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Densité de flux magnétique

Quelle est la densité de flux magnétique et comment pouvez-vous la calculer?

La densité de flux magnétique ou le champ B est indirectement une mesure permettant d’indexer l’intensité d’un champ magnétique. Le terme champ-B est destiné: ce n'est pas le champ magnétique réel, même si les deux termes sont parfois utilisés de manière interchangeable dans la littérature. Alors que la densité de flux magnétique est décrite par la lettre B, la lettre correspondant au champ magnétique est H. La relation suivante s’applique aux constantes de perméabilité μ0 (pour le vide) et μ (pour les matériaux supplémentaires):

formule de densité de flux magnétique

Tant qu’il ne s’agit pas d’un matériau ferromagnétique, la constante de perméabilité spécifique au matériau µ est d’environ 1. Pour les matériaux ferromagnétiques, cette valeur peut parfois aller jusqu’à 100 000. S'il s'agit à nouveau d'un supraconducteur, µ = 0. Le produit des deux constantes de perméabilité et du champ magnétique H donne donc par définition la densité de flux magnétique B. Il est mesuré dans l'unité de Tesla (T).

Arrière-plan

Beaucoup de personnes seules ne peuvent vraiment rien faire avec la formule ci-dessus de densité de flux magnétique. L'explication descriptive du fond physique devrait fournir un certain soulagement: autour d'un conducteur, parcouru par le courant, forme ce qu'on appelle un champ magnétique. Cela exercerait des forces sur le cobalt, le nickel, le fer ou d'autres matériaux ferromagnétiques à proximité. La densité de flux magnétique B, à son tour, indique la force réelle de ce champ magnétique. Parfois, on parle aussi d'induction magnétique. B décrit la densité du flux magnétique à travers une surface. Pour effectuer ce calcul, il existe de nombreuses formules.

Densité de flux magnétique vs. flux magnétique - y a-t-il une différence ici?

La densité de flux magnétique qui traverse une surface imaginaire est donc le flux magnétique. Il est utile d’imaginer une image avec les lignes de champ magnétique entre deux pôles. La densité des lignes de champ dans une section transversale est, pour ainsi dire, la densité de flux magnétique.

Selon les équations de Maxwell - une loi physique bien connue en électrodynamique - les lignes de champ ne peuvent pas simplement s’arrêter. La densité de flux d'un aimant continue donc dans son espace extérieur. Le flux magnétique lui-même a le symbole et dénote fondamentalement la totalité des lignes de champ magnétique. Le flux magnétique résulte donc d’une certaine zone A vers le produit ayant la densité de flux B. La zone doit être perpendiculaire à la rivière.

flux magnétique

Les charges en mouvement - les courants - provoquent un flux magnétique. Ce dernier n'a ni début ni fin, car les courants produisent exclusivement des lignes de champ fermées. Physiquement correct, cela signifie qu’il n’existe aucune source ni aucun puits de flux magnétique ou de densité de flux magnétique. C'est la raison pour laquelle il y a toujours deux pôles formant un aimant: un pôle sud et un pôle nord.

Les équations de Maxwell issues de l'électrodynamique expriment ce fait de manière mathématique. Il est important de comprendre que même les aimants permanents sont basés sur ce comportement: par exemple, des courants de circulation microscopiques s'y forment avec un courant I, provoqué par les mouvements des électrons dans le matériau. Ils sont responsables du flux magnétique ou du champ magnétique. Le courant circulaire crée un moment dit magnétique avec le pôle sud en dessous de la boucle du conducteur et le pôle nord au-dessus de cette boucle. Si la direction du courant était inversée, les pôles seraient inversés.

Physiquement, le flux magnétique est donc défini par l’effet inductif qu’il exerce sur une boucle conductrice. Lorsqu'une boucle de conducteur avec une zone connue est placée dans un champ magnétique, cela indique une surtension. Le flux magnétique est égal à l'intégrale temporelle sur cette surtension:

flux magnétique

Le flux magnétique peut être mesuré avec cette boucle de conducteur et la tension qui y est induite. Cependant, cette méthode n'est plus courante: une sonde dite de Hall est beaucoup plus précise. Si la densité de flux magnétique traverse une surface courbe, le flux magnétique doit être défini comme une intégrale de la densité de flux vectorielle sur la normale à la surface:

densité de flux magnétique

Les lignes de champ qui entrent par une surface fermée, telle que la surface d'une sphère, doivent également y sortir. Telle est la nature des lignes de champ fermées: Mathématiquement, cela se manifeste par le fait que le flux magnétique à travers des surfaces fermées est toujours nul. En conséquence, la densité de flux magnétique ne contient ni source ni puits.

Équation de maxwell-liberté de divergence L’équivalent de ceci est l’énoncé de l’une des quatre équations de Maxwell à propos de la soi-disant liberté de divergence de la densité de flux magnétique.