Det magnetiske felt og dets parametre, magnetiske kredsløb

Under udtrykket «magnetisk felt» er det sædvanligt at forstå et bestemt energirum, hvori kræfterne af magnetisk interaktion manifesteres. De vedrører:

• separate stoffer: ferrimagneter (metaller - hovedsageligt støbejern, jern og deres legeringer) og deres klasse af ferriter, uanset tilstand;

• bevægelige ladninger af elektricitet.

De kaldes fysiske legemer, der har et fælles magnetisk moment af elektroner eller andre partikler af permanente magneter... Deres interaktion er vist på billedet. magnetiske feltlinjer.

De dannes efter at have bragt en permanent magnet på bagsiden af ​​en papplade med et jævnt lag jernspåner. Billedet viser en tydelig markering af nord (N) og syd (S) polen med retningen af ​​feltlinjerne i forhold til deres orientering: udgangen fra nordpolen og indgangen til sydpolen.

Hvordan et magnetfelt opstår

Kilderne til det magnetiske felt er:

• permanente magneter;

• mobilafgifter;

• tidsvarierende elektrisk felt.

Hvert barn i børnehaven er bekendt med virkningen af ​​permanente magneter.Han skulle jo allerede skulpturere billeder-magneter, taget fra pakker med alskens lækkerier, på køleskabet.

Elektriske ladninger i bevægelse har normalt væsentligt højere magnetfeltenergi end permanente magneter… Det er også angivet med kraftlinjer. Lad os analysere reglerne for deres tegning for en lige ledning med strøm I.

Magnetfeltets linje tegnes i et plan vinkelret på strømmens bevægelse, således at kraften, der virker på magnetnålens nordpol, på hvert af dens punkter er rettet tangentielt til denne linje. Dette skaber koncentriske cirkler omkring den bevægelige ladning.

Retningen af ​​disse kræfter bestemmes af den velkendte skrue- eller højreskrueregel.

gimlet regel

Det er nødvendigt at placere kardanen koaksial med den aktuelle vektor og dreje håndtaget, så den fremadgående bevægelse af kardanen falder sammen med dens retning. Så vil orienteringen af ​​magnetfeltlinjerne blive vist ved at dreje håndtaget.

I en ringleder falder håndtagets rotationsbevægelse sammen med strømmens retning, og translationsbevægelsen indikerer orienteringen af ​​induktionen.

Magnetiske feltlinjer forlader altid Nordpolen og går ind i Sydpolen. De fortsætter inde i magneten og åbnes aldrig.

Se her for flere detaljer: Sådan fungerer kardanreglen i elektroteknik

Regler for interaktion af magnetiske felter

Magnetiske felter fra forskellige kilder danner det resulterende felt.

I dette tilfælde er magneter med modsatte poler (N - S) tiltrukket af hinanden, og med de samme navne (N - N, S - S) - frastøder de hinanden.Krafterne i samspil mellem polerne afhænger af afstanden mellem dem. Jo tættere polerne flyttes, jo mere kraft genereres der.

Grundlæggende karakteristika for magnetfeltet

De omfatter:

• magnetisk induktionsvektor (V);

• magnetisk flux (F);

• fluxforbindelse (Ψ).

Intensiteten eller kraften af ​​feltets anslag estimeres af værdivektoren for den magnetiske induktion... Den bestemmes af værdien af ​​kraften «F» skabt af strømmen «I» gennem en ledning med længden «l ». V= F / (I ∙ l)

Måleenheden for magnetisk induktion i SI-systemet er Tesla (til minde om fysikeren, der studerede disse fænomener og beskrev dem ved hjælp af matematiske metoder). I russisk teknisk litteratur er det betegnet som "T", og i international dokumentation er symbolet "T" vedtaget.

1 T er induktionen af ​​en sådan ensartet magnetisk flux, som virker med en kraft på 1 newton for hver meter af længden på en lige ledning vinkelret på feltets retning, når en strøm på 1 ampere passerer gennem den ledning.

1T = 1 ∙ N / (A ∙ m)

Vektorretning V bestemt af venstrehåndsregel.

Hvis du placerer din venstre håndflade i et magnetfelt, så kraftlinjerne fra nordpolen kommer ind i håndfladen vinkelret og placerer fire fingre i retning af strømmen i ledningen, så vil den udragende tommelfinger angive retning af kraften, der virker på den ledning.

I tilfælde af at lederen med en elektrisk strøm ikke er placeret vinkelret på de magnetiske feltlinjer, vil kraften, der virker på den, være proportional med værdien af ​​strømmen, og komponenten af ​​projektionen af ​​lederens længde med en strøm på et plan placeret i en vinkelret retning.

Kraften, der virker på en elektrisk strøm, afhænger ikke af de materialer, som lederen er lavet af, og dens tværsnitsareal. Selvom denne ledning slet ikke eksisterer, og de bevægelige ladninger begynder at bevæge sig i et andet miljø mellem de magnetiske poler, vil denne kraft ikke ændre sig på nogen måde.

Hvis vektoren V inde i magnetfeltet på alle punkter har samme retning og størrelse, betragtes et sådant felt som ensartet.

Ethvert miljø med magnetiske egenskaber, påvirker værdien af ​​induktionsvektoren V.

Magnetisk flux (F)

Hvis vi betragter passagen af ​​magnetisk induktion gennem et bestemt område S, vil induktionen begrænset til dens grænser blive kaldt magnetisk flux.

Når området hælder i en vinkel α i forhold til retningen af ​​magnetisk induktion, falder den magnetiske flux med cosinus af hældningsvinklen for området. Dens maksimale værdi skabes, når området er vinkelret på dets penetrerende induktion. Ф = В S

Måleenheden for magnetisk flux er 1 weber, bestemt ved passagen af ​​en induktion på 1 tesla gennem et område på 1 kvadratmeter.

Streaming forbindelse

Dette udtryk bruges til at opnå den samlede mængde magnetisk flux genereret af et vist antal strømledere placeret mellem polerne på en magnet.

I det tilfælde, hvor den samme strøm I passerer gennem spolens vikling med antallet af vindinger n, så kaldes den samlede (forbundne) magnetiske flux af alle vindinger fluxforbindelsen Ψ.

Ψ = n Ф… Strømningsenheden er 1 weber.

Hvordan et magnetfelt dannes fra en vekslende elektrisk

Det elektromagnetiske felt, der interagerer med elektriske ladninger og legemer med magnetiske momenter, er en kombination af to felter:

• elektriske;

• magnetisk.

De hænger sammen, de er en kombination af hinanden, og når den ene ændrer sig over tid, sker der visse afvigelser i den anden. For eksempel, når der skabes et vekslende sinusformet elektrisk felt i en trefaset generator, dannes det samme magnetfelt samtidig med egenskaberne for lignende vekslende harmoniske.

Stoffers magnetiske egenskaber

I forbindelse med interaktionen med et eksternt magnetfelt opdeles stoffer i:

• antiferromagneter med afbalancerede magnetiske momenter, på grund af hvilke en meget lille grad af magnetisering af kroppen skabes;

• diamagneter med den egenskab at magnetisere det indre felt mod virkningen af ​​det ydre. Når der ikke er noget ydre felt, så manifesterer deres magnetiske egenskaber sig ikke;

• paramagneter med egenskaberne til at magnetisere det indre felt i retning af den ydre handling, som har en lille grad magnetisme;

• ferromagnetiske egenskaber uden et påført eksternt felt ved temperaturer under Curie-punktet;

• ferrimagneter med ubalancerede magnetiske momenter i størrelse og retning.

Alle disse egenskaber af stoffer har fundet forskellige anvendelser i moderne teknologier.

Magnetiske kredsløb

Dette udtryk kaldes et sæt af forskellige magnetiske materialer, som en magnetisk flux passerer igennem. De er analoge med elektriske kredsløb og er beskrevet af de tilsvarende matematiske love (totalstrøm, Ohm, Kirchhoff osv.). Se - Grundlæggende love for elektroteknik.

Baseret magnetiske kredsløbsberegninger alle transformere, induktorer, elektriske maskiner og mange andre enheder fungerer.

For eksempel, i en fungerende elektromagnet, passerer den magnetiske flux gennem et magnetisk kredsløb lavet af ferromagnetiske stål og luft med udtalte ikke-ferromagnetiske egenskaber. Kombinationen af ​​disse elementer udgør det magnetiske kredsløb.

De fleste elektriske enheder har magnetiske kredsløb i deres design. Læs mere om det i denne artikel - Magnetiske kredsløb af elektriske enheder

Læs også om dette emne: Eksempler på magnetiske kredsløbsberegninger