Magnetický tok

Magnetické pole jsme si zpočátku představili pomocí siločar, které nám vizuálně přibližují rozložení pole v prostoru. Pro přesný popis jsme zavedli veličinu magnetická indukce B, která kvantifikuje „sílu“ pole v jednotlivých bodech. Indukce je však bodová veličina, říká nám, jak silně a kterým směrem pole působí v daném místě. Pokud ale chceme popsat účinek pole na větší ploše nebo objemu, samotná bodová hodnota nestačí.

V takovém případě zavádíme veličinu magnetický tok. Ten je definován jako součin magnetické indukce B\mathbf{B}B a plochy SSS, kterou polem „protéká“:

$$ \Phi = B \cdot S \cdot \cos(\alpha) $$

kde úhel α je úhel mezi směrem indukce a normálou k ploše. V případě kolmého průchodu pole plochou je cos⁡(α)=1, takže tok je maximální.

Proč zavádíme magnetický tok

Situaci si můžeme přirovnat k elektrickému proudu. Proudová hustota říká, kolik proudu prochází jednotkovou plochou, ale v praxi nás zpravidla zajímá celkový proud vodičem. Podobně nás v technických aplikacích nezajímá magnetická indukce v jednom bodě, ale celkový účinek pole na konkrétní oblast, například na jádro transformátoru, vinutí cívky nebo plochu uvnitř magnetického obvodu. Poznámka z praxe právě pro výpočty strojů je tipické používat indukci. I výrobci deklarují parametry magnetických materiálu na základě měření magnetické indukce B.

Magnetický tok tedy vyjadřuje „celkové množství“ magnetického pole, které prochází danou plochou. Čím vyšší indukce a větší plocha, tím větší tok. Takže i když tento koncept není stěžejní přímo pro návrh elektrických zařízení je sním uzce spjat. Pro nás bude zásadní pro pochopení jevů jako elektromagnetická indukce, kde právě změna toku generuje elektrické napětí.

Jednotkou magnetického toku je weber (značka Wb). Platí tedy:

$$ 1\, \text{Wb} = 1\, \text{T} \cdot 1\, \text{m}^2 $$

V praxi je hodnota 1 Wb poměrně velká. Například pokud máme magnet s plochou 1 m² a nad jeho povrchem naměříme indukci 1 T, magnetický tok touto plochou je právě 1 weber.