Το μαγνητικό πεδίο και οι παράμετροί του, μαγνητικά κυκλώματα

Κάτω από τον όρο «μαγνητικό πεδίο» συνηθίζεται να κατανοούμε έναν ορισμένο ενεργειακό χώρο στον οποίο εκδηλώνονται οι δυνάμεις της μαγνητικής αλληλεπίδρασης. Αφορούν:

• ξεχωριστές ουσίες: σιδηρομαγνήτες (μέταλλα - κυρίως χυτοσίδηρος, σίδηρος και τα κράματά τους) και η κατηγορία φερριτών τους, ανεξαρτήτως κατάστασης.

• κινούμενα φορτία ηλεκτρικής ενέργειας.

Ονομάζονται φυσικά σώματα που έχουν κοινή μαγνητική ροπή ηλεκτρονίων ή άλλων σωματιδίων μόνιμων μαγνητών... Η αλληλεπίδρασή τους φαίνεται στη φωτογραφία. γραμμές μαγνητικού πεδίου.

Σχηματίζονται αφού φέρουν έναν μόνιμο μαγνήτη στο πίσω μέρος ενός φύλλου από χαρτόνι με ένα ομοιόμορφο στρώμα από ρινίσματα σιδήρου. Η εικόνα δείχνει μια σαφή σήμανση του Βόρειου (Β) και του Νότου (S) Πόλου με την κατεύθυνση των γραμμών πεδίου σε σχέση με τον προσανατολισμό τους: την έξοδο από τον Βόρειο Πόλο και την είσοδο στον Νότιο Πόλο.

Πώς δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο

Οι πηγές του μαγνητικού πεδίου είναι:

• μόνιμοι μαγνήτες?

• χρεώσεις κινητής τηλεφωνίας?

• χρονικά μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο.

Κάθε παιδί στο νηπιαγωγείο είναι εξοικειωμένο με τη δράση των μόνιμων μαγνητών.Άλλωστε, έπρεπε ήδη να σμιλέψει στο ψυγείο εικόνες-μαγνήτες, βγαλμένες από πακέτα με κάθε λογής καλούδια.

Τα ηλεκτρικά φορτία σε κίνηση έχουν συνήθως σημαντικά υψηλότερη ενέργεια μαγνητικού πεδίου από μόνιμοι μαγνήτες… Υποδηλώνεται επίσης με γραμμές δύναμης. Ας αναλύσουμε τους κανόνες για το σχέδιό τους για ένα ευθύ σύρμα με ρεύμα I.

Η γραμμή του μαγνητικού πεδίου σχεδιάζεται σε επίπεδο κάθετο στην κίνηση του ρεύματος, έτσι ώστε σε κάθε σημείο του η δύναμη που ασκεί στον βόρειο πόλο της μαγνητικής βελόνας να κατευθύνεται εφαπτομενικά σε αυτή τη γραμμή. Αυτό δημιουργεί ομόκεντρους κύκλους γύρω από το κινούμενο φορτίο.

Η κατεύθυνση αυτών των δυνάμεων καθορίζεται από τον γνωστό κανόνα της βίδας ή της δεξιάς βίδας.

κανόνας του gimlet

Είναι απαραίτητο να τοποθετήσετε το αντίζυγο ομοαξονικό με το διάνυσμα ρεύματος και να περιστρέψετε τη λαβή έτσι ώστε η προς τα εμπρός κίνηση του αντίζυγου να συμπίπτει με την κατεύθυνσή του. Στη συνέχεια, ο προσανατολισμός των γραμμών του μαγνητικού πεδίου θα υποδειχθεί περιστρέφοντας τη λαβή.

Σε έναν αγωγό δακτυλίου, η περιστροφική κίνηση της λαβής συμπίπτει με την κατεύθυνση του ρεύματος και η μεταφορική κίνηση δείχνει τον προσανατολισμό της επαγωγής.

Οι γραμμές μαγνητικού πεδίου φεύγουν πάντα από τον Βόρειο Πόλο και εισέρχονται στον Νότιο Πόλο. Συνεχίζουν μέσα στον μαγνήτη και δεν ανοίγουν ποτέ.

Δείτε εδώ για περισσότερες λεπτομέρειες: Πώς λειτουργεί ο κανόνας του αντίζυμου στην ηλεκτροτεχνία

Κανόνες αλληλεπίδρασης μαγνητικών πεδίων

Τα μαγνητικά πεδία από διαφορετικές πηγές αθροίζονται για να σχηματίσουν το προκύπτον πεδίο.

Στην περίπτωση αυτή, μαγνήτες με αντίθετους πόλους (N — S) έλκονται μεταξύ τους και με τα ίδια ονόματα (N — N, S — S) — απωθούνται μεταξύ τους.Οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης μεταξύ των πόλων εξαρτώνται από την απόσταση μεταξύ τους. Όσο πιο κοντά μετατοπίζονται οι πόλοι, τόσο περισσότερη δύναμη παράγεται.

Βασικά χαρακτηριστικά του μαγνητικού πεδίου

Περιλαμβάνουν:

• διάνυσμα μαγνητικής επαγωγής (V);

• μαγνητική ροή (F);

• σύνδεση ροής (Ψ).

Η ένταση ή η δύναμη της κρούσης του πεδίου υπολογίζεται από το διάνυσμα τιμής της μαγνητικής επαγωγής... Καθορίζεται από την τιμή της δύναμης «F» που δημιουργείται από το διερχόμενο ρεύμα «I» μέσα από ένα σύρμα μήκους «l ». V= F / (I ∙ l)

Η μονάδα μέτρησης της μαγνητικής επαγωγής στο σύστημα SI είναι ο Tesla (στη μνήμη του φυσικού που μελέτησε αυτά τα φαινόμενα και τα περιέγραψε χρησιμοποιώντας μαθηματικές μεθόδους). Στη ρωσική τεχνική βιβλιογραφία, ορίζεται ως "T", και στη διεθνή τεκμηρίωση, υιοθετείται το σύμβολο "T".

1 T είναι η επαγωγή μιας τέτοιας ομοιόμορφης μαγνητικής ροής που δρα με δύναμη 1 newton για κάθε μέτρο μήκους σε ένα ευθύγραμμο καλώδιο κάθετο στην κατεύθυνση του πεδίου όταν ένα ρεύμα 1 αμπέρ διέρχεται από αυτό το καλώδιο.

1T = 1 ∙ N / (A ∙ m)

Η διανυσματική κατεύθυνση V καθορίζεται από τον κανόνα του αριστερού χεριού.

Εάν τοποθετήσετε την παλάμη του αριστερού σας χεριού σε ένα μαγνητικό πεδίο έτσι ώστε οι γραμμές δύναμης από τον Βόρειο Πόλο να εισέλθουν στην παλάμη σε ορθή γωνία και να τοποθετήσετε τέσσερα δάχτυλα προς την κατεύθυνση του ρεύματος στο σύρμα, τότε ο αντίχειρας που προεξέχει θα δείξει κατεύθυνση της δύναμης που ασκεί αυτό το σύρμα.

Σε περίπτωση που ο αγωγός με ηλεκτρικό ρεύμα δεν βρίσκεται σε ορθή γωνία με τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου, η δύναμη που ασκείται σε αυτόν θα είναι ανάλογη με την τιμή του ρεύματος που ρέει και τη συνιστώσα της προβολής του μήκους του αγωγού με ρεύμα σε επίπεδο που βρίσκεται σε κάθετη διεύθυνση.

Η δύναμη που ασκείται σε ένα ηλεκτρικό ρεύμα δεν εξαρτάται από τα υλικά από τα οποία είναι κατασκευασμένος ο αγωγός και το εμβαδόν της διατομής του. Ακόμα κι αν αυτό το καλώδιο δεν υπάρχει καθόλου και τα κινούμενα φορτία αρχίσουν να κινούνται σε διαφορετικό περιβάλλον μεταξύ των μαγνητικών πόλων, αυτή η δύναμη δεν θα αλλάξει με κανέναν τρόπο.

Αν μέσα στο μαγνητικό πεδίο σε όλα τα σημεία το διάνυσμα V έχει την ίδια διεύθυνση και μέγεθος, τότε ένα τέτοιο πεδίο θεωρείται ομοιόμορφο.

Οποιοδήποτε περιβάλλον με μαγνητικές ιδιότητες, επηρεάζει την τιμή του επαγωγικού διανύσματος V.

Μαγνητική ροή (F)

Αν εξετάσουμε το πέρασμα της μαγνητικής επαγωγής από μια συγκεκριμένη περιοχή S, τότε η επαγωγή που περιορίζεται στα όριά της θα ονομαστεί μαγνητική ροή.

Όταν η περιοχή έχει κλίση σε κάποια γωνία α προς την κατεύθυνση της μαγνητικής επαγωγής, η μαγνητική ροή μειώνεται με το συνημίτονο της γωνίας κλίσης της περιοχής. Η μέγιστη τιμή του δημιουργείται όταν η περιοχή είναι κάθετη στη διεισδυτική επαγωγή της. Ф = В S

Η μονάδα μέτρησης της μαγνητικής ροής είναι 1 weber, που προσδιορίζεται από το πέρασμα μιας επαγωγής 1 tesla σε μια περιοχή 1 τετραγωνικού μέτρου.

Σύνδεση ροής

Αυτός ο όρος χρησιμοποιείται για να ληφθεί η συνολική ποσότητα μαγνητικής ροής που παράγεται από έναν ορισμένο αριθμό αγωγών ρεύματος που βρίσκονται μεταξύ των πόλων ενός μαγνήτη.

Για την περίπτωση που το ίδιο ρεύμα I διέρχεται από την περιέλιξη του πηνίου με τον αριθμό των στροφών n, τότε η συνολική (συνδεδεμένη) μαγνητική ροή όλων των στροφών ονομάζεται σύνδεσμος ροής Ψ.

Ψ = n Φ… Η μονάδα μέτρησης της ροής είναι 1 weber.

Πώς σχηματίζεται ένα μαγνητικό πεδίο από ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρικό

Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που αλληλεπιδρά με τα ηλεκτρικά φορτία και τα σώματα με μαγνητικές ροπές είναι ένας συνδυασμός δύο πεδίων:

• ηλεκτρικός;

• μαγνητικός.

Είναι αλληλένδετα, είναι συνδυασμός μεταξύ τους και όταν το ένα αλλάζει με την πάροδο του χρόνου, εμφανίζονται ορισμένες αποκλίσεις στο άλλο. Για παράδειγμα, όταν δημιουργείται ένα εναλλασσόμενο ημιτονοειδές ηλεκτρικό πεδίο σε μια τριφασική γεννήτρια, το ίδιο μαγνητικό πεδίο σχηματίζεται ταυτόχρονα με τα χαρακτηριστικά παρόμοιων εναλλασσόμενων αρμονικών.

Μαγνητικές ιδιότητες ουσιών

Σε σχέση με την αλληλεπίδραση με ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, οι ουσίες χωρίζονται σε:

• αντισιδηρομαγνήτες με ισορροπημένες μαγνητικές ροπές, λόγω των οποίων δημιουργείται πολύ μικρός βαθμός μαγνήτισης του σώματος.

• διαμαγνήτες με την ιδιότητα να μαγνητίζουν το εσωτερικό πεδίο έναντι της δράσης του εξωτερικού. Όταν δεν υπάρχει εξωτερικό πεδίο, τότε οι μαγνητικές τους ιδιότητες δεν εκδηλώνονται.

• παραμαγνήτες με ιδιότητες μαγνήτισης του εσωτερικού πεδίου προς την κατεύθυνση της εξωτερικής δράσης, που έχουν μικρό βαθμό μαγνητισμός;

• σιδηρομαγνητικές ιδιότητες χωρίς εφαρμοσμένο εξωτερικό πεδίο σε θερμοκρασίες κάτω από το σημείο Κιουρί.

• σιδηρομαγνήτες με μη ισορροπημένες μαγνητικές ροπές σε μέγεθος και κατεύθυνση.

Όλες αυτές οι ιδιότητες των ουσιών έχουν βρει διάφορες εφαρμογές στις σύγχρονες τεχνολογίες.

Μαγνητικά κυκλώματα

Ο όρος αυτός ονομάζεται ένα σύνολο διαφορετικών μαγνητικών υλικών από τα οποία διέρχεται μαγνητική ροή.Είναι ανάλογα με τα ηλεκτρικά κυκλώματα και περιγράφονται από τους αντίστοιχους μαθηματικούς νόμους (ολικό ρεύμα, Ohm, Kirchhoff κ.λπ.). Κοίτα - Βασικοί νόμοι της ηλεκτρικής μηχανικής.

Με βάση υπολογισμοί μαγνητικού κυκλώματος όλοι οι μετασχηματιστές, τα επαγωγικά, τα ηλεκτρικά μηχανήματα και πολλές άλλες συσκευές λειτουργούν.

Για παράδειγμα, σε έναν ηλεκτρομαγνήτη που λειτουργεί, η μαγνητική ροή διέρχεται από ένα μαγνητικό κύκλωμα κατασκευασμένο από σιδηρομαγνητικούς χάλυβες και αέρα με έντονες μη σιδηρομαγνητικές ιδιότητες. Ο συνδυασμός αυτών των στοιχείων συνθέτει το μαγνητικό κύκλωμα.

Οι περισσότερες ηλεκτρικές συσκευές έχουν μαγνητικά κυκλώματα στο σχεδιασμό τους. Διαβάστε περισσότερα για αυτό σε αυτό το άρθρο — Μαγνητικά κυκλώματα ηλεκτρικών συσκευών

Διαβάστε επίσης για αυτό το θέμα: Παραδείγματα υπολογισμών μαγνητικού κυκλώματος