Magnetsko polje i njegovi parametri, magnetski krugovi

Pod pojmom "magnetsko polje" uobičajeno je razumjeti određeni energetski prostor u kojem se očituju sile magnetske interakcije. Tiču se:

• zasebne tvari: ferimagneti (metali - uglavnom lijevano željezo, željezo i njihove legure) i njihova klasa ferita, bez obzira na stanje;

• pokretni naboji elektriciteta.

Nazivaju se fizička tijela koja imaju zajednički magnetski moment elektrona ili drugih čestica permanentnih magneta... Njihovo međudjelovanje prikazano je na fotografiji. linije magnetskog polja.

Nastaju nakon dovođenja trajnog magneta na stražnju stranu kartonske ploče s ravnomjernim slojem željeznih strugotina. Na slici je jasno označen Sjeverni (N) i Južni (J) pol sa smjerom linija polja u odnosu na njihovu orijentaciju: izlaz iz Sjevernog pola i ulaz u Južni pol.

Kako nastaje magnetsko polje

Izvori magnetskog polja su:

• trajni magneti;

• mobilne naknade;

• vremenski promjenjivo električno polje.

Svako dijete u vrtiću upoznato je s djelovanjem permanentnih magneta.Uostalom, već je morao oblikovati slike-magnete, izvađene iz paketa svih vrsta dobrota, na hladnjaku.

Električni naboji u gibanju obično imaju znatno veću energiju magnetskog polja od stalni magneti… Također se označava linijama sile. Analizirajmo pravila za njihovo crtanje za ravnu žicu s strujom I.

Linija magnetskog polja nacrtana je u ravnini okomitoj na kretanje struje, tako da je u svakoj njezinoj točki sila koja djeluje na sjeverni pol magnetske igle usmjerena tangencijalno na tu liniju. To stvara koncentrične krugove oko pokretnog naboja.

Smjer tih sila određen je poznatim pravilom vijka ili desnog vijka.

gimlet pravilo

Potrebno je postaviti gimbal koaksijalno s vektorom struje i okrenuti ručicu tako da se kretanje kardana prema naprijed poklapa s njegovim smjerom. Zatim će se okretanjem ručke pokazati orijentacija linija magnetskog polja.

U prstenastom vodiču, rotacijsko gibanje ručke podudara se sa smjerom struje, a translatorno gibanje označava usmjerenje indukcije.

Linije magnetskog polja uvijek napuštaju Sjeverni pol i ulaze u Južni pol. Nastavljaju se unutar magneta i nikada se ne otvaraju.

Pogledajte ovdje za više detalja: Kako funkcionira pravilo gimbala u elektrotehnici

Pravila interakcije magnetskih polja

Magnetska polja iz različitih izvora zbrajaju se da bi oblikovala rezultirajuće polje.

U tom se slučaju magneti suprotnih polova (N — S) međusobno privlače, a istoimeni (N — N, S — S) — odbijaju.Sile međudjelovanja između polova ovise o njihovoj udaljenosti. Što su polovi bliže pomaknuti, to se stvara veća sila.

Osnovne karakteristike magnetskog polja

Oni uključuju:

• vektor magnetske indukcije (V);

• magnetski tok (F);

• veza toka (Ψ).

Intenzitet ili sila utjecaja polja procjenjuje se vektorom vrijednosti magnetske indukcije... Određuje se vrijednošću sile «F» koju stvara prolazak struje «I» kroz žicu duljine «l. ». V= F / (I ∙ l)

Mjerna jedinica magnetske indukcije u SI sustavu je tesla (u spomen na fizičara koji je proučavao ove pojave i opisao ih matematičkim metodama). U ruskoj tehničkoj literaturi označen je kao "T", au međunarodnoj dokumentaciji usvojen je simbol "T".

1 T je indukcija takvog jednolikog magnetskog toka koji djeluje silom od 1 newtona za svaki metar duljine na ravnu žicu okomitu na smjer polja kada kroz tu žicu prolazi struja od 1 ampera.

1T = 1 ∙ N / (A ∙ m)

Smjer vektora V određen pravilom lijeve ruke.

Ako stavite dlan svoje lijeve ruke u magnetsko polje tako da linije sile sa sjevernog pola ulaze u dlan pod pravim kutom i postavite četiri prsta u smjeru struje u žici, tada će istureni palac označavati smjer sile koja djeluje na tu žicu .

U slučaju da se vodič s električnom strujom ne nalazi pod pravim kutom u odnosu na silnice magnetskog polja, sila koja djeluje na njega bit će proporcionalna vrijednosti struje koja teče i komponenti projekcije duljine vodiča s struja na ravnini koja se nalazi u okomitom smjeru.

Sila koja djeluje na električnu struju ne ovisi o materijalima od kojih je vodič izrađen i površini njegovog presjeka. Čak i ako ta žica uopće ne postoji i pokretni se naboji počnu kretati u drugom okruženju između magnetskih polova, ta se sila neće ni na koji način promijeniti.

Ako unutar magnetskog polja u svim točkama vektor V ima isti smjer i veličinu, tada se takvo polje smatra uniformnim.

Svako okruženje sa magnetska svojstva, utječe na vrijednost vektora indukcije V.

Magnetski tok (F)

Ako uzmemo u obzir prolaz magnetske indukcije kroz određeno područje S, tada ćemo indukciju ograničenu na njegove granice nazvati magnetskim tokom.

Kada je područje nagnuto pod nekim kutom α u odnosu na smjer magnetske indukcije, magnetski tok opada s kosinusom kuta nagiba područja. Njegova najveća vrijednost stvara se kada je područje okomito na njegovu prodornu indukciju. F = V S

Mjerna jedinica magnetskog toka je 1 weber, određena prolaskom indukcije od 1 tesle kroz površinu od 1 kvadratnog metra.

Veza za strujanje

Ovaj izraz se koristi za dobivanje ukupne količine magnetskog toka koji stvara određeni broj strujnih vodiča koji se nalaze između polova magneta.

Za slučaj kada kroz namot zavojnice s brojem zavoja n prolazi ista struja I, tada se ukupni (povezani) magnetski tok svih zavoja naziva fluksovegom Ψ.

Ψ = n F… Jedinica mjerenja protoka je 1 weber.

Kako magnetsko polje nastaje iz izmjeničnog električnog

Elektromagnetsko polje u interakciji s električnim nabojima i tijelima s magnetskim momentima je kombinacija dvaju polja:

• električni;

• magnetski.

One su međusobno povezane, kombinacija su jedna druge, a kada se jedna s vremenom mijenja, kod druge se javljaju određena odstupanja. Na primjer, pri stvaranju izmjeničnog sinusoidnog električnog polja u trofaznom generatoru, isto magnetsko polje nastaje istodobno s karakteristikama sličnih izmjeničnih harmonika.

Magnetska svojstva tvari

U vezi s interakcijom s vanjskim magnetskim poljem, tvari se dijele na:

• antiferomagneti s uravnoteženim magnetskim momentima, zbog kojih se stvara vrlo mali stupanj magnetiziranja tijela;

• dijamagneti sa svojstvom magnetiziranja unutarnjeg polja protiv djelovanja vanjskog. Kad nema vanjskog polja, tada se njihova magnetska svojstva ne manifestiraju;

• paramagneti sa svojstvima magnetiziranja unutarnjeg polja u smjeru vanjskog djelovanja, koji imaju mali stupanj magnetizam;

• feromagnetska svojstva bez primijenjenog vanjskog polja na temperaturama ispod Curiejeve točke;

• ferimagneti s neuravnoteženim magnetskim momentima po veličini i smjeru.

Sva ova svojstva tvari našla su različite primjene u modernim tehnologijama.

Magnetski krugovi

Ovim se pojmom naziva skup različitih magnetskih materijala kroz koje prolazi magnetski tok.Oni su analogni električnim krugovima i opisuju se odgovarajućim matematičkim zakonima (ukupna struja, Ohm, Kirchhoff itd.). pogledaj - Osnovni zakoni elektrotehnike.

Na temelju proračuni magnetskog kruga svi transformatori, induktori, električni strojevi i mnogi drugi uređaji rade.

Na primjer, u radnom elektromagnetu magnetski tok prolazi kroz magnetski krug sastavljen od feromagnetskih čelika i zraka s izraženim neferomagnetskim svojstvima. Kombinacija ovih elemenata čini magnetski krug.

Većina električnih uređaja u svom dizajnu ima magnetske krugove. Pročitajte više o tome u ovom članku — Magnetski krugovi električnih uređaja

Također pročitajte na ovu temu: Primjeri proračuna magnetskog kruga