1. Manyetik indüksiyon yoğunluğu
Manyetik indüksiyon şiddeti, manyetik alanın özelliklerini tanımlamak için kullanılan fiziksel bir nicelik olup B ile ifade edilir, B'nin manyetik alandaki bir noktadaki yönü, noktadaki manyetik alanın yönünü, B'nin büyüklüğü ise noktadaki manyetik alanın şiddetini gösterir.
SI birim sisteminde (Uluslararası Birimler Sistemi), manyetik indüksiyon kuvvetinin birimi [volt · saniye/metre2]'dir ve [volt]·[saniye] Weber olarak adlandırılır, bu nedenle manyetik indüksiyon kuvvetinin birimi [Weber/metre2] veya [Tesla] olarak adlandırılır, [T] olarak anılır, CGSM birim sisteminde manyetik indüksiyon kuvvetinin birimi [Gauss]'dur. Birimler sembollerle gösterilir: V [volt], s [saniye], m [metre], Wb [Weber], T [T], Gs [Gauss], mT [milit]'tir.
1T=1Wb/m2=104Gs=103mT (1)
2, manyetik kuvvet çizgisi, manyetik akı ve manyetik akı sürekliliği teoremi
Manyetik alan, manyetik alan çizgileriyle grafiksel olarak gösterilir. Akım tarafından üretilen çeşitli manyetik alanların manyetik alan çizgileri Şekil 1'de gösterilmiştir. Manyetik alan çizgileri, akımı çevreleyen başsız ve kuyruksuz kapalı çizgilerdir ve akımın yönü ve manyetik alan çizgisinin dönüş yönü sağ el kuralına uygundur.
Manyetik alan çizgisinin herhangi bir noktasının teğet yönünün o noktadaki manyetik alanın (yani B) yönü olduğunu ve B vektörüne dik birim alan başına düşen manyetik alan çizgisi sayısının o noktadaki B vektörünün büyüklüğüne eşit olduğunu belirtiyoruz. Başka bir deyişle, manyetik alan güçlü olduğunda manyetik alan çizgisi daha yoğundur ve manyetik alan zayıf olduğunda manyetik alan çizgisi daha incedir.
Bir yüzeyden geçen manyetik kuvvet çizgilerinin toplam sayısına yüzeyden geçen manyetik akı denir ve Φ ile gösterilir. Manyetik akının hesaplanması Şekil 2'de gösterilmiştir. Alan elemanı yüzeyde alınır ve normal çizgisinin yönü ile noktanın B yönü arasında bir θ Açısı oluşturulur. Alandan geçen elemanın manyetik akısı:
Dφ=B×Cosθ×DS (2)
Yani S'nin yüzeyden geçen toplam akısı
φ=# b×cosθ×ds (3)
B düzgün ve S bir düzlem olup B'ye dik olduğunda, S düzleminden geçen manyetik akı:
φ = B×S (4)
Bu, manyetik ölçümlerde sıklıkla kullanılan bir ilişkidir.
Sürekli akı teoremi: S düzlemi kapalı bir yüzey olduğunda, manyetik alan çizgisi kapalı bir çizgi olduğundan, kapalı yüzeyden geçen manyetik alan çizgisi kapalı yüzeyin diğer kısımlarından geçmelidir, bu nedenle herhangi bir kapalı yüzeyden geçen toplam manyetik akı sıfıra eşit olmalıdır. Yani:
φ {{0} # ÇünküθDS=0 (5)
Manyetik akının birimi SI birim sisteminde [Weber], CGSM birim sisteminde [Maxwell]'dir ve [Mai] kısaltması sembolü Mx ile gösterilir.
1Wb=108Mx (6)
3, manyetik alan şiddeti, geçirgenlik ve amper-döngü yasası
Manyetik alan şiddeti, manyetik alan ile akım arasındaki ilişkinin analizini kolaylaştırmak için ortaya atılan fiziksel bir niceliktir, aynı zamanda bir vektördür ve H ile ifade edilir, manyetik indüksiyon yoğunluğu ile ilişkisi şudur:
H = B/μ (7)
Burada: μ, manyetik ortamın doğasına göre belirlenen manyetik ortamın geçirgenliğidir
Kabul edildi. SI birimlerinde, bir vakumun geçirgenliği:
μ{{0}π×10-7 Henry/m (8)
H'nin birimi [amper/metre]'dir, CGSM birim sisteminde vakumun geçirgenliği 1'dir ve H'nin birimi [Oster]'dir, [Ao]'nun kısaltmasıdır. Birimler sembollerle gösterilir: A [amper]'dir, Oe [O]'dur ve H [Henry]'dir.
1A/m=4π×10-3 Oe (9)
Ampere'nin döngü yasası: Bir manyetik alanda, H vektörü keyfi olarak kapalı bir eğriyi takip eder
Sigma'nın çizgi integrali, bu kapalı eğride bulunan akımların cebirsel toplamına eşittir. Yani:
# H×cos ×dl=∑I (10)
Burada: Eğrinin teğet yönü ile noktanın manyetik alan yönü arasındaki açıdır.
Ampere-loop yasasını kullanarak, belirli bir uzaysal simetriye sahip bir akım tarafından üretilen manyetik alanı kolayca hesaplayabiliriz. Örneğin, Şekil 4'te gösterildiği gibi, düzgün bir şekilde sıkıca sarılmış dairesel bir solenoidin içindeki P noktasındaki manyetik alan şiddetini hesaplayın. P noktasından geçen r yarıçaplı eşmerkezli daireleri kapalı integral eğrisi olarak alın. Simetri ilişkisi nedeniyle, eşmerkezli daire etrafındaki her noktadaki manyetik alan şiddeti eşittir ve manyetik alan şiddetinin yönü eşmerkezli dairenin teğet yönü boyuncadır, yani=0, bu nedenle:
# H×cos ×dl=H*2πr=NI (11)
Bu nedenle P noktasındaki manyetik alan şiddeti: H=NI/ (2πr)
Burada N sarım dönüşlerinin sayısıdır. Bu ilişkiden, manyetik alanın gücünün yalnızca manyetik alanı oluşturan akımın dağılımı tarafından belirlendiği ve manyetik ortamın özellikleriyle hiçbir ilgisi olmadığı görülebilir.