Magnetisk feltstyrke. Magnetiserende kraft

Det er alltid en elektrisk strøm rundt en ledning eller spole magnetfelt… Magnetfeltet til en permanent magnet er forårsaket av bevegelse av elektroner i deres baner i atomet.

Et magnetfelt er preget av sin styrke. Styrken H til magnetfeltet er lik den mekaniske styrken. Det er en vektormengde, det vil si at den har størrelse og retning.

Magnetfeltet, det vil si rommet rundt magneten, kan representeres som fylt med magnetiske linjer, som anses å gå ut fra nordpolen til magneten og gå inn i sørpolen (fig. 1). Tangentene til magnetlinjen indikerer retningen til magnetfeltstyrken.

Magnetfeltet er sterkere der magnetlinjene er tettere (ved polene til en magnet eller inne i en strømførende spole).

Jo større strømmen I og antall omdreininger ω til spolen, desto større er magnetfeltet nær ledningen (eller inne i spolen).

Styrken til magnetfeltet H på ethvert punkt i rommet er større jo større produktet er ∙ ω og jo kortere lengden på magnetlinjen er:

H = (I ∙ ω) / l.

Det følger av ligningen at enheten for å måle styrken til magnetfeltet er ampere per meter (A / m).

For hver magnetlinje i et gitt enhetlig felt er produktene H1 ∙ l1 = H2 ∙ l2 = … = H ∙ l = I ∙ ω like (fig. 1).

Ris. 1.

Produktet H ∙ l i magnetiske kretser er lik spenningen i elektriske kretser og kalles magnetspenningen, og tatt langs hele lengden av den magnetiske induksjonslinjen kalles magnetiseringskraften (ns) Fm: Fm = H ∙ l = jeg ∙ ω.

Magnetiseringskraften Fm måles i ampere, men i teknisk praksis brukes i stedet for navnet ampere navnet ampere-turn, som understreker at Fm er proporsjonal med strømmen og antall omdreininger.

For en sylindrisk spole uten kjerne, hvis lengde er mye større enn dens diameter (l≫d), kan magnetfeltet inne i spolen betraktes som ensartet, dvs. med samme magnetfeltstyrke H i hele spolens indre rom (fig. 1). Siden magnetfeltet utenfor en slik spole er mye svakere enn inne i den, kan det ytre magnetfeltet neglisjeres og i beregningen antas det at n. c-spolen er lik produktet av feltstyrken inne i spolen ganger lengden på spolen.

Polariteten til magnetfeltet til ledningen og strømspolen bestemmes av gimbal-regelen. Hvis den fremre bevegelsen til gimbalen faller sammen med strømmens retning, vil rotasjonsretningen til gimbalhåndtaket indikere retningen til de magnetiske linjene.

Eksempler av

1. En strøm på 3 A flyter gjennom en spole på 2000 omdreininger. Hva er n. v. spoler?

Fm = I ∙ ω = 3 ∙ 2000 = 6000 A. Magnetiseringsstyrken til spolen er 6000 ampere-omdreininger.

2. En spole på 2500 omdreininger skal ha n. s. 10000 A. Hvilken strøm må gå gjennom den?

I = Fm / ω = (I ∙ ω) / ω = 10000/2500 = 4 A.

3.En strøm I = 2 A går gjennom spolen Hvor mange omdreininger må det være i spolen for å gi n. landsby 8000 A?

ω = Fm / I = (I ∙ ω) / I = 8000/2 = 4000 omdreininger.

4. Inne i en spole 10 cm lang med 100 omdreininger er det nødvendig å sikre styrken til magnetfeltet H = 4000 A / m. Hvor mye strøm skal spolen bære?

Magnetiseringskraften til spolen er Fm = H ∙ l = I ∙ ω. Derfor er 4000 A / m ∙ 0,1 m = I ∙ 100; I = 400/100 = 4 A.

5. Diameteren på spolen (solenoid) er D = 20 mm, og dens lengde er l = 10 cm. Spolen er viklet fra en kobbertråd med en diameter på d = 0,4 mm. Hva er magnetfeltstyrken inne i spolen hvis den er slått på på 4,5V?

Antall omdreininger uten å ta hensyn til tykkelsen på isolasjonen ω = l∶d = 100∶0,4 = 250 omdreininger.

Sløyfelengde π ∙ d = 3,14 ∙ 0,02 m = 0,0628 m.

Spolelengde l1 = 250 ∙ 0,0628 m = 15,7 m.

Den aktive motstanden til spolen r = ρ ∙ l1 / S = 0,0175 ∙ (4 ∙ 15,7) / (3,14 ∙ 0,16) = 2,2 Ohm.

Strøm I = U / r = 4,5 / 2,2 = 2,045 A ≈2 A.

Styrken til magnetfeltet inne i spolen H = (I ∙ ω) / l = (2 ∙ 250) / 0,1 = 5000 A / m.

6. Bestem styrken til magnetfeltet i en avstand på 1, 2, 5 cm fra den rette ledningen som strømmen I = 100 A flyter gjennom.

La oss bruke formelen H ∙ l = I ∙ ω.

For en rett ledning ω = 1 og l = 2 ∙ π ∙ r,

hvorfra H = I / (2 ∙ π ∙ r).

H1 = 100 / (2 ∙ 3,14 ∙ 0,01) = 1590 A/m; H2 = 795 A/m; H3 = 318 A/m.