Magnetické pole a jeho parametry, magnetické obvody

Pod pojmem «magnetické pole» je zvykem rozumět určitý energetický prostor, ve kterém se projevují síly magnetické interakce. Týkají se:

• samostatné látky: ferimagnetika (kovy - především litina, železo a jejich slitiny) a jejich třída feritů bez ohledu na skupenství;

• pohyblivé poplatky za elektřinu.

Říká se jim fyzická tělesa, která mají společný magnetický moment elektronů nebo jiných částic permanentních magnetů... Jejich vzájemné působení je znázorněno na fotografii. magnetické siločáry.

Vznikají po přivedení permanentního magnetu na zadní stranu kartonového listu s rovnoměrnou vrstvou železných pilin. Na obrázku je zřetelné označení severního (N) a jižního (S) pólu se směrem siločar vzhledem k jejich orientaci: výstup ze severního pólu a vstup na jižní pól.

Jak vzniká magnetické pole

Zdroje magnetického pole jsou:

• permanentní magnety;

• mobilní poplatky;

• časově proměnlivé elektrické pole.

Každé dítě ve školce zná působení permanentních magnetů.Koneckonců, už musel vyřezávat obrázky-magnety, vytažené z balíčků nejrůznějších dobrot, na lednici.

Elektrické náboje v pohybu mají obvykle výrazně vyšší energii magnetického pole než permanentní magnety… Je také označena siločárami. Pojďme analyzovat pravidla pro jejich kreslení pro přímý drát s proudem I.

Čára magnetického pole je vedena v rovině kolmé na pohyb proudu tak, že v každém jejím bodě síla působící na severní pól magnetické střelky směřuje tečně k této čáře. To vytváří soustředné kruhy kolem pohybujícího se náboje.

Směr těchto sil je určen známým pravidlem šroubu nebo pravého šroubu.

gimlet pravidlo

Je nutné umístit kardan koaxiálně s vektorem proudu a otočit rukojetí tak, aby dopředný pohyb kardanu souhlasil s jeho směrem. Poté se otočením rukojeti ukáže orientace magnetických siločar.

V prstencovém vodiči se rotační pohyb rukojeti shoduje se směrem proudu a translační pohyb udává orientaci indukce.

Magnetické siločáry vždy opouštějí severní pól a vstupují do jižního pólu. Pokračují uvnitř magnetu a nikdy se neotevřou.

Další podrobnosti naleznete zde: Jak funguje kardanové pravidlo v elektrotechnice

Pravidla interakce magnetických polí

Magnetická pole z různých zdrojů se sčítají a vytvářejí výsledné pole.

V tomto případě jsou magnety s opačnými póly (N — S) k sobě přitahovány a se stejnými názvy (N — N, S — S) — se navzájem odpuzují.Síly vzájemného působení mezi póly závisí na vzdálenosti mezi nimi. Čím blíže jsou póly posunuty, tím větší síla vzniká.

Základní charakteristiky magnetického pole

Obsahují:

• vektor magnetické indukce (V);

• magnetický tok (F);

• propojení toku (Ψ).

Intenzita nebo síla dopadu pole se odhaduje vektorem hodnoty magnetické indukce... Je určena hodnotou síly «F» vytvořené procházejícím proudem «I» drátem délky «l ». V= F / (I ∙ l)

Jednotkou měření magnetické indukce v soustavě SI je Tesla (na památku fyzika, který tyto jevy studoval a popsal je pomocí matematických metod). V ruské technické literatuře je označen jako „T“ a v mezinárodní dokumentaci je převzat symbol „T“.

1 T je indukce takového rovnoměrného magnetického toku, který působí silou 1 newton na každý metr délky na přímý drát kolmý ke směru pole, když tímto drátem prochází proud 1 ampér.

1T = 1 ∙ N / (A ∙ m)

Směr vektoru V určený pravidlem levé ruky.

Pokud umístíte dlaň své levé ruky do magnetického pole tak, aby siločáry ze severního pólu vstupovaly do dlaně v pravém úhlu a umístíte čtyři prsty ve směru proudu v drátu, pak vyčnívající palec bude indikovat směr síly působící na ten drát .

V případě, že vodič s elektrickým proudem nebude umístěn v pravém úhlu k siločarám magnetického pole, bude na něj působící síla úměrná hodnotě protékajícího proudu a složce průmětu délky vodiče s. proud v rovině umístěné v kolmém směru.

Síla působící na elektrický proud nezávisí na materiálech, ze kterých je vodič vyroben, a na jeho průřezu. I když tento drát vůbec neexistuje a pohybující se náboje se začnou pohybovat v jiném prostředí mezi magnetickými póly, tato síla se nijak nezmění.

Pokud má vektor V uvnitř magnetického pole ve všech bodech stejný směr a velikost, pak je takové pole považováno za rovnoměrné.

Jakékoli prostředí s magnetické vlastnosti, ovlivňuje hodnotu indukčního vektoru V.

Magnetický tok (F)

Uvažujeme-li průchod magnetické indukce určitou oblastí S, pak indukci omezenou na její hranice budeme nazývat magnetický tok.

Když je oblast nakloněna pod určitým úhlem α ke směru magnetické indukce, magnetický tok klesá s kosinusem úhlu sklonu oblasti. Jeho maximální hodnota vzniká, když je plocha kolmá k jeho penetrační indukci. Ф = В S

Jednotkou měření magnetického toku je 1 weber, určený průchodem indukce 1 tesla plochou 1 metr čtvereční.

Streamovací připojení

Tento termín se používá k získání celkového množství magnetického toku generovaného určitým počtem proudových vodičů umístěných mezi póly magnetu.

Pro případ, kdy stejný proud I prochází vinutím cívky s počtem závitů n, pak se celkový (spojený) magnetický tok všech závitů nazývá vazba toku Ψ.

Ψ = n Ф… Jednotkou měření průtoku je 1 weber.

Jak vzniká magnetické pole ze střídavého elektrického

Elektromagnetické pole interagující s elektrickými náboji a tělesy s magnetickými momenty je kombinací dvou polí:

• elektrický;

• magnetický.

Jsou vzájemně propojené, jsou vzájemnou kombinací, a když se jedno v čase mění, dochází u druhého k určitým odchylkám. Například při vytváření střídavého sinusového elektrického pole v třífázovém generátoru se vytváří stejné magnetické pole současně s charakteristikami podobných střídavých harmonických.

Magnetické vlastnosti látek

V souvislosti s interakcí s vnějším magnetickým polem se látky dělí na:

• antiferomagnetika s vyváženými magnetickými momenty, díky nimž se vytváří velmi malý stupeň magnetizace těla;

• diamagnety s vlastností magnetizace vnitřního pole proti působení vnějšího. Když není žádné vnější pole, pak se jejich magnetické vlastnosti neprojevují;

• paramagnety s vlastnostmi magnetizace vnitřního pole ve směru vnějšího působení, které mají malý stupeň magnetismus;

• feromagnetické vlastnosti bez aplikovaného vnějšího pole při teplotách pod Curieovým bodem;

• ferrimagnety s nevyváženými magnetickými momenty ve velikosti a směru.

Všechny tyto vlastnosti látek našly různé uplatnění v moderních technologiích.

Magnetické obvody

Tento pojem se nazývá soubor různých magnetických materiálů, kterými prochází magnetický tok.Jsou obdobou elektrických obvodů a jsou popsány příslušnými matematickými zákony (celkový proud, Ohm, Kirchhoff atd.). Dívej se - Základní zákony elektrotechniky.

Na základě výpočty magnetických obvodů všechny transformátory, induktory, elektrické stroje a mnoho dalších zařízení fungují.

Například v pracovním elektromagnetu prochází magnetický tok magnetickým obvodem vyrobeným z feromagnetických ocelí a vzduchu s výraznými neferomagnetickými vlastnostmi. Kombinace těchto prvků tvoří magnetický obvod.

Většina elektrických zařízení má ve svém designu magnetické obvody. Přečtěte si o tom více v tomto článku — Magnetické obvody elektrických zařízení

Přečtěte si také na toto téma: Příklady výpočtů magnetických obvodů