Sila magnetického poľa. Magnetizačná sila

Okolo drôtu alebo cievky je vždy elektrický prúd magnetické pole… Magnetické pole permanentného magnetu je spôsobené pohybom elektrónov na ich dráhach v atóme.

Magnetické pole je charakteristické svojou silou. Sila H magnetického poľa je podobná mechanickej pevnosti. Je to vektorová veličina, to znamená, že má veľkosť a smer.

Magnetické pole, teda priestor okolo magnetu, možno znázorniť ako vyplnené magnetickými čiarami, o ktorých sa predpokladá, že vystupujú zo severného pólu magnetu a vstupujú do južného pólu (obr. 1). Tangenty k magnetickej čiare označujú smer intenzity magnetického poľa.

Magnetické pole je silnejšie tam, kde sú magnetické čiary hustejšie (na póloch magnetu alebo vo vnútri cievky s prúdom).

Čím väčší je prúd I a počet závitov ω cievky, tým väčšie je magnetické pole v blízkosti drôtu (alebo vo vnútri cievky).

Sila magnetického poľa H v ktoromkoľvek bode priestoru je tým väčšia, čím väčší je súčin ∙ ω a čím kratšia je dĺžka magnetickej čiary:

H = (I ∙ ω) / l.

Z rovnice vyplýva, že jednotkou na meranie sily magnetického poľa je ampér na meter (A / m).

Pre každú magnetickú čiaru v danom rovnomernom poli sú súčiny H1 ∙ l1 = H2 ∙ l2 = … = H ∙ l = I ∙ ω rovnaké (obr. 1).

Ryža. 1.

Súčin H ∙ l v magnetických obvodoch je podobný napätiu v elektrických obvodoch a nazýva sa magnetické napätie a po celej dĺžke magnetickej indukčnej čiary sa nazýva magnetizačná sila (ns) Fm: Fm = H ∙ l = Ja ∙ ω.

Magnetizačná sila Fm sa meria v ampéroch, ale v technickej praxi sa namiesto názvu ampér používa názov ampérzávit, ktorý zdôrazňuje, že Fm je úmerná prúdu a počtu závitov.

Pre valcovú cievku bez jadra, ktorej dĺžka je oveľa väčšia ako jej priemer (l≫d), možno magnetické pole vo vnútri cievky považovať za rovnomerné, t.j. s rovnakou intenzitou magnetického poľa H v celom vnútornom priestore cievky (obr. 1). Keďže magnetické pole mimo takejto cievky je oveľa slabšie ako v jej vnútri, možno vonkajšie magnetické pole zanedbať a pri výpočte sa predpokladá, že n. c cievka sa rovná súčinu intenzity poľa vo vnútri cievky krát dĺžka cievky.

Polarita magnetického poľa drôtu a prúdovej cievky je určená kardanovým pravidlom. Ak sa pohyb gimbalu dopredu zhoduje so smerom prúdu, potom bude smer otáčania gimbalu indikovať smer magnetických čiar.

Príklady

1. Cievkou s 2000 závitmi tečie prúd 3 A. Čo je n. v. cievky?

Fm = I ∙ ω = 3 ∙ 2000 = 6000 A. Magnetizačná sila cievky je 6000 ampérzávitov.

2. Cievka 2500 závitov by mala mať n. str 10000 A. Aký prúd ním musí prechádzať?

I = Fm / ω = (I ∙ ω) / ω = 10 000/2 500 = 4 A.

3.Cievkou tečie prúd I = 2 A. Koľko závitov musí byť v cievke, aby sa zabezpečilo n. dedina 8000 A?

ω = Fm / I = (I ∙ ω) / I = 8000/2 = 4000 otáčok.

4. Vo vnútri cievky 10 cm dlhej so 100 závitmi je potrebné zabezpečiť silu magnetického poľa H = 4000 A / m. Aký veľký prúd by mala prenášať cievka?

Magnetizačná sila cievky je Fm = H ∙ l = I ∙ ω. Preto 4000 A / m ∙ 0,1 m = I ∙ 100; I = 400/100 = 4 A.

5. Priemer cievky (solenoidu) je D = 20 mm a jej dĺžka je l = 10 cm.Cievka je navinutá z medeného drôtu s priemerom d = 0,4 mm. Aká je intenzita magnetického poľa vo vnútri cievky, ak je zapnutá na 4,5 V?

Počet závitov bez zohľadnenia hrúbky izolácie ω = l∶d = 100∶0,4 = 250 závitov.

Dĺžka slučky π ∙ d = 3,14 ∙ 0,02 m = 0,0628 m.

Dĺžka cievky l1 = 250 ∙ 0,0628 m = 15,7 m.

Aktívny odpor cievky r = ρ ∙ l1 / S = 0,0175 ∙ (4 ∙ 15,7) / (3,14 ∙ 0,16) = 2,2 Ohm.

Prúd I = U / r = 4,5 / 2,2 = 2,045 A ≈ 2 A.

Sila magnetického poľa vo vnútri cievky H = (I ∙ ω) / l = (2 ∙ 250) / 0,1 = 5000 A / m.

6. Určte silu magnetického poľa vo vzdialenosti 1, 2, 5 cm od priameho drôtu, ktorým preteká prúd I = 100 A.

Použime vzorec H ∙ l = I ∙ ω.

Pre priamy drôt ω = 1 a l = 2 ∙ π ∙ r,

odkiaľ H = I / (2 ∙ π ∙ r).

H1 = 100 / (2 ∙ 3,14 ∙ 0,01) = 1590 A/m; H2 = 795 A/m; H3 = 318 A/m.