Síla magnetického pole. Magnetizační síla

Kolem drátu nebo cívky je vždy elektrický proud magnetické pole… Magnetické pole permanentního magnetu je způsobeno pohybem elektronů na jejich drahách v atomu.

Magnetické pole je charakteristické svou silou. Síla H magnetického pole je podobná mechanické pevnosti. Je to vektorová veličina, to znamená, že má velikost a směr.

Magnetické pole, tedy prostor kolem magnetu, lze znázornit jako vyplněné magnetickými čarami, o kterých se předpokládá, že vycházejí ze severního pólu magnetu a vstupují do jižního pólu (obr. 1). Tečny k magnetické linii udávají směr intenzity magnetického pole.

Magnetické pole je silnější tam, kde jsou magnetické čáry hustší (na pólech magnetu nebo uvnitř cívky s proudem).

Čím větší je proud I a počet závitů ω cívky, tím větší je magnetické pole v blízkosti drátu (nebo uvnitř cívky).

Síla magnetického pole H v libovolném bodě prostoru je tím větší, čím větší je součin ∙ ω a čím kratší je délka magnetické čáry:

H = (I ∙ ω) / l.

Z rovnice vyplývá, že jednotkou pro měření síly magnetického pole je ampér na metr (A / m).

Pro každou magnetickou čáru v daném rovnoměrném poli jsou součiny H1 ∙ l1 = H2 ∙ l2 = … = H ∙ l = I ∙ ω stejné (obr. 1).

Rýže. 1.

Součin H ∙ l v magnetických obvodech je podobný napětí v elektrických obvodech a nazývá se magnetické napětí a po celé délce magnetické indukční čáry se nazývá magnetizační síla (ns) Fm: Fm = H ∙ l = Já ∙ ω.

Magnetizační síla Fm se měří v ampérech, ale v technické praxi se místo názvu ampér používá název ampérzávit, který zdůrazňuje, že Fm je úměrná proudu a počtu závitů.

U válcové cívky bez jádra, jejíž délka je mnohem větší než její průměr (l≫d), lze magnetické pole uvnitř cívky považovat za rovnoměrné, tzn. se stejnou intenzitou magnetického pole H v celém vnitřním prostoru cívky (obr. 1). Protože magnetické pole vně takové cívky je mnohem slabší než uvnitř, lze vnější magnetické pole zanedbat a ve výpočtu se předpokládá, že n. c cívky se rovná součinu intenzity pole uvnitř cívky krát délka cívky.

Polarita magnetického pole drátu a proudové cívky je určena kardanovým pravidlem. Pokud se pohyb kardanu vpřed shoduje se směrem proudu, pak směr otáčení rukojeti kardanu bude udávat směr magnetických čar.

Příklady

1. Cívkou o 2000 závitech protéká proud 3 A. Co je n. v. cívky?

Fm = I ∙ ω = 3 ∙ 2000 = 6000 A. Magnetizační síla cívky je 6000 ampérzávitů.

2. Cívka o 2500 závitech by měla mít n. str. 10000 A. Jaký proud jím musí protékat?

I = Fm / ω = (I ∙ ω) / ω = 10000/2500 = 4 A.

3.Cívkou protéká proud I = 2 A. Kolik závitů musí být v cívce, aby poskytla n? vesnice 8000 A?

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

4. Uvnitř cívky o délce 10 cm se 100 závity je nutné zajistit sílu magnetického pole H = 4000 A/m. Jaký proud by měla cívka přenášet?

Magnetizační síla cívky je Fm = H ∙ l = I ∙ ω. Proto 4000 A / m ∙ 0,1 m = I ∙ 100; I = 400/100 = 4 A.

5. Průměr cívky (solenoidu) je D = 20 mm a její délka je l = 10 cm Cívka je navinutá z měděného drátu o průměru d = 0,4 mm. Jaká je síla magnetického pole uvnitř cívky, když je zapnutá na 4,5V?

Počet závitů bez zohlednění tloušťky izolace ω = l∶d = 100∶0,4 = 250 závitů.

Délka smyčky π ∙ d = 3,14 ∙ 0,02 m = 0,0628 m.

Délka návinu l1 = 250 ∙ 0,0628 m = 15,7 m.

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

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

Síla magnetického pole uvnitř cívky H = (I ∙ ω) / l = (2 ∙ 250) / 0,1 = 5000 A/m.

6. Určete sílu magnetického pole ve vzdálenosti 1, 2, 5 cm od přímého drátu, kterým protéká proud I = 100 A.

Použijme vzorec H ∙ l = I ∙ ω.

Pro přímý drát ω = 1 a l = 2 ∙ π ∙ r,

odkud H = I / (2 ∙ π ∙ r).

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