Apie magnetinį lauką, solenoidus ir elektromagnetus

Elektros srovės magnetinis laukas

Magnetinį lauką sukuria ne tik natūralus ar dirbtinis nuolatiniai magnetai, bet ir laidininkas, jei per jį teka elektros srovė. Todėl yra ryšys tarp magnetinių ir elektrinių reiškinių.

Nesunku įsitikinti, kad aplink laidą, kuriuo teka srovė, susidaro magnetinis laukas. Uždėkite tiesią laidą ant kilnojamos magnetinės adatos lygiagrečiai jai ir praleiskite elektros srovę. Rodyklė užims statmeną vielai padėtį.

Kokios jėgos gali sukelti magnetinės adatos sukimąsi? Akivaizdu, kad aplink laidą sukuriamas magnetinio lauko stiprumas. Išjunkite maitinimą ir magnetinė adata grįš į normalią padėtį. Tai rodo, kad išjungus srovę išnyksta ir laido magnetinis laukas.

Taigi elektros srovė, einanti per laidą, sukuria magnetinį lauką. Norėdami sužinoti, kuria kryptimi pasisuks magnetinė adata, taikykite dešinės rankos taisyklę.Jei dešinę ranką uždedate ant vielos delnu žemyn taip, kad srovės kryptis sutaptų su pirštų kryptimi, tada sulenktas nykštys parodys magnetinės adatos, padėtos po viela, šiaurinio poliaus nukreipimo kryptį. . Naudodami šią taisyklę ir žinodami rodyklės poliškumą, taip pat galite nustatyti srovės kryptį laide.

Tiesios vielos magminio lauko forma yra koncentriniai apskritimai. Jei dešinę ranką uždėsite ant vielos delnu žemyn, kad srovė tekėtų iš pirštų, tai sulenktas nykštys bus nukreiptas į magnetinės adatos šiaurinį polių.Toks laukas vadinamas apskritimu magnetiniu lauku.

Apskritimo lauko jėgos linijų kryptis priklauso nuo elektros srovės kryptys laidininke ir yra nulemtas vadinamosios gimbal taisyklės. Jei gimbalas yra mintyse susuktas srovės kryptimi, tada jo rankenos sukimosi kryptis sutaps su lauko magnetinio lauko linijų kryptimi. Taikydami šią taisyklę, galite sužinoti srovės kryptį laide, jei žinote tos srovės sukuriamo lauko lauko linijų kryptį.

Grįžtant prie eksperimento su magnetine adata, galite įsitikinti, kad jos šiaurinis galas visada yra magnetinio lauko linijų kryptimi.

Taigi aplink tiesią laidą, per kurią teka elektros srovė, susidaro magnetinis laukas. Jis turi koncentrinių apskritimų formą ir vadinamas apskritu magnetiniu lauku.

Padai ir kt. Solenoidinis magnetinis laukas

Magnetinis laukas atsiranda aplink bet kurį laidą, nepaisant jo formos, su sąlyga, kad per laidą teka elektros srovė.

V elektrotechnika, su kuria susiduriame įvairių tipų ritėssusidedantis iš daugybės posūkių.Norėdami ištirti dominančios ritės magnetinį lauką, pirmiausia pasvarstykime, kokios formos yra vieno posūkio magnetinis laukas.

Įsivaizduokite storos vielos ritę, einančią per kartono gabalą ir prijungtą prie maitinimo šaltinio. Kai elektros srovė praeina per ritę, aplink kiekvieną atskirą ritės dalį susidaro apskritas magnetinis laukas. Pagal „gimbal“ taisyklę nesunku nustatyti, kad magnetinio lauko linijos kilpos viduje yra vienodos krypties (į mus arba nuo mūsų, priklausomai nuo srovės krypties kilpoje) ir jos išeina iš vienos pusės. spiralės pavidalo tokių ritinių serija yra vadinamasis solenoidas (ritė).

Aplink solenoidą susidaro magnetinis laukas, kai per jį teka srovė. Jis gaunamas sudėjus kiekvieno posūkio magnetinius laukus ir savo forma primena tiesinio magneto magnetinį lauką. Solenoido magnetinio lauko linijos, kaip ir tiesinio magneto atveju, palieka vieną solenoido galą ir grįžta į kitą. Solenoido viduje jie turi tą pačią kryptį. Taigi solenoido galai yra poliarizuoti. Galas, iš kurio išeina elektros linijos, yra solenoido Šiaurės ašigalis, o galas, į kurį patenka elektros linijos, yra jo Pietų ašigalis.

Solenoidinius polius galima nustatyti pagal dešinės rankos taisyklę, tačiau tam reikia žinoti srovės kryptį posūkiuose. Jei dešinę ranką dedate ant solenoido delnu žemyn, kad srovė tekėtų iš pirštų, tai sulenktas nykštys bus nukreiptas į solenoido šiaurinį ašigalį... Iš šios taisyklės išplaukia, kad priklauso solenoido poliškumas. pagal srovės kryptį jame.Tai nesunku patikrinti praktiškai, magnetine adata pridedant prie vieno iš solenoido polių ir keičiant srovės kryptį solenoide. Rodyklė iš karto pasisuks 180 °, tai yra, ji parodys, kad solenoido poliai pasikeitė.

Solenoidas turi galimybę traukti plaučius.sunkūs daiktai. Jei solenoido viduje įdedamas plieninis strypas, po kurio laiko, veikiamas solenoido magnetinio lauko, strypas bus įmagnetintas. Šis metodas naudojamas gamyboje nuolatiniai magnetai.

Elektromagnetai

Elektromagnetas yra ritė (solenoidas), kurios viduje yra geležinė šerdis. Elektromagnetų formos ir dydžiai yra skirtingi, tačiau bendra jų visų struktūra yra vienoda.

Elektromagneto ritė yra rėmas, dažniausiai pagamintas iš preso kartono arba pluošto ir turi skirtingas formas, priklausomai nuo elektromagneto paskirties. Ant rėmo keliais sluoksniais suvyniota varine izoliuota viela – elektromagneto ritė. Jis turi skirtingą apsisukimų skaičių ir yra pagamintas iš skirtingo skersmens vielos, priklausomai nuo elektromagneto paskirties.

Norint apsaugoti ritės izoliaciją nuo mechaninių pažeidimų, ritė padengiama vienu ar keliais popieriaus ar kitos izoliacinės medžiagos sluoksniais. Apvijos pradžia ir pabaiga ištraukiama ir prijungiama prie išvesties gnybtų, pritvirtintų prie rėmo, arba prie lanksčių laidų su ausimis galuose.

Elektromagneto ritė sumontuota ant šerdies, pagamintos iš minkštos, atkaitintos geležies arba geležies lydinių su siliciu, nikeliu ir kt. Ši geležis turi mažiausiai likučių magnetizmas... Šerdys dažniausiai daromos iš plonų lakštų, izoliuotų viena nuo kitos.Šerdies formos gali būti skirtingos, priklausomai nuo elektromagneto paskirties.

Jeigu per elektromagneto ritę praeina elektros srovė, tai aplink ritę susidaro magnetinis laukas, kuris įmagnetina šerdį. Kadangi šerdis pagaminta iš minkštos geležies, ji iškart bus įmagnetinta. Jei tada išjungsite srovę, šerdies magnetinės savybės taip pat greitai išnyks ir ji nustos būti magnetu. Elektromagneto, kaip ir solenoido, poliai nustatomi pagal dešinės rankos taisyklę. Jei elektromagneto ritėje irgmEat srovės kryptis, tada atitinkamai pasikeis ir elektromagneto poliškumas.

Elektromagneto veikimas panašus į nuolatinio magneto veikimą. Tačiau tarp šių dviejų yra didelis skirtumas. Nuolatinis magnetas visada yra magnetinis, o elektromagnetas – tik tada, kai per jo ritę teka elektros srovė.

Be to, nuolatinio magneto traukos jėga nesikeičia, nes nuolatinio magneto magnetinis srautas nesikeičia. Elektromagneto traukos jėga nėra pastovi.Tas pats elektromagnetas gali turėti skirtingą gravitaciją. Bet kurio magneto traukos jėga priklauso nuo jo magnetinio srauto dydžio.

Dumblo elektromagneto trauka, taigi ir jo magnetinis srautas, priklauso nuo srovės, einančios per šio elektromagneto ritę, dydžio. Kuo didesnė srovė, tuo didesnė elektromagneto traukos jėga ir, atvirkščiai, kuo mažesnė srovė elektromagneto ritėje, tuo mažesnė jėga pritraukia prie savęs magnetinius kūnus.

Tačiau skirtingos konstrukcijos ir dydžio elektromagnetų traukos stiprumas priklauso ne tik nuo srovės dydžio ritėje.Jei, pavyzdžiui, paimtume du tokio paties prietaiso ir dydžio elektromagnetus, bet vieną su nedideliu ritių skaičiumi, o kitą su daug didesniu skaičiumi, tada nesunku pastebėti, kad esant tokiai pačiai srovei, traukos jėga pastarasis bus daug didesnis. Iš tiesų, kuo didesnis ritių skaičius, tuo didesnis, esant tam tikrai srovei, aplink tą ritę sukuriamas magnetinis laukas, nes jį sudaro kiekvieno posūkio magnetiniai laukai. Tai reiškia, kad tuo didesnis bus elektromagneto magnetinis srautas ir atitinkamai jo traukos jėga, tuo didesnis ritės apsisukimų skaičius.

Yra dar viena priežastis, kuri turi įtakos elektromagneto magnetinio srauto dydžiui. Tai yra jo magnetinės grandinės kokybė. Magnetinė grandinė yra kelias, kuriuo magnetinis srautas užsidaro. Magnetinė grandinė turi tam tikrą magnetinę varžą... Magnetinė varža priklauso nuo terpės, per kurią praeina magnetinis srautas, magnetinio pralaidumo. Kuo didesnis šios terpės magnetinis pralaidumas, tuo mažesnė jos magnetinė varža.

Kadangi feromagnetinių kūnų (geležies, plieno) mmagnetinis pralaidumas yra daug kartų didesnis už magnetinį oro pralaidumą, todėl elektromagnetus labiau apsimoka gaminti taip, kad jų magnetinėje grandinėje nebūtų oro sekcijų. Srovės stiprio ir elektromagneto ritės apsisukimų skaičiaus sandauga vadinama magnetovaros jėga... Magnetovaros jėga matuojama amperinių apsisukimų skaičiumi.

Pavyzdžiui, per 1200 apsisukimų elektromagneto ritę teka 50 mA srovė. Tokio elektromagneto magnetinė jėga lygi 0,05 NS 1200 = 60 amperų.

Magnetovaros jėgos veikimas panašus į elektrovaros jėgos veikimą elektros grandinėje. Kaip EML yra elektros srovės priežastis, magnetovaros jėga sukuria magnetinį srautą elektromagnete. Kaip elektros grandinėje, didėjant EMF, didėja srovės vertė, taip ir magnetinėje grandinėje, didėjant magnetovaros jėgai, didėja magnetinis srautas.

Magnetinės varžos veikimas panašus į elektros grandinės varžos veikimą. Lygiai taip pat, kaip didėjant elektros grandinės varžai, srovė mažėja, taip ir magnetinėje grandinėje magnetinės varžos padidėjimas sukelia magnetinio srauto mažėjimą.

Elektromagneto magnetinio srauto priklausomybę nuo magnetovaros jėgos ir jo magnetinės varžos galima išreikšti formule, panašia į Omo dėsnio formulę: magnetovaros jėga = (magnetinis srautas / pasipriešinimas)

Magnetinis srautas lygus magnetovaros jėgai, padalytai iš pasipriešinimo.

Ritės apsisukimų skaičius ir kiekvieno elektromagneto magnetinė varža yra pastovi vertė. Todėl tam tikro elektromagneto magnetinis srautas keičiasi tik pasikeitus srovei, tekančiai per ritę. Kadangi elektromagneto traukos jėgą lemia jo magnetinis srautas, norint padidinti (arba sumažinti) elektromagneto traukos jėgą, reikia atitinkamai padidinti (arba sumažinti) srovę jo ritėje.

Poliarizuotas elektromagnetas

Poliarizuotas elektromagnetas yra nuolatinio magneto sujungimas su elektromagnetu. Jis išdėstytas taip.Prie nuolatinio magneto polių pritvirtinami vadinamieji minkštųjų geležinių polių prailginimai.Kiekvienas polius tarnauja kaip elektromagnetinė šerdis.Ant jo dedama ritė su rite. Abi ritės sujungtos nuosekliai.

Kadangi polių išplėtimai yra tiesiogiai sujungti su nuolatinio magneto poliais, jie turi magnetinių savybių net tada, kai ritėse nėra srovės; tuo pačiu metu jų traukos jėga nekinta ir yra nulemta nuolatinio magneto magnetinio srauto.

Poliarizuoto elektromagneto veikimas yra tas, kad srovei tekant jo ritėmis, jo polių traukos jėga didėja arba mažėja priklausomai nuo srovės dydžio ir krypties ritėse. Ši poliarizuoto elektromagneto savybė pagrįsta veikimu elektromagnetinė poliarizuota relė ir kitus elektros prietaisus.

Magnetinio lauko poveikis srovės laidininkui

Jei laidas įdėtas į magnetinį lauką taip, kad jis būtų statmenas lauko linijoms, o per tą laidą praeis elektros srovė, laidas pradės judėti ir bus stumiamas magnetinio lauko.

Dėl magnetinio lauko sąveikos su elektros srove laidininkas pradeda judėti, tai yra, elektros energija paverčiama mechanine energija.

Jėga, kuria laidą atstumia magnetinis laukas, priklauso nuo magneto magnetinio srauto dydžio, srovės laidoje ir tos laido dalies, kurią kerta jėgos linijos, ilgio. Šios jėgos veikimo kryptis, t.y. laidininko judėjimo kryptis, priklauso nuo srovės krypties laidininke ir nustatoma pagal kairiosios rankos taisyklę.

Jei laikote kairės rankos delną taip, kad į jį patektų magnetinio lauko linijos, o ištiesti keturi pirštai pasukti srovės kryptimi laidininke, tada sulenktas nykštys parodys laidininko judėjimo kryptį. ... Taikydami šią taisyklę, turite atsiminti, kad lauko linijos tęsiasi nuo šiaurinio magneto poliaus.