Magnetfeltet og dets parametere, magnetiske kretser

Under begrepet «magnetisk felt» er det vanlig å forstå et visst energirom der kreftene til magnetisk interaksjon manifesteres. De gjelder:

• separate stoffer: ferrimagneter (metaller - hovedsakelig støpejern, jern og deres legeringer) og deres klasse av ferritter, uavhengig av tilstand;

• bevegelige ladninger av elektrisitet.

De kalles fysiske legemer som har et felles magnetisk moment av elektroner eller andre partikler av permanente magneter... Samspillet deres er vist på bildet. magnetiske feltlinjer.

De dannes etter å ha ført en permanent magnet på baksiden av et pappark med et jevnt lag med jernspon. Bildet viser en tydelig markering av nord (N) og sør (S) polene med retningen til feltlinjene i forhold til deres orientering: utgangen fra nordpolen og inngangen til sydpolen.

Hvordan et magnetfelt skapes

Kildene til magnetfeltet er:

• permanente magneter;

• mobilkostnader;

• tidsvarierende elektrisk felt.

Hvert barn i barnehagen er kjent med virkningen av permanente magneter.Tross alt måtte han allerede skulpturere bilder-magneter, hentet fra pakker med alle slags godsaker, på kjøleskapet.

Elektriske ladninger i bevegelse har vanligvis betydelig høyere magnetfeltenergi enn permanente magneter… Det er også betegnet med kraftlinjer. La oss analysere reglene for tegningen deres for en rett ledning med strøm I.

Magnetfeltets linje er tegnet i et plan vinkelrett på strømmens bevegelse, slik at kraften som virker på den magnetiske nålens nordpol på hvert av punktene er rettet tangentielt til denne linjen. Dette skaper konsentriske sirkler rundt den bevegelige ladningen.

Retningen til disse kreftene bestemmes av den velkjente skrue- eller høyreskruregelen.

gimlet regel

Det er nødvendig å plassere gimbalen koaksial med gjeldende vektor og vri håndtaket slik at den fremre bevegelsen til gimbalen faller sammen med dens retning. Deretter vil orienteringen til magnetfeltlinjene bli indikert ved å dreie håndtaket.

I en ringleder faller rotasjonsbevegelsen til håndtaket sammen med strømmens retning, og translasjonsbevegelsen indikerer orienteringen av induksjonen.

Magnetiske feltlinjer forlater alltid Nordpolen og går inn i Sydpolen. De fortsetter inne i magneten og åpnes aldri.

Se her for flere detaljer: Hvordan gimbal-regelen fungerer i elektroteknikk

Regler for interaksjon av magnetiske felt

Magnetiske felt fra forskjellige kilder legger sammen for å danne det resulterende feltet.

I dette tilfellet blir magneter med motsatte poler (N — S) tiltrukket av hverandre, og med de samme navnene (N — N, S — S) — frastøter de hverandre.Samspillskreftene mellom polene avhenger av avstanden mellom dem. Jo nærmere polene forskyves, jo mer kraft genereres.

Grunnleggende egenskaper ved magnetfeltet

De inkluderer:

• magnetisk induksjonsvektor (V);

• magnetisk fluks (F);

• flukskobling (Ψ).

Intensiteten eller kraften til feltets støt estimeres av verdivektoren til den magnetiske induksjonen... Den bestemmes av verdien av kraften «F» som skapes av strømmen «I» gjennom en ledning med lengden «l» ». V= F / (I ∙ l)

Måleenheten for magnetisk induksjon i SI-systemet er Tesla (til minne om fysikeren som studerte disse fenomenene og beskrev dem ved hjelp av matematiske metoder). I russisk teknisk litteratur er det betegnet som "T", og i internasjonal dokumentasjon er symbolet "T" adoptert.

1 T er induksjonen av en slik ensartet magnetisk fluks som virker med en kraft på 1 newton for hver meter av lengden på en rett ledning vinkelrett på feltets retning når en strøm på 1 ampere passerer gjennom den ledningen.

1T = 1 ∙ N / (A ∙ m)

Vektorretning V bestemt av venstrehåndsregelen.

Hvis du plasserer håndflaten på venstre hånd i et magnetfelt slik at kraftlinjene fra nordpolen går inn i håndflaten i rette vinkler og plasserer fire fingre i retning av strømmen i ledningen, så vil den utstående tommelen indikere retningen til kraften som virker på den ledningen.

I tilfelle lederen med en elektrisk strøm ikke er plassert i rette vinkler på magnetfeltlinjene, vil kraften som virker på den være proporsjonal med verdien av strømmen som flyter og komponenten av projeksjonen av lengden på lederen med en strøm på et plan plassert i en vinkelrett retning.

Kraften som virker på en elektrisk strøm avhenger ikke av materialene som lederen er laget av og dens tverrsnittsareal. Selv om denne ledningen ikke eksisterer i det hele tatt og de bevegelige ladningene begynner å bevege seg i et annet miljø mellom de magnetiske polene, vil denne kraften ikke endre seg på noen måte.

Hvis inne i magnetfeltet på alle punkter vektoren V har samme retning og størrelse, anses et slikt felt som ensartet.

Ethvert miljø med magnetiske egenskaper, påvirker verdien av induksjonsvektoren V.

Magnetisk fluks (F)

Hvis vi vurderer passasjen av magnetisk induksjon gjennom et bestemt område S, vil induksjonen begrenset til dens grenser bli kalt magnetisk fluks.

Når området er skråstilt i en vinkel α til retningen av magnetisk induksjon, avtar den magnetiske fluksen med cosinus til helningsvinkelen til området. Dens maksimale verdi skapes når området er vinkelrett på dens penetrerende induksjon. Ф = В S

Måleenheten for magnetisk fluks er 1 weber, bestemt av passasjen av en induksjon på 1 tesla gjennom et område på 1 kvadratmeter.

Streaming-tilkobling

Dette begrepet brukes for å oppnå den totale mengden magnetisk fluks generert av et visst antall strømledere plassert mellom polene til en magnet.

For tilfellet når den samme strømmen I passerer gjennom viklingen av spolen med antall omdreininger n, kalles den totale (tilkoblede) magnetiske fluksen til alle omdreininger flukskoblingen Ψ.

Ψ = n Ф… Enheten for strømningsmåling er 1 weber.

Hvordan et magnetfelt dannes fra en vekslende elektrisk

Det elektromagnetiske feltet som samhandler med elektriske ladninger og legemer med magnetiske momenter er en kombinasjon av to felt:

• elektrisk;

• magnetisk.

De henger sammen, de er en kombinasjon av hverandre, og når den ene endres over tid, oppstår det visse avvik i den andre. For eksempel, når du oppretter et vekslende sinusformet elektrisk felt i en trefasegenerator, dannes det samme magnetfeltet samtidig med egenskapene til lignende vekslende harmoniske.

Magnetiske egenskaper til stoffer

I forbindelse med interaksjonen med et eksternt magnetfelt deles stoffer inn i:

• antiferromagneter med balanserte magnetiske momenter, på grunn av hvilke en veldig liten grad av magnetisering av kroppen skapes;

• diamagneter med egenskapen til å magnetisere det indre feltet mot virkningen av det ytre. Når det ikke er noe eksternt felt, manifesteres ikke deres magnetiske egenskaper;

• paramagneter med egenskapene til å magnetisere det indre feltet i retning av den ytre handlingen, som har en liten grad magnetisme;

• ferromagnetiske egenskaper uten et påført eksternt felt ved temperaturer under Curie-punktet;

• ferrimagneter med ubalanserte magnetiske momenter i størrelse og retning.

Alle disse egenskapene til stoffer har funnet ulike anvendelser i moderne teknologier.

Magnetiske kretser

Dette begrepet kalles et sett med forskjellige magnetiske materialer som en magnetisk fluks passerer gjennom. De er analoge med elektriske kretser og er beskrevet av de tilsvarende matematiske lovene (totalstrøm, Ohm, Kirchhoff, etc.). Se - Grunnleggende lover for elektroteknikk.

Basert magnetiske kretsberegninger alle transformatorer, induktorer, elektriske maskiner og mange andre enheter fungerer.

For eksempel, i en fungerende elektromagnet, passerer den magnetiske fluksen gjennom en magnetisk krets laget av ferromagnetiske stål og luft med uttalte ikke-ferromagnetiske egenskaper. Kombinasjonen av disse elementene utgjør den magnetiske kretsen.

De fleste elektriske enheter har magnetiske kretser i utformingen. Les mer om det i denne artikkelen - Magnetiske kretser av elektriske enheter

Les også om dette emnet: Eksempler på magnetiske kretsberegninger