O magnetickom poli, solenoidoch a elektromagnetoch

Magnetické pole elektrického prúdu

Magnetické pole nevytvára len prirodzené alebo umelé permanentné magnety, ale aj vodič, ak ním prechádza elektrický prúd. Preto existuje spojenie medzi magnetickými a elektrickými javmi.

Nie je ťažké uistiť sa, že okolo drôtu, ktorým preteká prúd, sa vytvorí magnetické pole. Umiestnite rovný drôt cez pohyblivú magnetickú ihlu rovnobežne s ňou a prejdite cez ňu elektrický prúd. Šípka zaujme polohu kolmo na drôt.

Aké sily môžu spôsobiť otáčanie magnetickej strelky? Je zrejmé, že sila magnetického poľa vytvoreného okolo drôtu. Vypnite napájanie a magnetická ihla sa vráti do svojej normálnej polohy. To naznačuje, že keď je prúd vypnutý, magnetické pole drôtu tiež zmizne.

Elektrický prúd prechádzajúci drôtom teda vytvára magnetické pole. Ak chcete zistiť, ktorým smerom sa magnetická strelka vychýli, použite pravidlo pravej ruky.Ak položíte pravú ruku na drôt dlaňou nadol tak, aby sa smer prúdu zhodoval so smerom prstov, potom ohnutý palec ukáže smer vychýlenia severného pólu magnetickej ihly umiestnenej pod drôtom. . Pomocou tohto pravidla a poznania polarity šípky môžete tiež určiť smer prúdu v drôte.

Priamočiare drôtové magmatické pole má tvar sústredných kružníc. Ak položíte pravú ruku na drôt dlaňou nadol, aby prúd tiekol z prstov, tak ohnutý palec bude ukazovať na severný pól magnetickej ihly.Takéto pole sa nazýva kruhové magnetické pole.

Smer siločiar kruhového poľa závisí od smery elektrického prúdu vo vodiči a určuje sa takzvaným kardanovým pravidlom. Ak je kardan mentálne skrútený v smere prúdu, potom sa smer otáčania jeho rukoväte zhoduje so smerom magnetických siločiar poľa. Použitím tohto pravidla môžete zistiť smer prúdu v drôte, ak poznáte smer siločiar poľa vytvoreného týmto prúdom.

Ak sa vrátime k experimentu s magnetickou ihlou, môžete sa uistiť, že je vždy umiestnená severným koncom v smere magnetických siločiar.

Okolo priameho drôtu, ktorým prechádza elektrický prúd, teda vzniká magnetické pole. Má tvar sústredných kruhov a nazýva sa kruhové magnetické pole.

Podrážky atď. Magnetické pole solenoidu

Okolo akéhokoľvek drôtu bez ohľadu na jeho tvar vzniká magnetické pole za predpokladu, že drôtom preteká elektrický prúd.

V elektrotechnike sa zaoberáme rôzne typy cievokpozostávajúce z množstva zákrut.Aby sme preskúmali magnetické pole cievky, ktorá nás zaujíma, najprv zvážme, aký tvar má magnetické pole jedného závitu.

Predstavte si zvitok hrubého drôtu, ktorý prechádza cez kus kartónu a je pripojený k zdroju energie. Pri prechode elektrického prúdu cievkou sa okolo každej jednotlivej časti cievky vytvorí kruhové magnetické pole. Podľa pravidla «gimbal» je ľahké určiť, že siločiary magnetického poľa vo vnútri slučky majú rovnaký smer (k nám alebo od nás, v závislosti od smeru prúdu v slučke) a vychádzajú z jednej strany. slučky a vstupujú z druhej strany Séria takýchto cievok vo forme špirály je takzvaný solenoid (cievka).

Magnetické pole sa vytvára okolo solenoidu, keď ním prechádza prúd. Získava sa ako výsledok sčítania magnetických polí každého závitu a tvarom pripomína magnetické pole priamočiareho magnetu. Magnetické siločiary solenoidu, ako pri priamočiarom magnete, opúšťajú jeden koniec solenoidu a vracajú sa na druhý. Vo vnútri solenoidu majú rovnaký smer. Konce solenoidu sú teda polarizované. Koniec, z ktorého elektrické vedenia vychádzajú, je severný pól solenoidu a koniec, z ktorého elektrické vedenia vstupujú, je jeho južný pól.

Solenoidové póly možno určiť pravidlom pravej ruky, ale na to musíte poznať smer prúdu v jeho otáčkach. Ak položíte pravú ruku na solenoid, dlaňou nadol, aby prúd tiekol z prstov, tak ohnutý palec bude smerovať k severnému pólu solenoidu... Z tohto pravidla vyplýva, že polarita solenoidu závisí o smere prúdu v ňom.V praxi sa to dá ľahko overiť privedením magnetickej ihly k jednému z pólov elektromagnetu a následnej zmene smeru prúdu v elektromagnete. Šípka sa okamžite otočí o 180 °, to znamená, že ukáže, že póly solenoidu sa zmenili.

Solenoid má schopnosť ťahať pľúca.duseful objekty. Ak je vo vnútri solenoidu umiestnená oceľová tyč, po určitom čase sa pod vplyvom magnetického poľa solenoidu tyč zmagnetizuje. Táto metóda sa používa vo výrobe permanentné magnety.

Elektromagnety

Elektromagnet je cievka (solenoid) so železným jadrom umiestneným vo vnútri. Tvary a veľkosti elektromagnetov sú rôzne, ale všeobecná štruktúra všetkých z nich je rovnaká.

Cievka elektromagnetu je rám vyrobený najčastejšie z lepenky alebo vlákna a má rôzne tvary v závislosti od účelu elektromagnetu. Na ráme je v niekoľkých vrstvách navinutý drôt s medenou izoláciou - cievka elektromagnetu. Má rôzny počet závitov a je vyrobený z drôtu rôznych priemerov, v závislosti od účelu elektromagnetu.

Na ochranu izolácie cievky pred mechanickým poškodením je cievka pokrytá jednou alebo viacerými vrstvami papiera alebo iného izolačného materiálu. Začiatok a koniec vinutia sú vyvedené a pripojené k výstupným svorkám upevneným na ráme alebo k pružným vodičom s ušami na koncoch.

Cievka elektromagnetu je namontovaná na jadre z mäkkého, žíhaného železa alebo zliatin železa s kremíkom, niklom a pod. Toto železo má najmenej zvyškov magnetizmus... Jadrá sa najčastejšie vyrábajú z tenkých plechov, navzájom odizolovaných.Tvary jadra môžu byť rôzne, v závislosti od účelu elektromagnetu.

Ak cez cievku elektromagnetu prechádza elektrický prúd, potom sa okolo cievky vytvorí magnetické pole, ktoré zmagnetizuje jadro. Keďže jadro je vyrobené z mäkkého železa, okamžite sa zmagnetizuje. Ak potom vypnete prúd, magnetické vlastnosti jadra tiež rýchlo zmiznú a prestane byť magnetom. Póly elektromagnetu, podobne ako solenoid, sú určené pravidlom pravej ruky. Ak je v cievke elektromagnetu andgmEat smer prúdu, potom sa polarita elektromagnetu zodpovedajúcim spôsobom zmení.

Pôsobenie elektromagnetu je podobné ako pri permanentnom magnete. Medzi nimi je však veľký rozdiel. Permanentný magnet je vždy magnetický a elektromagnet - iba vtedy, keď cez jeho cievku prechádza elektrický prúd.

Okrem toho je príťažlivá sila permanentného magnetu nezmenená, pretože magnetický tok permanentného magnetu je nezmenený. Príťažlivá sila elektromagnetu nie je konštantná.Ten istý elektromagnet môže mať rôznu gravitáciu. Príťažlivá sila akéhokoľvek magnetu závisí od veľkosti jeho magnetického toku.

Príťažlivosť bahnového elektromagnetu, a teda aj jeho magnetický tok, závisí od veľkosti prúdu prechádzajúceho cievkou tohto elektromagnetu. Čím väčší prúd, tým väčšia sila priťahovania elektromagnetu a naopak čím menší je prúd v cievke elektromagnetu, tým menšou silou k sebe magnetické telesá priťahuje.

Ale pre elektromagnety rôzneho dizajnu a veľkosti závisí sila ich príťažlivosti nielen od veľkosti prúdu v cievke.Ak napríklad vezmeme dva elektromagnety rovnakého zariadenia a veľkosti, ale jeden s malým počtom cievok a druhý s oveľa väčším počtom, potom je ľahké vidieť, že pri rovnakom prúde je sila príťažlivosti to druhé bude oveľa väčšie. V skutočnosti, čím väčší je počet cievok, tým väčšie je pri danom prúde magnetické pole vytvorené okolo tejto cievky, pretože pozostáva z magnetických polí každého závitu. To znamená, že magnetický tok elektromagnetu a tým aj sila jeho príťažlivosti bude tým väčšia, čím väčší bude počet závitov cievky.

Existuje ďalší dôvod, ktorý ovplyvňuje veľkosť magnetického toku elektromagnetu. To je kvalita jeho magnetického obvodu. Magnetický obvod je dráha, po ktorej sa uzatvára magnetický tok. Magnetický obvod má určitý magnetický odpor... Magnetický odpor závisí od magnetickej permeability média, ktorým prechádza magnetický tok. Čím väčšia je magnetická permeabilita tohto média, tým nižší je jeho magnetický odpor.

Keďže mmagnetická permeabilita feromagnetických telies (železo, oceľ) je mnohonásobne väčšia ako magnetická permeabilita vzduchu, preto je výhodnejšie vyrábať elektromagnety tak, aby ich magnetický obvod neobsahoval vzduchové sekcie. Súčin sily prúdu a počtu závitov cievky elektromagnetu sa nazýva magnetomotorická sila... Magnetomotorická sila sa meria počtom ampérzávitov.

Napríklad cievkou elektromagnetu preteká prúd 50 mA s 1200 otáčkami. Magnetomotorická sila takéhoto elektromagnetu rovná 0,05 NS 1200 = 60 ampérov.

Pôsobenie magnetomotorickej sily je podobné pôsobeniu elektromotorickej sily v elektrickom obvode. Rovnako ako EMF je príčinou elektrického prúdu, magnetomotorická sila vytvára magnetický tok v elektromagnete. Rovnako ako v elektrickom obvode, keď sa EMF zvyšuje, hodnota prúdu sa zvyšuje, tak v magnetickom obvode, keď sa zvyšuje magnetomotorická sila, magnetický tok sa zvyšuje.

Pôsobenie magnetického odporu podobné pôsobeniu odporu elektrického obvodu. Tak ako pri zvyšovaní odporu elektrického obvodu klesá prúd, tak v magnetickom obvode spôsobuje zvýšenie magnetického odporu zníženie magnetického toku.

Závislosť magnetického toku elektromagnetu od magnetomotorickej sily a jeho magnetického odporu možno vyjadriť vzorcom podobným vzorcu Ohmovho zákona: magnetomotorická sila = (magnetický tok / reluktancia)

Magnetický tok sa rovná magnetomotorickej sile delenej reluktanciou.

Počet závitov cievky a magnetický odpor pre každý elektromagnet je konštantná hodnota. Preto sa magnetický tok daného elektromagnetu mení len so zmenou prúdu pretekajúceho cievkou. Pretože sila príťažlivosti elektromagnetu je určená jeho magnetickým tokom, na zvýšenie (alebo zníženie) sily príťažlivosti elektromagnetu je potrebné zodpovedajúcim spôsobom zvýšiť (alebo znížiť) prúd v jeho cievke.

Polarizovaný elektromagnet

Polarizovaný elektromagnet je spojenie permanentného magnetu s elektromagnetom. Je usporiadaný tak.Na póly permanentného magnetu sú pripevnené takzvané predĺženia tyčí z mäkkého železa.Každý pól slúži ako elektromagnetické jadro, na ktorom je umiestnená cievka s cievkou. Obe cievky sú zapojené do série.

Pretože pólové nástavce sú priamo spojené s pólmi permanentného magnetu, majú magnetické vlastnosti aj pri absencii prúdu v cievkach; zároveň je ich príťažlivá sila nezmenená a je určená magnetickým tokom permanentného magnetu.

Pôsobenie polarizovaného elektromagnetu spočíva v tom, že ako prúd preteká jeho cievkami, sila príťažlivosti jeho pólov sa zvyšuje alebo znižuje v závislosti od veľkosti a smeru prúdu v cievkach. Táto vlastnosť polarizovaného elektromagnetu je založená na pôsobení elektromagnetické polarizované relé a iné elektrické zariadenia.

Pôsobenie magnetického poľa na vodič s prúdom

Ak je drôt umiestnený v magnetickom poli tak, že je kolmý na siločiary a cez tento drôt prechádza elektrický prúd, drôt sa začne pohybovať a bude magnetickým poľom tlačený.

V dôsledku interakcie magnetického poľa s elektrickým prúdom sa vodič začne pohybovať, to znamená, že elektrická energia sa premieňa na mechanickú energiu.

Sila, ktorou je drôt odpudzovaný magnetickým poľom, závisí od veľkosti magnetického toku magnetu, prúdu v drôte a dĺžky tej časti drôtu, ktorú siločiary pretínajú. Smer pôsobenia tejto sily, teda smer pohybu vodiča, závisí od smeru prúdu vo vodiči a je určený pravidlom ľavej ruky.

Ak držíte dlaň ľavej ruky tak, aby do nej vstupovali čiary magnetického poľa a vystreté štyri prsty sú otočené v smere prúdu vo vodiči, potom ohnutý palec bude ukazovať smer pohybu vodiča ... Pri uplatňovaní tohto pravidla musíte pamätať na to, že siločiary siahajú od severného pólu magnetu.