Magnetväli ja selle parameetrid, magnetahelad

Termini «magnetväli» all on tavaks mõista teatud energiaruumi, milles avalduvad magnetilise vastastikmõju jõud. Need puudutavad:

• eraldiseisvad ained: ferrimagnetid (metallid - peamiselt malm, raud ja nende sulamid) ja nende ferriitide klass, olenemata olekust;

• liikuvad elektrilaengud.

Neid nimetatakse füüsilisteks kehadeks, millel on ühine elektronide või muude püsimagneti osakeste magnetmoment... Nende vastastikmõju on näha fotol. magnetvälja jooned.

Need moodustuvad pärast püsimagneti toomist papplehe tagaküljele, millel on ühtlane kiht rauast. Pildil on selge põhja- (N) ja lõunapooluse (S) märgistus koos väljajoonte suunaga nende orientatsiooni suhtes: väljapääs põhjapooluselt ja sissepääs lõunapoolusele.

Kuidas tekib magnetväli

Magnetvälja allikad on:

• püsimagnetid;

• mobiilitasud;

• ajas muutuv elektriväli.

Iga lasteaialaps on püsimagnetite tegevusega tuttav.Ta pidi ju juba külmkapile voolima pilte-magneteid, mis on võetud igasuguse hea-parema pakikesest.

Liikuvatel elektrilaengutel on tavaliselt oluliselt suurem magnetvälja energia kui püsimagnetid… Seda tähistatakse ka jõujoontega. Analüüsime nende joonistamise reegleid vooluga I sirge juhtme jaoks.

Magnetvälja joon tõmmatakse tasapinnal, mis on voolu liikumisega risti, nii et igas selle punktis on magnetnõela põhjapoolusele mõjuv jõud suunatud sellele joonele tangentsiaalselt. See loob liikuva laengu ümber kontsentrilised ringid.

Nende jõudude suuna määrab hästi tuntud kruvi või parempoolse kruvi reegel.

kere reegel

Kardaan on vaja asetada koaksiaalselt vooluvektoriga ja pöörata käepidet nii, et kardaani edasiliikumine langeks kokku selle suunaga. Seejärel näidatakse käepideme pööramisega magnetvälja joonte orientatsiooni.

Rõngasjuhis langeb käepideme pöörlev liikumine kokku voolu suunaga ja translatsiooniline liikumine näitab induktsiooni orientatsiooni.

Magnetvälja jooned lahkuvad alati põhjapoolusest ja sisenevad lõunapoolusele. Need jätkuvad magnetis ja neid ei avata kunagi.

Täpsemalt vaata siit: Kuidas kardaani reegel elektrotehnikas töötab

Magnetväljade vastasmõju reeglid

Erinevatest allikatest pärit magnetväljad liidetakse kokku, moodustades saadud välja.

Sel juhul tõmbuvad vastaspoolustega (N - S) magnetid üksteise poole ja samade nimedega (N - N, S - S) - nad tõrjuvad üksteist.Pooluste vastastikuse mõju jõud sõltuvad nendevahelisest kaugusest. Mida lähemale poolused nihutatakse, seda rohkem jõudu tekib.

Magnetvälja põhiomadused

Nad sisaldavad:

• magnetinduktsiooni vektor (V);

• magnetvoog (F);

• vooluühendus (Ψ).

Välja löögi intensiivsust või jõudu hinnatakse magnetinduktsiooni väärtusvektoriga... See määratakse jõu «F» väärtusega, mis tekib voolu «I» läbimisel pikkusega «l ». V = F / (I ∙ l)

Magnetinduktsiooni mõõtühikuks SI-süsteemis on Tesla (füüsiku mälestuseks, kes neid nähtusi uuris ja matemaatiliste meetoditega kirjeldas). Vene tehnilises kirjanduses tähistatakse seda tähega "T" ja rahvusvahelises dokumentatsioonis kasutatakse sümbolit "T".

1 T on sellise ühtlase magnetvoo induktsioon, mis mõjub jõuga 1 njuuton iga pikkuse meetri kohta sirgel juhtmel, mis on risti välja suunaga, kui seda traati läbib 1 amprine vool.

1T = 1 ∙ N / (A ∙ m)

Vektori suund V määratud vasaku käe reegliga.

Kui asetate vasaku käe peopesa magnetvälja nii, et põhjapooluse jõujooned sisenevad peopesale täisnurga all ja asetate neli sõrme juhtmes oleva voolu suunas, näitab väljaulatuv pöial sellele juhtmele mõjuva jõu suund .

Juhul, kui elektrivooluga juht ei asu magnetvälja joontega täisnurga all, on sellele mõjuv jõud võrdeline voolava voolu väärtusega ja juhi pikkuse projektsiooni komponendiga. vool tasapinnal, mis paikneb ristisuunas.

Elektrivoolule mõjuv jõud ei sõltu materjalidest, millest juht on valmistatud, ja selle ristlõike pindalast. Isegi kui seda juhet üldse pole ja liikuvad laengud hakkavad liikuma teises keskkonnas magnetpooluste vahel, ei muutu see jõud kuidagi.

Kui magnetvälja sees on vektoril V kõigis punktides sama suund ja suurus, siis peetakse sellist välja ühtlaseks.

Mis tahes keskkond, millega magnetilised omadused, mõjutab induktsioonivektori V väärtust.

Magnetvoog (F)

Kui arvestada magnetilise induktsiooni läbimist läbi teatud piirkonna S, siis selle piiridega piiratud induktsiooni nimetatakse magnetvooks.

Kui piirkond on magnetinduktsiooni suuna suhtes mingi nurga α all kallutatud, väheneb magnetvoog piirkonna kaldenurga koosinusega. Selle maksimaalne väärtus tekib siis, kui ala on selle läbiva induktsiooniga risti. Ф = В S

Magnetvoo mõõtühik on 1 veeber, mis määratakse 1 tesla induktsiooni läbimise teel läbi 1 ruutmeetri suuruse ala.

Voogesitusühendus

Seda terminit kasutatakse teatud arvu magneti pooluste vahel asuvate voolujuhtide tekitatud magnetvoo koguhulga saamiseks.

Juhul, kui sama vool I läbib keerdude arvuga n mähise mähist, nimetatakse kõigi keerdude kogu (ühendatud) magnetvoogu vooühenduseks Ψ.

Ψ = n Ф… Vooluhulga mõõtühik on 1 veebel.

Kuidas tekib vahelduvast elektrilisest magnetväli

Elektromagnetväli, mis interakteerub elektrilaengute ja magnetmomentidega kehadega, on kahe välja kombinatsioon:

• elektriline;

• magnetiline.

Need on omavahel seotud, on üksteise kombinatsioon ja kui üks aja jooksul muutub, tekivad teises teatud kõrvalekalded. Näiteks kolmefaasilises generaatoris vahelduva sinusoidse elektrivälja loomisel tekib sama magnetväli samaaegselt sarnaste vahelduvate harmooniliste omadustega.

Ainete magnetilised omadused

Seoses interaktsiooniga välise magnetväljaga jagunevad ained:

• tasakaalustatud magnetmomentidega antiferromagnetid, mille tõttu tekib keha väga väike magnetiseerumisaste;

• diamagnetid, millel on omadus magnetiseerida sisemist välja välise mõju vastu. Kui välist välja pole, siis nende magnetilised omadused ei avaldu;

• paramagnetid, mille omadused magnetiseerivad sisevälja välismõju suunas ja millel on väike aste magnetism;

• ferromagnetilised omadused ilma rakendatud välisväljata temperatuuril alla Curie punkti;

• ferrimagnetid, mille magnituudi ja suuna magnetmomendid on tasakaalustamata.

Kõik need ainete omadused on leidnud kaasaegsetes tehnoloogiates mitmesuguseid rakendusi.

Magnetahelad

Seda terminit nimetatakse erinevate magnetiliste materjalide kogumiks, millest läbib magnetvoog.Need on analoogsed elektriahelatega ja neid kirjeldavad vastavad matemaatilised seadused (koguvool, Ohm, Kirchhoff jne). Vaata - Elektrotehnika põhiseadused.

Põhineb magnetahela arvutused kõik trafod, induktiivpoolid, elektrimasinad ja paljud muud seadmed töötavad.

Näiteks töötavas elektromagnetis läbib magnetvoog tugevate mitteferromagnetiliste omadustega ferromagnetilistest terastest ja õhust valmistatud magnetahelat. Nende elementide kombinatsioon moodustab magnetahela.

Enamiku elektriseadmete konstruktsioonis on magnetahelad. Lisateavet selle kohta leiate sellest artiklist - Elektriseadmete magnetahelad

Loe ka sellel teemal: Magnetahela arvutuste näited