Magneettikenttä ja sen parametrit, magneettipiirit

Termillä "magneettikenttä" on tapana ymmärtää tietty energiatila, jossa magneettisen vuorovaikutuksen voimat ilmenevät. Ne koskevat:

• erilliset aineet: ferrimagneetit (metallit - pääasiassa valurauta, rauta ja niiden seokset) ja niiden ferriittiluokka tilasta riippumatta;

• sähkön liikkuvat maksut.

Niitä kutsutaan fyysisiksi kappaleiksi, joilla on yhteinen elektronien tai muiden kestomagneettien hiukkasten magneettinen momentti... Niiden vuorovaikutus näkyy kuvassa. magneettikenttäviivat.

Ne muodostetaan sen jälkeen, kun kestomagneetti on tuotu pahvilevyn taakse, jossa on tasainen kerros rautaviilaa. Kuvassa on selkeä merkintä pohjoisnavasta (N) ja etelänavasta (S) kenttälinjojen suunnalla suhteessa niiden orientaatioon: poistuminen pohjoisnavalta ja sisäänkäynti etelänavalle.

Kuinka magneettikenttä syntyy

Magneettikentän lähteet ovat:

• kestomagneetit;

• matkapuhelinmaksut;

• ajallisesti muuttuva sähkökenttä.

Jokainen päiväkodin lapsi tuntee kestomagneettien toiminnan.Loppujen lopuksi hän joutui veistämään jääkaapin päälle kuvia-magneetteja, jotka oli otettu kaikenlaisten herkkujen paketeista.

Liikkeessä olevilla sähkövarauksilla on yleensä huomattavasti suurempi magneettikentän energia kuin kestomagneetit… Se on myös merkitty voimalinjoilla. Analysoidaan sääntöjä niiden piirtämisestä suoralle johdolle, jolla on virta I.

Magneettikentän viiva piirretään tasoon, joka on kohtisuorassa virran liikettä vastaan ​​siten, että jokaisessa sen pisteessä magneettineulan pohjoisnapaan vaikuttava voima kohdistuu tangentiaalisesti tähän viivaan. Tämä luo samankeskisiä ympyröitä liikkuvan varauksen ympärille.

Näiden voimien suunta määräytyy hyvin tunnetun ruuvin tai oikeanpuoleisen ruuvisäännön mukaan.

gimlet-sääntö

Kardaani on asetettava koaksiaalisesti virtavektorin kanssa ja käännettävä kahvaa niin, että gimbalin liike eteenpäin osuu sen suunnan kanssa. Sitten magneettikenttäviivojen suunta ilmaistaan ​​kääntämällä kahvaa.

Rengasjohtimessa kädensijan pyörimisliike osuu yhteen virran suunnan kanssa ja translaatioliike osoittaa induktion suunnan.

Magneettikenttäviivat lähtevät aina pohjoisnavalta ja menevät etelänavalle. Ne jatkuvat magneetin sisällä eikä niitä koskaan avata.

Katso lisätietoja täältä: Kuinka gimbal-sääntö toimii sähkötekniikassa

Magneettikenttien vuorovaikutuksen säännöt

Eri lähteistä tulevat magneettikentät muodostavat tuloksena olevan kentän.

Tässä tapauksessa vastakkaisnapaiset magneetit (N - S) houkuttelevat toisiaan, ja samoilla nimillä (N - N, S - S) - ne hylkivät toisiaan.Napojen väliset vuorovaikutusvoimat riippuvat niiden välisestä etäisyydestä. Mitä lähemmäksi navat siirretään, sitä enemmän voimaa syntyy.

Magneettikentän perusominaisuudet

Ne sisältävät:

• magneettinen induktiovektori (V);

• magneettivuo (F);

• vuokytkentä (Ψ).

Kentän iskun intensiteetti tai voima arvioidaan magneettisen induktion arvovektorilla... Se määräytyy «l» pituisen langan läpi kulkevan virran «I» aiheuttaman voiman «F» arvolla. ». V= F / (I ∙ l)

Magneettisen induktion mittayksikkö SI-järjestelmässä on Tesla (fyysikon muistoksi, joka tutki näitä ilmiöitä ja kuvasi niitä matemaattisilla menetelmillä). Venäläisessä teknisessä kirjallisuudessa se on merkitty "T":llä, ja kansainvälisissä asiakirjoissa käytetään symbolia "T".

1 T on sellaisen tasaisen magneettivuon induktio, joka vaikuttaa 1 newtonin voimalla jokaista pituutta kohti suorassa langassa, joka on kohtisuorassa kentän suuntaa vastaan, kun 1 ampeerin virta kulkee tämän johdon läpi.

1T = 1 ∙ N / (A ∙ m)

Vektorisuunta V määräytyy vasemman käden säännöllä.

Jos asetat vasemman kätesi kämmenen magneettikenttään siten, että voimalinjat pohjoisnavalta menevät kämmenelle suorassa kulmassa ja asetat neljä sormea ​​johdossa olevan virran suuntaan, ulkoneva peukalo osoittaa johtoon vaikuttavan voiman suunta.

Siinä tapauksessa, että sähkövirtaa käyttävä johdin ei ole suorassa kulmassa magneettikenttälinjoihin nähden, siihen vaikuttava voima on verrannollinen virtaavan virran arvoon ja johtimen pituuden projektion komponenttiin virta tasossa, joka sijaitsee kohtisuorassa suunnassa.

Sähkövirtaan vaikuttava voima ei riipu materiaaleista, joista johdin on valmistettu, ja sen poikkipinta-alasta. Vaikka tätä lankaa ei ole ollenkaan ja liikkuvat varaukset alkaisivat liikkua eri ympäristössä magneettinapojen välillä, tämä voima ei muutu millään tavalla.

Jos magneettikentän sisällä kaikissa kohdissa vektorilla V on sama suunta ja suuruus, niin tällaista kenttää pidetään yhtenäisenä.

Minkä tahansa ympäristön kanssa magneettiset ominaisuudet, vaikuttaa induktiovektorin V arvoon.

Magneettivuo (F)

Jos tarkastellaan magneettisen induktion kulkua tietyn alueen S läpi, sen rajoihin rajoitettua induktiota kutsutaan magneettivuoksi.

Kun alue on kallistettu jossain kulmassa α magneettisen induktion suuntaan, magneettivuo pienenee alueen kaltevuuskulman kosinin kanssa. Sen maksimiarvo syntyy, kun alue on kohtisuorassa sen tunkeutuvaan induktioon nähden. Ф = В S

Magneettivuon mittayksikkö on 1 weber, joka määräytyy 1 teslan induktion kulkemisesta 1 neliömetrin alueen läpi.

Suoratoistoyhteys

Tätä termiä käytetään määrittämään magneettivuon kokonaismäärä, jonka muodostaa tietty määrä magneetin napojen välissä olevia virtajohtimia.

Tapauksessa, jossa sama virta I kulkee kelan käämin läpi kierrosten lukumäärällä n, kaikkien kierrosten (kytketty) magneettivuo kutsutaan vuolinkoksi Ψ.

Ψ = n Ф… Virtauksen mittayksikkö on 1 weber.

Kuinka magneettikenttä muodostuu vaihtosähköstä

Sähkömagneettinen kenttä, joka on vuorovaikutuksessa sähkövarausten ja kappaleiden kanssa, joilla on magneettisia momentteja, on kahden kentän yhdistelmä:

• sähkölaitteet;

• magneettinen.

Ne ovat yhteydessä toisiinsa, ne ovat yhdistelmä toisiaan, ja kun yksi muuttuu ajan myötä, toisessa esiintyy tiettyjä poikkeamia. Esimerkiksi luotaessa vaihtuvaa sinimuotoista sähkökenttää kolmivaiheiseen generaattoriin, muodostuu sama magneettikenttä samanaikaisesti samanlaisten vuorottelevien harmonisten ominaisuuksien kanssa.

Aineiden magneettiset ominaisuudet

Vuorovaikutuksen yhteydessä ulkoisen magneettikentän kanssa aineet jaetaan:

• antiferromagneetit, joilla on tasapainotetut magneettiset momentit, joiden ansiosta kehon magnetoituminen syntyy hyvin vähän;

• diamagneetit, joilla on ominaisuus magnetoida sisäkenttä ulkoisen kentän vaikutusta vastaan. Kun ulkoista kenttää ei ole, niiden magneettiset ominaisuudet eivät ilmene;

• paramagneetit, joiden ominaisuudet magnetoivat sisäkenttää ulkoisen toiminnan suuntaan ja joilla on pieni aste magnetismi;

• ferromagneettiset ominaisuudet ilman ulkoista kenttää Curie-pisteen alapuolella olevissa lämpötiloissa;

• ferrimagneetit, joiden magneettiset momentit ovat suuruudeltaan ja suunnaltaan epätasapainoisia.

Kaikki nämä aineiden ominaisuudet ovat löytäneet erilaisia ​​sovelluksia nykyaikaisissa teknologioissa.

Magneettiset piirit

Tätä termiä kutsutaan joukoksi erilaisia ​​magneettisia materiaaleja, joiden läpi magneettivuo kulkee.Ne ovat analogisia sähköpiirien kanssa ja niitä kuvaavat vastaavat matemaattiset lait (kokonaisvirta, Ohm, Kirchhoff jne.). Katso - Sähkötekniikan peruslait.

Perustuu magneettipiirin laskelmat kaikki muuntajat, induktorit, sähkökoneet ja monet muut laitteet toimivat.

Esimerkiksi toimivassa sähkömagneetissa magneettivuo kulkee ferromagneettisista teräksistä ja ilmasta tehdyn magneettipiirin läpi, jolla on selvät ei-ferromagneettiset ominaisuudet. Näiden elementtien yhdistelmä muodostaa magneettipiirin.

Useimmissa sähkölaitteissa on magneettipiirit. Lue lisää tästä artikkelista - Sähkölaitteiden magneettiset piirit

Lue myös tästä aiheesta: Esimerkkejä magneettipiirin laskelmista