Magnetinio lauko stiprumas. Magnetizuojanti jėga

Aplink laidą ar ritę visada yra elektros srovė magnetinis laukas… Nuolatinio magneto magnetinį lauką sukelia elektronų judėjimas jų orbitose atome.

Magnetiniam laukui būdingas jo stiprumas. Magnetinio lauko stipris H yra panašus į mechaninį stiprumą. Tai vektorinis dydis, tai yra, jis turi dydį ir kryptį.

Magnetinis laukas, tai yra erdvė aplink magnetą, gali būti pavaizduota kaip užpildyta magnetinėmis linijomis, kurios, kaip manoma, išeina iš šiaurinio magneto poliaus ir patenka į pietinį polių (1 pav.). Magnetinės linijos liestinės rodo magnetinio lauko stiprumo kryptį.

Magnetinis laukas stipresnis ten, kur magnetinės linijos tankesnės (magneto poliuose arba srovę nešančios ritės viduje).

Kuo didesnė srovė I ir ritės apsisukimų skaičius ω, tuo didesnis magnetinis laukas šalia laido (arba ritės viduje).

Magnetinio lauko H stiprumas bet kuriame erdvės taške yra didesnis, kuo didesnė sandauga ∙ ω ir kuo trumpesnis magnetinės linijos ilgis:

H = (I ∙ ω) / l.

Iš lygties matyti, kad magnetinio lauko stiprumo matavimo vienetas yra amperas vienam metrui (A / m).

Kiekvienai magnetinei linijai tam tikrame tolygiame lauke sandaugos H1 ∙ l1 = H2 ∙ l2 = … = H ∙ l = I ∙ ω yra lygios (1 pav.).

Ryžiai. 1.

Produktas H ∙ l magnetinėse grandinėse yra panašus į įtampą elektros grandinėse ir yra vadinamas magnetine įtampa, o per visą magnetinės indukcijos linijos ilgį vadinamas įmagnetinimo jėga (ns) Fm: Fm = H ∙ l = Aš ∙ ω.

Įmagnetinimo jėga Fm matuojama amperais, tačiau techninėje praktikoje vietoj pavadinimo amperas naudojamas pavadinimas amperas, kuris pabrėžia, kad Fm yra proporcingas srovei ir apsisukimų skaičiui.

Cilindrinei ritei be šerdies, kurios ilgis yra daug didesnis nei jos skersmuo (l≫d), magnetinis laukas ritės viduje gali būti laikomas vienodu, t.y. su vienodu magnetinio lauko stipriu H visoje vidinėje ritės erdvėje (1 pav.). Kadangi magnetinis laukas tokios ritės išorėje yra daug silpnesnis nei jos viduje, išorinio magnetinio lauko galima nepaisyti ir skaičiuojant daroma prielaida, kad n. c ritė yra lygi lauko stiprio, esančio ritėje, sandaugai, padauginusiam iš ritės ilgio.

Laido ir srovės ritės magnetinio lauko poliškumas nustatomas pagal gimbalo taisyklę. Jei kardaninio veleno judėjimas į priekį sutampa su srovės kryptimi, tada kardaninio rankenos sukimosi kryptis parodys magnetinių linijų kryptį.

Pavyzdžiai

1. Per 2000 apsisukimų ritę teka 3 A srovė. Kas yra n. v. ritės?

Fm = I ∙ ω = 3 ∙ 2000 = 6000 A. Ritės įmagnetinimo stipris yra 6000 amperų apsisukimų.

2. 2500 apsisukimų ritė turi turėti n. p. 10000 A. Kokia srovė turi tekėti juo?

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

3.Rite teka srovė I = 2 A. Kiek vijų turi būti ritėje, kad būtų gauta n. kaimas 8000 A?

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

4. 10 cm ilgio ritės viduje su 100 apsisukimų būtina užtikrinti magnetinio lauko stiprumą H = 4000 A / m. Kiek srovės turi būti ritė?

Ritės įmagnetinimo jėga yra Fm = H ∙ l = I ∙ ω. Todėl 4000 A / m ∙ 0,1 m = I ∙ 100; I = 400/100 = 4 A.

5. Ritės (solenoido) skersmuo D = 20 mm, o ilgis l = 10 cm Ritė suvyniota iš varinės vielos, kurios skersmuo d = 0,4 mm. Koks yra magnetinio lauko stiprumas ritės viduje, jei ji įjungta 4,5 V įtampa?

Apsisukimų skaičius, neatsižvelgiant į izoliacijos storį ω = l∶d = 100∶0,4 = 250 apsisukimų.

Kilpos ilgis π ∙ d = 3,14 ∙ 0,02 m = 0,0628 m.

Ritės ilgis l1 = 250 ∙ 0,0628 m = 15,7 m.

Ritės aktyvioji varža r = ρ ∙ l1 / S = 0,0175 ∙ (4 ∙ 15,7) / (3,14 ∙ 0,16) = 2,2 Ohm.

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

Ritės viduje esančio magnetinio lauko stipris H = (I ∙ ω) / l = (2 ∙ 250) / 0,1 = 5000 A / m.

6. Nustatykite magnetinio lauko stiprumą 1, 2, 5 cm atstumu nuo tiesios vielos, kuria teka I = 100 A srovė.

Naudokime formulę H ∙ l = I ∙ ω.

Tiesiai vielai ω = 1 ir l = 2 ∙ π ∙ r,

iš kur H = I / (2 ∙ π ∙ r).

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