Magnetismus
Magnetismus (15/20) · 10:03

Tok a magnetický tok Ukážeme si a definujeme si pojem toku, a poté se podíváme na konkrétní příklad magnetického toku.

Navazuje na Elektřinu, Matematiku vektorů.
V tomhle videu bych rád představil pojem toku. Poté se budeme zabývat tím, jak funguje konkrétně magnetický tok. Když se tedy budeme bavit jen o toku… A tohle je nejjednodušší představa: Máme něco tekoucího určitou plochou v daném čase. Představíte-li si, že tohle je nějaký objem vzduchu… A řekněme, že tady dole je ten vzduch hustější. Tady dole je víc vzduchu než tady nahoře, což je zpravidla pravda. S rostoucí výškou hustota vzduchu klesá. Tady je hustota tedy velmi nízká. Tohle je něco mezi. Nebudu kreslit všechny částice, chápete, jak to vypadá. Tady dole je hodně vzduchu. Ten vzduch se pohybuje. Řekněme, že ten vzduch… Udělám vektory rychlosti jinou barvou. Tohle jsou vektory rychlosti vzduchu. Vzduch na této straně se pohybuje celkem pomalu. Tudy. Ale čím víc jdeme tímto směrem, tím rychleji vzduch proudí. Vektory rychlosti tu budou delší. Všechen tento vzduch se pohybuje tímto směrem, přesně jak to kreslím. Sem můžu nakreslit vektory rychlosti. Vzduch je řidší. Velikost vektorů rychlosti fungují stejně jako dole. Takhle to proudí. Tohle je jen výběr vektorů rychlosti. Pojďme se bavit o toku. Když se chceme bavit o toku, potřebujeme nějakou plochu. Řekněme, že sem umístíme nějakou síť. Dáme jí přesně takhle. Když se zamyslíme nad tokem, ptáme se, kolik vzduchu tou sítí protéká za daný čas? Můžeme se ptát, kolik molekul proletí třeba za sekundu. Bude tu existovat nějaký tok, který se týká vzduchu. Ale co kdybychom vzali tu samou síť… A je to síť, která nebrání toku vzduchu, ale umožní nám si věci lépe představit… Co kdybychom tu síť přesunuli trochu doprava, kde je stejná hustota částic, ale pohybují se rychleji? Tok by se zvýšil. Tohle je vyšší tok. Proč by se zvýšil? Protože hustota je stejná, ale za daný čas touto plochou projde více částic. Teď když vezmu tu samou síť a přesunu ji sem nahoru, co se stane? Je tady nahoře. Tady je rychlost molekul stejná a proudí stejným směrem. Je jich jenom méně. Budete mít méně molekul, které za daný čas projdou stejnou plochou. Tok tady bude menší. A to vše poměřujeme k mému prvnímu toku. Teď když vezmeme tu samou síť, ale místo aby byla kolmá ke směru větru, co kdybychom ji vzali a otočili tak, aby byla s větrem rovnoběžná? Vezmeme tu samou síť a natočíme ji takto. Je to pořád ta samá síť. Vím, že tak moc nevypadá, ale je to ta samá síť. Kolik vzduchu prochází sítí za danou dobu? Teď to bude velmi málo, v daném čase prakticky nula. Vzduch proudí kolem plochy, nikoli skrz ni. Takže tady řekněme, že vzduch proudí stejným směrem jako plocha, takže skrz plochu neproudí nic. Tahle plocha má nulový tok. Teď řekněme, že tuto síť natáhneme, nebo naopak zmenšíme. Pokud tu síť natáhneme, například takto, bude z ní větší síť… Takováhle větší síť. Teď tudy budeme mít větší tok, protože máme prostě větší plochu. Je víc místa, kudy může vzduch téci. Touto plochou máme větší tok, protože jí za daný čas proteče více vzduchu. Tohle je celkem tradiční představa toku. Jaké množství něčeho projde určitou plochou za daný čas. V tomto případě záleží na hustotě látky a na její rychlosti. Jak na velikosti rychlosti, tak na jejím směru. Když plochu nebo rychlost natočíme, takže nejsou navzájem kolmé, tok klesne. Můžete být také někde mezi. Můžete mít síť, třeba tu naši původní, co není ani kolmá, ani rovnoběžná s rychlostí vzduchu. Tok bude někde mezi původním tokem a tímto nulovým. Nějaký vzduch touto plochou poteče. Ale nebude k ní úplně kolmý. Brzy se na to podíváme trochu matematičtěji. Když začneme tok opravdu počítat, Bude nás zajímat složka vektoru, která je k rychlosti proudění kolmá. Tento tok bude někdy mezi touto hodnotou a nulou, protože vzduch touto plochou neproudí úplně kolmo. Tohle je tedy základní představa toku. Co ale znamená magnetický tok? Podobně jako u normálního toku máme něco procházející plochou. Ale místo částic vzduchu nebo molekul vody máme magnetické pole. Nakreslím nějakou plochu. Tady mám tyčový magnet. Tohle je sever, tady je jih. Tady máme siločáry. Tady jsem nakreslil pár vektorů magnetického pole. Řekněme, že máme nějakou plochu. Co se toku touto plochou týče… U magnetického toku se věci nepohybují, touto plochou neprochází žádná hmota. Není to jako tok, kdy nám tu opravdu něco teklo. Ale je to podobná myšlenka. Záleží nám na složkách magnetického pole a hustotě magnetického pole kolmého k této ploše. Řekněme, že tohle má daný tok. Označme ho Fí (Φ). To je tok magnetického pole. Závisí na síle magnetického pole, zejména jeho složce kolmé k této ploše. Tohle má nějaký magnetický tok. Kdybych tuto plošku natočil rovnoběžně s vektory magnetického pole, místo aby byly kolmé… Teď jsou s ní magnetické vektory rovnoběžné. Teď je náš tok nulový. Tohle musí být nula, nebo velmi nízké číslo. Přibližně nulový magnetický tok. Kdybych teď vzal tuhle plochu a posunul ji dál. Místo abych jí dal sem, odsunu ji až sem, kde je magnetické pole slabší. Tady máme slabé magnetické pole. Tok se sníží. Spousta vlastností je podobná toku, o kterém jsme mluvili předtím. Ale místo abychom mluvili o rychlosti molekul vzduchu a vztahu vektorů rychlosti k ploše, tady řešíme vektory magnetického pole a jejich vztah k ploše. Obě situace jsou si podobné. Jsou-li vektory a plocha navzájem kolmé, máme vyšší tok. Míří-li stejným směrem, máte nulový, nebo velmi malý tok. Pokud je tady slabé magnetické pole, budete mít menší tok, než když máte magnetické pole silné. Je to podobné tomu, že když jste měli vysokou hustotu a rychlost, měli jste velký tok. Nízká hustota nebo rychlost odpovídala menšímu toku. Také můžeme zvětšít plochu. Pokud tuhle plochu natáhneme, kdyby tato plocha byla větší, tok skrz ní bude větší než tok touto původní plochou. Řekněme, že tahle plocha je podobná této. Magnetické pole je na obou stranách souměrné, takže tok těmito plochami je stejný. Pokud tuto plochu natáhneme, aby měla větší obsah, máte více magnetických siločar, které jsou k ploše kolmé. Doufám, že tohle vám dalo aspoň základní představu o magnetickém toku a toho, co má společného s hmatatelným tokem látky.
video