Intensitatea câmpului magnetic. Forța de magnetizare

Există întotdeauna un curent electric în jurul unui fir sau bobine camp magnetic… Câmpul magnetic al unui magnet permanent este cauzat de mișcarea electronilor pe orbitele lor în atom.

Un câmp magnetic se caracterizează prin puterea sa. Puterea H a câmpului magnetic este similară cu rezistența mecanică. Este o mărime vectorială, adică are mărime și direcție.

Câmpul magnetic, adică spațiul din jurul magnetului, poate fi reprezentat ca fiind umplut cu linii magnetice, care se consideră că ies din polul nord al magnetului și intră în polul sud (Fig. 1). Tangentele la linia magnetică indică direcția intensității câmpului magnetic.

Câmpul magnetic este mai puternic acolo unde liniile magnetice sunt mai dense (la polii unui magnet sau în interiorul unei bobine purtătoare de curent).

Cu cât este mai mare curentul I și numărul de spire ω ale bobinei, cu atât este mai mare câmpul magnetic în apropierea firului (sau în interiorul bobinei).

Puterea câmpului magnetic H în orice punct al spațiului este mai mare cu cât produsul ∙ ω este mai mare și cu cât lungimea liniei magnetice este mai mică:

H = (I ∙ ω) / l.

Din ecuație rezultă că unitatea de măsurare a intensității câmpului magnetic este amperul pe metru (A/m).

Pentru fiecare linie magnetică dintr-un câmp uniform dat, produsele H1 ∙ l1 = H2 ∙ l2 = … = H ∙ l = I ∙ ω sunt egale (Fig. 1).

Orez. 1.

Produsul H ∙ l în circuitele magnetice este similar cu tensiunea în circuitele electrice și se numește tensiune magnetică, iar luat pe toată lungimea liniei de inducție magnetică se numește forță de magnetizare (ns) Fm: Fm = H ∙ l = eu ∙ ω.

Forța de magnetizare Fm se măsoară în amperi, dar în practica tehnică, în locul denumirii ampere, se folosește denumirea amper-turn, care subliniază că Fm este proporțională cu curentul și numărul de spire.

Pentru o bobină cilindrică fără miez, a cărei lungime este mult mai mare decât diametrul său (l≫d), câmpul magnetic din interiorul bobinei poate fi considerat uniform, adică. cu aceeași intensitate a câmpului magnetic H în întreg spațiul intern al bobinei (Fig. 1). Întrucât câmpul magnetic din exteriorul unei astfel de bobine este mult mai slab decât în ​​interiorul acesteia, câmpul magnetic extern poate fi neglijat și în calcul se presupune că n. c bobina este egală cu produsul intensității câmpului din interiorul bobinei înmulțit cu lungimea bobinei.

Polaritatea câmpului magnetic al firului și al bobinei de curent este determinată de regula cardanului. Dacă mișcarea înainte a cardanului coincide cu direcția curentului, atunci direcția de rotație a mânerului cardanului va indica direcția liniilor magnetice.

Exemple de

1. Un curent de 3 A trece printr-o bobină de 2000 de spire. Ce este n. v. bobine?

Fm = I ∙ ω = 3 ∙ 2000 = 6000 A. Puterea de magnetizare a bobinei este de 6000 amperi-viruri.

2. O bobină de 2500 de spire ar trebui să aibă n. p. 10000 A. Ce curent trebuie să circule prin el?

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

3.Prin bobină circulă un curent I = 2 A. Câte spire trebuie să fie în bobină pentru a asigura n. sat 8000 A?

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

4. În interiorul unei bobine de 10 cm lungime cu 100 de spire, este necesar să se asigure puterea câmpului magnetic H = 4000 A/m. Cât curent ar trebui să transporte bobina?

Forța de magnetizare a bobinei este Fm = H ∙ l = I ∙ ω. Prin urmare, 4000 A / m ∙ 0,1 m = I ∙ 100; I = 400/100 = 4 A.

5. Diametrul bobinei (solenoidului) este D = 20 mm, iar lungimea acesteia este l = 10 cm.Bobina este înfăşurată dintr-un fir de cupru cu diametrul d = 0,4 mm. Care este intensitatea câmpului magnetic din interiorul bobinei dacă este pornită la 4,5 V?

Numărul de spire fără a ține cont de grosimea izolației ω = l∶d = 100∶0,4 = 250 de spire.

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

Lungimea bobinei l1 = 250 ∙ 0,0628 m = 15,7 m.

Rezistența activă a bobinei r = ρ ∙ l1 / S = 0,0175 ∙ (4 ∙ 15,7) / (3,14 ∙ 0,16) = 2,2 Ohm.

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

Puterea câmpului magnetic din interiorul bobinei H = (I ∙ ω) / l = (2 ∙ 250) / 0,1 = 5000 A / m.

6. Determinați puterea câmpului magnetic la o distanță de 1, 2, 5 cm de firul drept prin care circulă curentul I = 100 A.

Să folosim formula H ∙ l = I ∙ ω.

Pentru un fir drept ω = 1 și l = 2 ∙ π ∙ r,

de unde H = I / (2 ∙ π ∙ r).

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