flusso magnetico. Il flusso magnetico è una quantità vettoriale in quanto ha sia le grandezze che la direzione.

Il flusso magnetico è la linea immaginaria che visualizza l'intensità del campo magnetico generato nel filo e la direzione di propagazione delle linee di campo. L'unità SI del flusso magnetico è Weber(Wb), indicata con la lettera φB, dove B rappresenta il campo magnetico.

Immagine dalla pagina 41 di "Radiografia dentale e orale: un testo… | Flickr
Flusso magnetico in un filo
Immagine crediti: Flickr

Qual è la densità del flusso magnetico in un filo?

La normale forza di reazione esercitata per unità di lunghezza di un dato filo per unità di corrente dove il campo magnetico è ad angolo retto rispetto al flusso di corrente è chiamata densità del flusso magnetico. L'unità di densità del flusso magnetico è Tesla, indicata con la lettera B.

La densità del flusso magnetico misura semplicemente la forza del campo magnetico nel filo. La densità del flusso magnetico descrive il numero di linee di campo che possono esistere in un filo percorso da corrente perpendicolare al campo. Anche la densità del flusso magnetico è una quantità vettoriale.

Poiché il filo trasporta la corrente, la densità del flusso magnetico è fortemente influenzata dal campo elettrico, in modo simile alla corrente elettrica influenzata dall'altro campo elettrico. Di seguito è riportata la formula per trovare la densità del flusso magnetico nel filo.

B=F/Il Dove F è la forza perpendicolare, I è la corrente e l è la lunghezza del filo.

Anche il mezzo circostante il filo influenza la densità del flusso. L'entità della densità di flusso dipende dai due fattori,

  • Forza della corrente
  • La distanza perpendicolare dal punto del filo

Sappiamo che B dipende fortemente dalla lunghezza del filo, ma il raggio del filo non può essere trascurabile anche se è molto piccolo. Così la densità di flusso magnetico per un lungo filo rettilineo è dato da

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Dove μ è la permeabilità del mezzo. Nel vuoto, la permeabilità è 4π×10-7Hm-1.

File:Vuodiagrammi.svg - Wikimedia Commons, flusso magnetico in un filo
Flusso magnetico
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Come trovare il flusso magnetico di un filo?

Il flusso magnetico che penetra attraverso il filo viene calcolato utilizzando il campo magnetico sviluppato nel filo e l'area della sezione trasversale del filo. Il prodotto dell'area per il campo magnetico dà semplicemente il flusso magnetico.

φB= B.A

Il flusso magnetico generato è sempre perpendicolare al campo magnetico. Quindi forma un angolo tra il campo normale e quello magnetico. Considerando questo fatto, il flusso magnetico è dato da

φB=BA cosθ

Dove θ è l'angolo tra il campo normale e quello magnetico.

I passaggi indicati di seguito devono essere seguiti per trovare il flusso magnetico in un filo.

  • Identificare i valori dati del campo magnetico, dell'area e dell'angolo. Se l'area del filo non è menzionata esplicitamente, calcola l'area utilizzando le dimensioni del filo dato (usando lunghezza, spessore, raggio ecc.)
  • Non utilizzare lo stesso angolo nel calcolo se viene fornito l'angolo. Sottrarre l'angolo dato di 90° e quindi utilizzare l'angolo ottenuto per il calcolo.
  • Il campo magnetico deve essere espresso in Tesla e l'area deve essere in m2.
  • Quindi inserisci i valori nell'equazione, calcola il φB ed esprimere il valore ottenuto con Wb.
File:Elettromagnetismo.svg - Wikimedia Commons
Flusso magnetico in un filo
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Quali sono i fattori che influenzano il flusso magnetico in un filo?

Ci sono quattro fattori che influenzano il flusso magnetico in un filo; sono

  • Intensità del campo magnetico B
  • L'area della sezione trasversale del filo
  • L'angolo tra la normale alla superficie e il campo magnetico nel filo
  • Il flusso di corrente nel filo

Un piccolo cambiamento nel fattore, come accennato in precedenza, influisce sul flusso magnetico nel filo. L'intensità del campo magnetico è correlata al flusso magnetico in un filo se il campo magnetico generato in un filo è forte, il flusso magnetico in un filo aumenta. Anche l'area del filo corrisponde direttamente al flusso magnetico. Maggiore è l'area del filo, più flusso può penetrare attraverso il filo.

Il campo magnetico deve essere perpendicolare alla superficie in modo che il flusso magnetico possa essere penetrato ad angolo retto l'uno rispetto all'altro. La corrente è direttamente correlata alla forza magnetica. All'aumentare del flusso di corrente, la forza magnetica aumenta aumentando l'intensità del campo; quindi, anche il flusso è aumentato.

La variazione di uno qualsiasi dei fattori sopra menzionati porta a un cambiamento nel flusso magnetico. La variazione del flusso magnetico induce la forza elettromotrice nel filo.

Cosa succede al flusso magnetico se sostituiamo un filo con un fascio di fili?

La forza del flusso magnetico aumenta con il fascio di fili. Poiché il flusso magnetico è dovuto all'evoluzione del campo magnetico nel filo a causa del movimento delle cariche, poiché un fascio di fili sostituisce un singolo filo, l'intensità del campo magnetico aumenta, aumentando il flusso.

Il campo magnetico segue il principio di sovrapposizione: “il campo magnetico che agisce su un punto dovuto a più sorgenti è uguale alla somma vettoriale di tutti i singoli campi magnetici in quel punto”. Ciò spiega infine che se consideriamo un punto in cui vengono utilizzati più fili per generare campi magnetici, ogni singolo filo contribuisce con un certo campo magnetico per creare un campo forte.

Il flusso magnetico penetrato da un gruppo di fili è dovuto anche al campo magnetico fornito da ciascun filo. Quindi il flusso magnetico dal fascio di fili è maggiore. La formula fornisce il flusso magnetico dovuto a un fascio di fili

φB=n BA cosθ; Dove n rappresenta il numero di fili impiegati per generare il flusso.

Risolti Problemi con il flusso magnetico in un filo

Calcolare il flusso magnetico in un filo in cui un campo magnetico uniforme di 4.2 T agisce perpendicolarmente alla superficie del filo di un'area di 0.08 m2.

Soluzione:

Data l'intensità del campo magnetico, B=4.2T

Area della sezione trasversale del filo A=0.08 m2

Poiché l'angolo tra la superficie e il campo magnetico non è menzionato, possiamo trascurare l'angolo. La formula fornisce il flusso magnetico

φB= B.A

φB=(4.2)(0.08)

φB=0.336 Wb.

Un filo di area 0.0078 m2 genera un campo magnetico di 3.33 T con un angolo di 35° perpendicolare all'anello di filo. Calcola il flusso magnetico generato attraverso quel filo.

Soluzione:

Dato –campo magnetico B=3.33T.

Area del filo A=0.0078m2

Angolo normale al campo magnetico =35°.

L'angolo può essere trovato come θ=90°-(angolo misurato)

θ=90°-35°

θ=55°

Il flusso magnetico è

φB=BA cosθ

φB=(3.33)(0.0078)cos(55)

φB=(0.0259)(0.573)

φB=0.01488Wb

Conclusione

Da questo post apprendiamo che il flusso magnetico in un filo è una quantità vettoriale che descrive l'effetto della forza magnetica generata nel filo. Il flusso magnetico è dovuto all'intensità del campo magnetico, che segue il principio di sovrapposizione.

Per saperne di più, leggi Il Flusso Magnetico è Un Vettore?

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