Câmpul magnetic și parametrii săi, circuite magnetice

Câmpul magnetic și parametrii săi, circuite magnetice

Sub termenul „câmp magnetic” se obișnuiește să se înțeleagă un anumit spațiu energetic în care se manifestă forțele de interacțiune magnetică. Acestea privesc:

  • substanțe separate: ferimagneții (metale - în principal fontă, fier și aliajele acestora) și clasa lor de ferite, indiferent de stare;

  • sarcinile în mișcare ale energiei electrice.

Se numesc corpuri fizice care au un moment magnetic comun de electroni sau alte particule de magneți permanenți... Interacțiunea lor este prezentată în fotografie. linii de câmp magnetic.

Liniile de câmp magnetic

Ele se formează după aducerea unui magnet permanent pe spatele unei foi de carton cu un strat uniform de pilitură de fier. Imaginea prezintă un marcaj clar al Polului Nord (N) și Sud (S) cu direcția liniilor de câmp în raport cu orientarea lor: ieșirea de la Polul Nord și intrarea în Polul Sud.

Cum se creează un câmp magnetic

Sursele câmpului magnetic sunt:

  • magneți permanenți;

  • taxe mobile;

  • câmp electric variabil în timp.

Surse de câmp magnetic

Fiecare copil din grădiniță este familiarizat cu acțiunea magneților permanenți.Până la urmă, a trebuit deja să sculpteze imagini-magneți, luate din pachete cu tot felul de bunătăți, pe frigider.

Sarcinile electrice în mișcare au, de obicei, o energie de câmp magnetic semnificativ mai mare decât magneți permanenți… Este, de asemenea, notat prin linii de forță. Să analizăm regulile pentru desenul lor pentru un fir drept cu curent I.

Câmpul magnetic al unui fir drept care poartă curent

Linia câmpului magnetic este trasată într-un plan perpendicular pe mișcarea curentului, astfel încât în ​​fiecare dintre punctele sale forța care acționează asupra polului nord al acului magnetic să fie îndreptată tangențial la această linie. Acest lucru creează cercuri concentrice în jurul sarcinii în mișcare.

Direcția acestor forțe este determinată de binecunoscuta regulă cu șurub sau din dreapta.

regula gimlet

Regula cardanică pentru un conductor drept

Este necesar să plasați cardanul coaxial cu vectorul curent și să rotiți mânerul astfel încât mișcarea înainte a cardanului să coincidă cu direcția acestuia. Apoi, orientarea liniilor câmpului magnetic va fi indicată prin rotirea mânerului.

Într-un conductor inel, mișcarea de rotație a mânerului coincide cu direcția curentului, iar mișcarea de translație indică orientarea inducției.

Regula cardanică pentru conductor inel

Liniile de câmp magnetic părăsesc întotdeauna Polul Nord și intră în Polul Sud. Acestea continuă în interiorul magnetului și nu sunt niciodată deschise.

Vezi aici pentru mai multe detalii: Cum funcționează regula gimbal în inginerie electrică

Reguli de interacțiune a câmpurilor magnetice

Câmpurile magnetice din diferite surse se adună pentru a forma câmpul rezultat.

Direcția forțelor de interacțiune ale magneților

În acest caz, magneții cu poli opuși (N — S) sunt atrași unul de celălalt, iar cu aceleași nume (N — N, S — S) — se resping reciproc.Forțele de interacțiune dintre poli depind de distanța dintre ei. Cu cât polii sunt deplasați mai aproape, cu atât se generează mai multă forță.

Caracteristicile de bază ale câmpului magnetic

Ei includ:

  • vector de inducție magnetică (V);

  • flux magnetic (F);

  • legătura de flux (Ψ).

Intensitatea sau forța impactului câmpului este estimată prin vectorul valoric al inducției magnetice... Este determinată de valoarea forței «F» creată de curentul de trecere «I» printr-un fir de lungime «l». ». V= F / (I ∙ l)

Unitatea de măsură a inducției magnetice în sistemul SI este Tesla (în memoria fizicianului care a studiat aceste fenomene și le-a descris folosind metode matematice). În literatura tehnică rusă, este desemnat „T”, iar în documentația internațională, simbolul „T” este adoptat.

1 T este inducerea unui astfel de flux magnetic uniform care acționează cu o forță de 1 newton pentru fiecare metru de lungime pe un fir drept perpendicular pe direcția câmpului atunci când un curent de 1 amper trece prin acel fir.

1T = 1 ∙ N / (A ∙ m)

Direcția vectorială V determinată de regula mâinii stângi.

Regula pentru mâna stângă

Dacă plasați palma mâinii stângi într-un câmp magnetic, astfel încât liniile de forță de la Polul Nord să intre în palmă în unghi drept și plasați patru degete în direcția curentului din fir, atunci degetul mare proeminent va indica direcția forței care acționează asupra acelui fir .

În cazul în care conductorul cu curent electric nu este situat în unghi drept față de liniile câmpului magnetic, forța care acționează asupra acestuia va fi proporțională cu valoarea curentului care curge și componenta proiecției lungimii conductorului cu un curent pe un plan situat pe o direcție perpendiculară.

Forța care acționează asupra unui curent electric nu depinde de materialele din care este realizat conductorul și de aria secțiunii sale transversale. Chiar dacă acest fir nu există deloc și sarcinile în mișcare încep să se miște într-un mediu diferit între polii magnetici, această forță nu se va schimba în niciun fel.

Dacă în interiorul câmpului magnetic în toate punctele vectorul V are aceeași direcție și mărime, atunci un astfel de câmp este considerat uniform.

Orice mediu cu proprietăți magnetice, afectează valoarea vectorului de inducție V.

Flux magnetic (F)

Dacă luăm în considerare trecerea inducției magnetice printr-o anumită regiune S, atunci inducția limitată la limitele sale se va numi flux magnetic.

Determinarea fluxului magnetic

Când regiunea este înclinată la un anumit unghi α față de direcția inducției magnetice, fluxul magnetic scade odată cu cosinusul unghiului de înclinare al regiunii. Valoarea sa maximă este creată atunci când aria este perpendiculară pe inducția sa penetrantă. Ф = В S

Unitatea de măsură a fluxului magnetic este 1 weber, determinată de trecerea unei inducție de 1 tesla printr-o suprafață de 1 metru pătrat.

Conexiune de streaming

Acest termen este folosit pentru a obține cantitatea totală de flux magnetic generat de un anumit număr de conductori de curent situati între polii unui magnet.

Pentru cazul în care același curent I trece prin înfășurarea bobinei cu numărul de spire n, atunci fluxul magnetic total (conectat) al tuturor spirelor se numește legătura de flux Ψ.

Definiția conexiunii în flux

Ψ = n Ф… Unitatea de măsură a debitului este 1 weber.

Cum se formează un câmp magnetic dintr-o electricitate alternativă

Câmpul electromagnetic care interacționează cu sarcini electrice și corpuri cu momente magnetice este o combinație a două câmpuri:

  • electric;

  • magnetic.

Sunt interconectate, sunt o combinație între ele, iar când una se schimbă în timp, apar anumite abateri în cealaltă. De exemplu, atunci când se creează un câmp electric sinusoidal alternativ într-un generator trifazat, același câmp magnetic se formează simultan cu caracteristicile armonicilor alternative similare.

Proprietățile magnetice ale substanțelor

În legătură cu interacțiunea cu un câmp magnetic extern, substanțele sunt împărțite în:

  • antiferomagneți cu momente magnetice echilibrate, datorită cărora se creează un grad foarte mic de magnetizare a corpului;

  • diamagneti cu proprietatea de a magnetiza campul intern impotriva actiunii celui extern. Când nu există câmp extern, atunci proprietățile lor magnetice nu se manifestă;

  • paramagneți cu proprietăți de magnetizare a câmpului intern în direcția acțiunii exterioare, care au un grad mic magnetism;

  • proprietăți feromagnetice fără un câmp extern aplicat la temperaturi sub punctul Curie;

  • ferimagneți cu momente magnetice dezechilibrate ca mărime și direcție.

Toate aceste proprietăți ale substanțelor și-au găsit aplicații diverse în tehnologiile moderne.

Circuite magnetice

Acest termen se numește ansamblu de materiale magnetice diferite prin care trece un flux magnetic Ele sunt analoge cu circuitele electrice și sunt descrise de legile matematice corespunzătoare (curent total, Ohm, Kirchhoff etc.). Uite - Legile de bază ale ingineriei electrice.

Bazat calcule circuite magnetice toate transformatoarele, inductoarele, mașinile electrice și multe alte dispozitive funcționează.

De exemplu, într-un electromagnet de lucru, fluxul magnetic trece printr-un circuit magnetic format din oțeluri feromagnetice și aer cu proprietăți neferomagnetice pronunțate. Combinația acestor elemente formează circuitul magnetic.

Majoritatea dispozitivelor electrice au circuite magnetice în design. Citiți mai multe despre asta în acest articol - Circuite magnetice ale dispozitivelor electrice

Citește și pe acest subiect: Exemple de calcule de circuit magnetic

Vă sfătuim să citiți:

De ce este curentul electric periculos?