Магнітне поле. Джерела і властивості. Правила та застосування

1. Магнітне поле впливає на:
2. Джерела магнітного поля
3. властивості
4. Правила
5. правило свердлика
6. Правило свердлика для кільця
7. Параметри магнітного поля
8. 1 Тл = 1 х Н / (А х м).
9. магнітний потік
10. Ф = В * S.
11. потокосцепление
12. магнітні властивості
13. Їх поділяють на групи:
14. Розглянуті магнетики також класифікуються ще за двома категоріями:
15. магнітні ланцюга

При підключенні до двох паралельних провідників електричного струму, вони будуть притягатися або відштовхуватися, в залежності від напрямку (полярності) підключеного струму. Це пояснюється явищем виникнення матерії особливого роду навколо цих провідників. Ця матерія називається магнітне поле (МП). Магнітної силою називається сила, з якою провідники діють один на одного.

Теорія магнетизму виникла ще в давнину, в античної цивілізації Азії. У Магнезії в горах знайшли особливу породу, шматки якої могли притягатися між собою. За назвою місця цю породу назвали «Магнетик». Стрижневий магніт містить два полюси. На полюсах особливо сильно виявляються його магнітні властивості.

Магніт, що висить на нитці, своїми полюсами буде показувати сторони горизонту. Його полюса будуть повернені на північ і південь. На такому принципі діє пристрій компаса. Різнойменні полюси двох магнітів притягуються, а однойменні відштовхуються.

Вчені виявили, що намагнічена стрілка, що знаходиться біля провідника, відхиляється при проходженні по ньому електричного струму. Це говорить про те, що навколо нього утворюється МП.

Магнітне поле впливає на:

• Переміщаються електричні заряди.
• Речовини, звані феромагнетиками: залізо, чавун, їх сплави.

Постійні магніти - тіла, що мають загальний магнітний момент заряджених частинок (електронів).

1 - Південний полюс магніту
2 - Північний полюс магніту
3 - МП на прикладі металевих тирси
4 - Напрямок магнітного поля

Силові лінії з'являються при наближенні постійного магніту до паперового аркуша, на який насипано шар залізної тирси. На малюнку чітко видно місця полюсів з орієнтованими силовими лініями.

Джерела магнітного поля

• Електричне поле, що міняється в часі.
• Рухливі заряди.
• Постійні магніти.

З дитинства нам знайомі постійні магніти. Вони використовувалися в якості іграшок, які притягували до себе різні металеві деталі. Їх прикріплювали до холодильника, вони були вбудовані в різні іграшки.

Електричні заряди, які знаходяться в русі, найчастіше мають більше магнітної енергії, в порівнянні з постійними магнітами.

властивості

• Головною відмінністю і властивістю магнітного поля є відносність. Якщо нерухомо залишити заряджене тіло в деякій системі відліку, а поруч розташувати магнітну стрілку, то вона вкаже на північ, і при цьому не «відчує» стороннього поля, крім поля землі. А якщо заряджене тіло почати рухати біля стрілки, то навколо тіла з'явиться МП. В результаті стає ясно, що МП формується тільки при пересуванні деякого заряду.
• Магнітне поле здатне впливати і впливати на електричний струм. Його можна виявити, якщо проконтролювати рух заряджених електронів. У магнітному полі частинки з зарядом відхиляться, провідники з струмом, що протікає будуть переміщатися. Рамка з підключеним харчуванням струму стане повертатися, а намагнічені матеріали перемістяться на деяку відстань. Стрілка компаса найчастіше забарвлюється в синій колір. Вона є смужкою намагніченою стали. Компас орієнтується завжди на північ, так як у Землі є МП. Вся планета - це як великий магніт зі своїми полюсами.

Магнітне поле не сприймається людськими органами, і може фіксуватися тільки особливими приладами і датчиками. Воно буває змінного і постійного виду. Змінне поле зазвичай створюється спеціальними індукторами, які функціонують від змінного струму. Постійне поле формується незмінним електричним полем.

Правила

Розглянемо основні правила зображення магнітного поля для різних провідників.

правило свердлика

Силова лінія зображується в площині, яка розташована під кутом 900 до шляху руху струму таким чином, щоб в кожній точці сила була спрямована по дотичній до лінії.

Щоб визначити напрямок магнітних сил, потрібно згадати правило гвинта з правою різьбою.

Буравчик потрібно розташувати по одній осі з вектором струму, рукоятку обертати таким чином, щоб буравчик рухався в бік його напрямки. В цьому випадку орієнтація ліній визначиться обертанням рукоятки гвинта.

Правило свердлика для кільця

Поступальне переміщення свердлика в провіднику, виконаному у вигляді кільця, показує, як орієнтована індукція, обертання збігається з плином струму.

Силові лінії мають своє продовження всередині магніту і не можуть бути роз'єднаними.

Магнітне поле різних джерел підсумовуються між собою. При цьому вони створюють загальне поле.

Магніти з однаковими полюсами відштовхуються, а з різними - притягуються. Значення сили взаємодії залежить від віддаленості між ними. При наближенні полюсів сила зростає.

Параметри магнітного поля

• Зчеплення потоків (Ψ).
• Вектор магнітної індукції (В).
• Магнітний потік (Ф).

Інтенсивність магнітного поля обчислюється розміром вектора магнітної індукції, яка залежить від сили F, і формується струмом I по провіднику, що має довжину l: У = F / (I * l).

Магнітна індукція вимірюється в Тесла (Тл), в честь вченого, який вивчав явища магнетизму і займався їх методами розрахунку. 1 Тл дорівнює індукції магнітного потоку силою 1 Н на довжині 1 м прямого провідника, що знаходиться під кутом 900 до напрямку поля, при протікає струмі в один ампер:

1 Тл = 1 х Н / (А х м).

Правило лівої руки

Правило знаходить напрямок вектора магнітної індукції.

Якщо долоню лівої руки розмістити в полі, щоб лінії магнітного поля входили в долоню з північного полюса під 900, а 4 пальці розмістити за течією струму, великий палець покаже напрям магнітної сили.

Якщо провідник знаходиться під іншим кутом, то сила буде прямо залежати від струму і проекції провідника на площину, що знаходиться під прямим кутом.

Сила не залежить від виду матеріалу провідника і його перетину. Якщо провідник відсутня, а заряди рухаються в іншому середовищі, то сила не зміниться.

При напрямку вектора магнітного поля в одну сторону однієї величини, поле називається рівномірним. Різні середовища впливають на розмір вектора індукції.

магнітний потік

Магнітна індукція, що проходить по деякій площі S і обмежена цією площею, є магнітним потоком.

Якщо площа має нахил на деякий кут α до лінії індукції, магнітний потік знижується на розмір косинуса цього кута. Найбільша його величина утворюється при знаходженні площі під прямим кутом до магнітної індукції:

Ф = В * S.

Магнітний потік вимірюється в такій одиниці, як «вебер», який дорівнює протіканням індукції величиною 1 Тл по площі в 1 м2.

потокосцепление

Таке поняття застосовується для створення загального значення магнітного потоку, який створений від деякого числа провідників, що знаходяться між магнітними полюсами.

У разі, коли однаковий струм I протікає по обмотці з кількістю витків n, загальний магнітний потік, утворений усіма витками, є потокозчеплення.

Потокосцепление Ψ вимірюється в Вебера, і так само: Ψ = n * Ф.

магнітні властивості

Магнітна проникність визначає, наскільки магнітне поле в певному середовищі нижче або вище індукції поля в вакуумі. Речовина називають намагніченим, якщо воно утворює своє магнітне поле. При приміщенні речовини в магнітне поле у ​​нього з'являється намагніченість.

Вчені визначили причину, по якій тіла отримують магнітні властивості. Відповідно до гіпотези вчених всередині речовин є електричні струми мікроскопічної величини. Електрон має свій магнітним моментом, який має квантову природу, рухається по орбіті в атомах. Саме такими малими струмами визначаються магнітні властивості.

Якщо струми рухаються безладно, то магнітні поля, викликані ними, самокомпенсіруются. Зовнішнє поле робить струми впорядкованими, тому формується магнітне поле. Це є намагниченностью речовини.

Різні речовини можна розділити за властивостями взаємодії з магнітними полями.

Їх поділяють на групи:

• Парамагнетики - речовини, що мають властивості намагнічування в напрямку зовнішнього поля, що володіють низькою можливістю магнетизму. Вони мають позитивну напруженість поля. До таких речовин відносять хлорне залізо, марганець, платину і т. Д.
• Феримагнетики - речовини з неврівноваженими у напрямку і значенням магнітними моментами. У них характерна наявність некомпенсованого антиферомагнетизму. Напруженість поля і температура впливає на їх магнітну сприйнятливість (різні оксиди).
• Феромагнетики - речовини з підвищеною позитивною сприйнятливістю, яка залежить від напруженості і температури (кристали кобальту, нікелю і т. Д.).
• Діамагнетик - мають властивість намагнічування в протилежному напрямку зовнішнього поля, тобто, від'ємне значення магнітної сприйнятливості, яка не залежить від напруженості. При відсутності поля у цього речовини не буде магнітних властивостей. До таких речовин відносяться: срібло, вісмут, азот, цинк, водень і інші речовини.
• антиферомагнетики - володіють урівноваженим магнітним моментом, внаслідок чого утворюється низький ступінь намагнічування речовини. У них при нагріванні здійснюється фазовий перехід речовини, при якому виникають парамагнітні властивості. При зниженні температури нижче певної межі, такі властивості з'являтися не будуть (хром, марганець).

Розглянуті магнетики також класифікуються ще за двома категоріями:

• Магнитомягкие матеріали. Вони мають низьку коерцитивної силою. При малопотужних магнітних полях вони можуть увійти в насичення. При процесі перемагнічування у них спостерігаються незначні втрати. Внаслідок цього такі матеріали використовуються для виробництва сердечників електричних пристроїв, що функціонують на змінній напрузі ( асинхронний електродвигун , Генератор, трансформатор ).
• Магнітотверді матеріали. Вони мають підвищену величиною коерцитивної сили. Щоб їх перемагнитилось, потрібно сильне магнітне поле. Такі матеріали використовуються у виробництві постійних магнітів.

Магнітні властивості різних речовин знаходять своє використання в технічних проектах і винаходи.

магнітні ланцюга

Об'єднання декількох магнітних речовин називається магнітним ланцюгом. Вони є подобою електричних ланцюгів і визначаються аналогічними законами математики.

На базі магнітних кіл діють електричні прилади, індуктивності, трансформатори . У функціонуючого електромагніту потік протікає по магнітопровода, виготовленого з феромагнітного матеріалу і повітрю, який не є феромагнетиком. Поєднання цих компонентів є магнітної ланцюгом. Безліч електричних пристроїв у своїй конструкції містять магнітні ланцюги.

Схожі теми: