Magnetfältet och dess parametrar, magnetiska kretsar

Under termen "magnetfält" är det vanligt att förstå ett visst energirum där krafterna av magnetisk interaktion manifesteras. De handlar om:

• separata ämnen: ferrimagneter (metaller - främst gjutjärn, järn och deras legeringar) och deras klass av ferriter, oavsett tillstånd;

• rörliga laddningar av el.

De kallas fysiska kroppar som har ett gemensamt magnetiskt moment av elektroner eller andra partiklar av permanentmagneter... Deras interaktion visas på bilden. magnetiska fältlinjer.

De bildas efter att ha fört en permanent magnet på baksidan av en kartong med ett jämnt lager av järnspån. Bilden visar en tydlig markering av nord (N) och syd (S) polerna med fältlinjernas riktning relativt deras orientering: utgången från nordpolen och ingången till sydpolen.

Hur ett magnetfält skapas

Källorna till magnetfältet är:

• permanentmagneter;

• mobilladdningar;

• tidsvarierande elektriskt fält.

Varje barn på dagis är bekant med verkan av permanentmagneter.När allt kommer omkring var han redan tvungen att skulptera bilder-magneter, tagna från paket med alla typer av godsaker, på kylskåpet.

Elektriska laddningar i rörelse har vanligtvis betydligt högre magnetfältsenergi än permanentmagneter… Det betecknas också med kraftlinjer. Låt oss analysera reglerna för deras ritning för en rak tråd med ström I.

Magnetfältets linje dras i ett plan vinkelrätt mot strömmens rörelse, så att kraften som verkar på den magnetiska nålens nordpol vid var och en av dess punkter riktas tangentiellt mot denna linje. Detta skapar koncentriska cirklar runt den rörliga laddningen.

Riktningen för dessa krafter bestäms av den välkända skruv- eller högerskruvregeln.

gimlet regel

Det är nödvändigt att placera kardans koaxial med strömvektorn och vrida handtaget så att kardans framåtrörelse sammanfaller med dess riktning. Då kommer orienteringen av magnetfältslinjerna att indikeras genom att vrida på handtaget.

I en ringledare sammanfaller handtagets rotationsrörelse med strömriktningen, och translationsrörelsen indikerar orienteringen av induktionen.

Magnetiska fältlinjer lämnar alltid nordpolen och går in i sydpolen. De fortsätter inuti magneten och öppnas aldrig.

Se här för mer information: Hur kardanregeln fungerar inom elektroteknik

Regler för interaktion mellan magnetiska fält

Magnetiska fält från olika källor lägger ihop för att bilda det resulterande fältet.

I det här fallet attraheras magneter med motsatta poler (N — S) till varandra, och med samma namn (N — N, S — S) — stöter de bort varandra.Samverkanskrafterna mellan polerna beror på avståndet mellan dem. Ju närmare polerna förskjuts, desto mer kraft genereras.

Grundläggande egenskaper hos magnetfältet

De inkluderar:

• magnetisk induktionsvektor (V);

• magnetiskt flöde (F);

• flödeskoppling (Ψ).

Intensiteten eller kraften av fältets anslag uppskattas av värdevektorn för den magnetiska induktionen... Den bestäms av värdet på kraften «F» som skapas av strömmen «I» genom en tråd med längden «l ». V= F / (I ∙ l)

Måttenheten för magnetisk induktion i SI-systemet är Tesla (till minne av fysikern som studerade dessa fenomen och beskrev dem med matematiska metoder). I rysk teknisk litteratur betecknas det som "T", och i internationell dokumentation antas symbolen "T".

1 T är induktionen av ett sådant likformigt magnetiskt flöde som verkar med en kraft av 1 newton för varje längdmeter på en rak tråd vinkelrät mot fältets riktning när en ström på 1 ampere passerar genom den tråden.

1T = 1 ∙ N / (A ∙ m)

Vektorriktning V bestäms av vänsterhandsregeln.

Om du placerar din vänstra hand i ett magnetfält så att kraftlinjerna från nordpolen kommer in i handflatan i rät vinkel och placerar fyra fingrar i riktning mot strömmen i tråden, kommer den utskjutande tummen att indikera riktningen för kraften som verkar på den tråden.

I händelse av att ledaren med en elektrisk ström inte är placerad i rät vinkel mot magnetfältslinjerna, kommer kraften som verkar på den att vara proportionell mot värdet av strömmen som flyter och komponenten i projektionen av ledarens längd med en ström på ett plan beläget i en vinkelrät riktning.

Kraften som verkar på en elektrisk ström beror inte på de material som ledaren är gjord av och dess tvärsnittsarea. Även om denna tråd inte existerar alls och de rörliga laddningarna börjar röra sig i en annan miljö mellan de magnetiska polerna, kommer denna kraft inte att förändras på något sätt.

Om vektorn V vid alla punkter inne i magnetfältet har samma riktning och storlek, anses ett sådant fält vara enhetligt.

Vilken miljö som helst med magnetiska egenskaper, påverkar värdet på induktionsvektorn V.

Magnetiskt flöde (F)

Om vi ​​betraktar passagen av magnetisk induktion genom ett visst område S, kommer induktionen begränsad till dess gränser att kallas magnetiskt flöde.

När området lutar i någon vinkel a mot riktningen för magnetisk induktion, minskar det magnetiska flödet med cosinus för områdets lutningsvinkel. Dess maximala värde skapas när området är vinkelrätt mot dess penetrerande induktion. Ф = В S

Måttenheten för magnetiskt flöde är 1 weber, bestäms av passagen av en induktion av 1 tesla genom ett område på 1 kvadratmeter.

Streaminganslutning

Denna term används för att erhålla den totala mängden magnetiskt flöde som genereras av ett visst antal strömledare placerade mellan polerna på en magnet.

För det fall när samma ström I passerar genom lindningen av spolen med antalet varv n, då kallas det totala (anslutna) magnetiska flödet för alla varv flödeslänkningen Ψ.

Ψ = n Ф… Enheten för flödesmätning är 1 weber.

Hur ett magnetfält bildas från en växelström

Det elektromagnetiska fältet som interagerar med elektriska laddningar och kroppar med magnetiska moment är en kombination av två fält:

• elektrisk;

• magnetisk.

De är sammankopplade, de är en kombination av varandra, och när den ena förändras över tid uppstår vissa avvikelser hos den andra. Till exempel, när man skapar ett alternerande sinusformat elektriskt fält i en trefasgenerator, bildas samma magnetfält samtidigt med egenskaperna hos liknande alternerande övertoner.

Ämnes magnetiska egenskaper

I samband med interaktionen med ett externt magnetfält delas ämnen in i:

• antiferromagneter med balanserade magnetiska moment, på grund av vilka en mycket liten grad av magnetisering av kroppen skapas;

• diamagneter med egenskapen att magnetisera det inre fältet mot verkan av det yttre. När det inte finns något yttre fält, manifesteras inte deras magnetiska egenskaper;

• paramagneter med egenskaperna att magnetisera det inre fältet i riktning mot den yttre verkan, som har en liten grad magnetism;

• ferromagnetiska egenskaper utan ett pålagt yttre fält vid temperaturer under Curie-punkten;

• ferrimagneter med obalanserade magnetiska moment i storlek och riktning.

Alla dessa egenskaper hos ämnen har hittat olika tillämpningar i modern teknik.

Magnetiska kretsar

Denna term kallas en uppsättning olika magnetiska material som ett magnetiskt flöde passerar genom. De är analoga med elektriska kretsar och beskrivs av motsvarande matematiska lagar (totalström, Ohm, Kirchhoff, etc.). Se - Grundläggande lagar för elektroteknik.

Baserad magnetiska kretsberäkningar alla transformatorer, induktorer, elektriska maskiner och många andra enheter fungerar.

Till exempel, i en fungerande elektromagnet, passerar det magnetiska flödet genom en magnetisk krets gjord av ferromagnetiska stål och luft med uttalade icke-ferromagnetiska egenskaper. Kombinationen av dessa element utgör den magnetiska kretsen.

De flesta elektriska enheter har magnetiska kretsar i sin design. Läs mer om det i den här artikeln - Magnetiska kretsar av elektriska apparater

Läs även om detta ämne: Exempel på magnetkretsberäkningar