Magnetické pole a jeho parametre, magnetické obvody

Pod pojmom „magnetické pole“ je zvykom rozumieť určitý energetický priestor, v ktorom sa prejavujú sily magnetickej interakcie. Týkajú sa:

• samostatné látky: ferimagnety (kovy - hlavne liatina, železo a ich zliatiny) a ich trieda feritov bez ohľadu na skupenstvo;

• pohyblivé poplatky za elektrinu.

Nazývajú sa fyzické telesá, ktoré majú spoločný magnetický moment elektrónov alebo iných častíc permanentných magnetov... Ich vzájomné pôsobenie je znázornené na fotografii. magnetické siločiary.

Vznikajú po privedení permanentného magnetu na zadnú stranu kartónového listu s rovnomernou vrstvou železných pilín. Na obrázku je zreteľné označenie severného (S) a južného (S) pólu so smerom siločiar vo vzťahu k ich orientácii: výstup zo severného pólu a vstup na južný pól.

Ako vzniká magnetické pole

Zdroje magnetického poľa sú:

• permanentné magnety;

• mobilné poplatky;

• časovo premenné elektrické pole.

Každé dieťa v škôlke pozná pôsobenie permanentných magnetov.Veď už musel na chladničku vyrezávať obrázky-magnetky, vytiahnuté z balíčkov všelijakých dobrôt.

Elektrické náboje v pohybe majú zvyčajne výrazne vyššiu energiu magnetického poľa ako permanentné magnety… Označuje sa tiež siločiarami. Poďme analyzovať pravidlá pre ich kreslenie pre rovný drôt s prúdom I.

Čiara magnetického poľa je vedená v rovine kolmej na pohyb prúdu tak, že v každom jej bode sila pôsobiaca na severný pól magnetickej strelky smeruje tangenciálne k tejto čiare. To vytvára sústredné kruhy okolo pohybujúceho sa náboja.

Smer týchto síl určuje známe pravidlo skrutky alebo pravej skrutky.

gimlet pravidlo

Je potrebné umiestniť kardan koaxiálne s vektorom prúdu a otočiť rukoväť tak, aby sa pohyb kardanu vpred zhodoval s jeho smerom. Potom bude orientácia magnetických siločiar indikovaná otáčaním rukoväte.

V prstencovom vodiči sa rotačný pohyb rukoväte zhoduje so smerom prúdu a translačný pohyb indikuje orientáciu indukcie.

Magnetické siločiary vždy opúšťajú severný pól a vstupujú do južného pólu. Pokračujú vo vnútri magnetu a nikdy sa neotvoria.

Ďalšie podrobnosti nájdete tu: Ako funguje kardanové pravidlo v elektrotechnike

Pravidlá interakcie magnetických polí

Magnetické polia z rôznych zdrojov sa sčítajú a vytvárajú výsledné pole.

V tomto prípade sa magnety s opačnými pólmi (N - S) navzájom priťahujú a s rovnakými názvami (N - N, S - S) - sa navzájom odpudzujú.Sily interakcie medzi pólmi závisia od vzdialenosti medzi nimi. Čím bližšie sú póly posunuté, tým väčšia sila vzniká.

Základné charakteristiky magnetického poľa

Zahŕňajú:

• vektor magnetickej indukcie (V);

• magnetický tok (F);

• spojenie toku (Ψ).

Intenzita alebo sila dopadu poľa sa odhaduje vektorom hodnoty magnetickej indukcie... Určuje sa hodnotou sily «F» vytvorenej prechádzajúcim prúdom «I» drôtom dĺžky «l ». V= F / (I ∙ l)

Jednotkou merania magnetickej indukcie v sústave SI je Tesla (na pamiatku fyzika, ktorý študoval tieto javy a opísal ich pomocou matematických metód). V ruskej technickej literatúre sa označuje ako „T“ a v medzinárodnej dokumentácii sa používa symbol „T“.

1 T je indukcia takého rovnomerného magnetického toku, ktorý pôsobí silou 1 newton na každý meter dĺžky na rovný drôt kolmý na smer poľa, keď týmto drôtom prechádza prúd 1 ampér.

1T = 1 ∙ N / (A ∙ m)

Smer vektora V určený pravidlom ľavej ruky.

Ak umiestnite dlaň ľavej ruky do magnetického poľa tak, aby siločiary zo severného pólu vstúpili do dlane v pravom uhle a umiestnite štyri prsty v smere prúdu v drôte, potom vyčnievajúci palec bude indikovať smer sily pôsobiacej na tento drôt.

V prípade, že vodič s elektrickým prúdom nebude umiestnený v pravom uhle k siločiaram magnetického poľa, sila naň pôsobiaca bude úmerná hodnote pretekajúceho prúdu a zložke priemetu dĺžky vodiča s. prúd v rovine umiestnenej v kolmom smere.

Sila pôsobiaca na elektrický prúd nezávisí od materiálov, z ktorých je vodič vyrobený, a od plochy jeho prierezu. Aj keď tento drôt vôbec neexistuje a pohybujúce sa náboje sa začnú pohybovať v inom prostredí medzi magnetickými pólmi, táto sila sa nijako nezmení.

Ak má vektor V vo všetkých bodoch vo vnútri magnetického poľa rovnaký smer a veľkosť, potom sa takéto pole považuje za rovnomerné.

Akékoľvek prostredie s magnetické vlastnosti, ovplyvňuje hodnotu indukčného vektora V.

Magnetický tok (F)

Ak vezmeme do úvahy prechod magnetickej indukcie cez určitú oblasť S, potom sa indukcia obmedzená na jej hranice bude nazývať magnetický tok.

Keď je oblasť naklonená pod určitým uhlom α k smeru magnetickej indukcie, magnetický tok klesá s kosínusom uhla sklonu oblasti. Jeho maximálna hodnota sa vytvorí, keď je oblasť kolmá na jeho penetračnú indukciu. Ф = В S

Jednotkou merania magnetického toku je 1 weber, určený prechodom indukcie 1 tesla cez plochu 1 meter štvorcový.

Pripojenie na streamovanie

Tento výraz sa používa na získanie celkového množstva magnetického toku generovaného určitým počtom prúdových vodičov umiestnených medzi pólmi magnetu.

V prípade, že rovnaký prúd I prechádza vinutím cievky s počtom závitov n, potom sa celkový (spojený) magnetický tok všetkých závitov nazýva väzba toku Ψ.

Ψ = n Ф… Jednotkou merania prietoku je 1 weber.

Ako vzniká magnetické pole zo striedavého elektrického

Elektromagnetické pole interagujúce s elektrickými nábojmi a telesami s magnetickými momentmi je kombináciou dvoch polí:

• elektrické;

• magnetické.

Sú navzájom prepojené, sú vzájomnou kombináciou a keď sa jedno časom zmení, v druhom nastanú určité odchýlky. Napríklad pri vytváraní striedavého sínusového elektrického poľa v trojfázovom generátore sa vytvára rovnaké magnetické pole súčasne s charakteristikami podobných striedavých harmonických.

Magnetické vlastnosti látok

V súvislosti s interakciou s vonkajším magnetickým poľom sa látky delia na:

• antiferomagnety s vyváženými magnetickými momentmi, vďaka ktorým sa vytvára veľmi malý stupeň magnetizácie tela;

• diamagnety s vlastnosťou magnetizovať vnútorné pole proti pôsobeniu vonkajšieho. Keď neexistuje žiadne vonkajšie pole, potom sa ich magnetické vlastnosti neprejavia;

• paramagnety s vlastnosťami magnetizácie vnútorného poľa v smere vonkajšieho pôsobenia, ktoré majú malý stupeň magnetizmus;

• feromagnetické vlastnosti bez aplikovaného vonkajšieho poľa pri teplotách pod Curieovým bodom;

• ferimagnety s nevyváženými magnetickými momentmi vo veľkosti a smere.

Všetky tieto vlastnosti látok našli rôzne uplatnenie v moderných technológiách.

Magnetické obvody

Tento pojem sa nazýva súbor rôznych magnetických materiálov, ktorými prechádza magnetický tok.Sú analogické s elektrickými obvodmi a sú opísané príslušnými matematickými zákonmi (celkový prúd, Ohm, Kirchhoff atď.). Pozri - Základné zákony elektrotechniky.

Na základe výpočty magnetických obvodov všetky transformátory, tlmivky, elektrické stroje a mnohé ďalšie zariadenia fungujú.

Napríklad v pracovnom elektromagnete prechádza magnetický tok magnetickým obvodom vyrobeným z feromagnetických ocelí a vzduchu s výraznými neferomagnetickými vlastnosťami. Kombinácia týchto prvkov tvorí magnetický obvod.

Väčšina elektrických zariadení má vo svojom dizajne magnetické obvody. Prečítajte si o tom viac v tomto článku — Magnetické obvody elektrických zariadení

Prečítajte si aj na túto tému: Príklady výpočtov magnetických obvodov