Intensitat del camp magnètic. Força magnetitzant

Sempre hi ha un corrent elèctric al voltant d'un cable o bobina camp magnètic… El camp magnètic d'un imant permanent és causat pel moviment dels electrons en les seves òrbites en l'àtom.

Un camp magnètic es caracteritza per la seva força. La força H del camp magnètic és similar a la força mecànica. És una magnitud vectorial, és a dir, té magnitud i direcció.

El camp magnètic, és a dir, l'espai al voltant de l'imant, es pot representar com ple de línies magnètiques, que es considera que surten del pol nord de l'imant i entren al pol sud (Fig. 1). Les tangents a la línia magnètica indiquen la direcció de la intensitat del camp magnètic.

El camp magnètic és més fort on les línies magnètiques són més denses (als pols d'un imant o dins d'una bobina que porta corrent).

Com més gran sigui el corrent I i el nombre de voltes ω de la bobina, més gran serà el camp magnètic prop del cable (o dins de la bobina).

La força del camp magnètic H en qualsevol punt de l'espai és més gran com més gran sigui el producte ∙ ω i com més curta sigui la longitud de la línia magnètica:

H = (I ∙ ω) / l.

De l'equació es desprèn que la unitat per mesurar la força del camp magnètic és l'amper per metre (A/m).

Per a cada línia magnètica en un camp uniforme donat, els productes H1 ∙ l1 = H2 ∙ l2 = … = H ∙ l = I ∙ ω són iguals (Fig. 1).

Arròs. 1.

El producte H ∙ l dels circuits magnètics és similar al voltatge dels circuits elèctrics i s'anomena tensió magnètica, i agafat al llarg de tota la longitud de la línia d'inducció magnètica s'anomena força magnetitzant (ns) Fm: Fm = H ∙ l = I ∙ ω.

La força de magnetització Fm es mesura en amperes, però a la pràctica tècnica, en comptes del nom d'ampere, s'utilitza el nom d'ampere-volta, que emfatitza que Fm és proporcional al corrent i al nombre de voltes.

Per a una bobina cilíndrica sense nucli, la longitud de la qual és molt més gran que el seu diàmetre (l≫d), el camp magnètic dins de la bobina es pot considerar uniforme, és a dir. amb la mateixa intensitat de camp magnètic H en tot l'espai intern de la bobina (Fig. 1). Com que el camp magnètic a l'exterior d'una bobina d'aquest tipus és molt més feble que a l'interior, es pot descuidar el camp magnètic extern i en el càlcul s'assumeix que n. c bobina és igual al producte de la intensitat de camp dins de la bobina per la longitud de la bobina.

La polaritat del camp magnètic del cable i la bobina actual està determinada per la regla del cardán. Si el moviment cap endavant del cardan coincideix amb la direcció del corrent, la direcció de rotació del mànec del cardan indicarà la direcció de les línies magnètiques.

Exemples de

1. Per una bobina de 2000 espires circula un corrent de 3 A. Què és n. v. bobines?

Fm = I ∙ ω = 3 ∙ 2000 = 6000 A. La força de magnetització de la bobina és de 6000 amperes-volta.

2. Una bobina de 2500 espires ha de tenir n. pàg 10000 A. Quin corrent hi ha de circular?

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

3.Per la bobina circula un corrent I = 2 A. Quantes voltes ha d'haver a la bobina per proporcionar n. poble 8000 A?

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

4. Dins d'una bobina de 10 cm de llarg amb 100 voltes, cal assegurar la força del camp magnètic H = 4000 A/m. Quant de corrent ha de portar la bobina?

La força de magnetització de la bobina és Fm = H ∙ l = I ∙ ω. Per tant, 4000 A / m ∙ 0,1 m = I ∙ 100; I = 400/100 = 4 A.

5. El diàmetre de la bobina (solenoide) és D = 20 mm, i la seva longitud és l = 10 cm.La bobina s'enrotlla amb un fil de coure amb un diàmetre d = 0,4 mm. Quina és la intensitat del camp magnètic dins de la bobina si està encès a 4,5 V?

El nombre de voltes sense tenir en compte el gruix de l'aïllament ω = l∶d = 100∶0,4 = 250 voltes.

Longitud del bucle π ∙ d = 3,14 ∙ 0,02 m = 0,0628 m.

Longitud de la bobina l1 = 250 ∙ 0,0628 m = 15,7 m.

La resistència activa de la bobina r = ρ ∙ l1 / S = 0,0175 ∙ (4 ∙ 15,7) / (3,14 ∙ 0,16) = 2,2 Ohm.

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

La força del camp magnètic dins de la bobina H = (I ∙ ω) / l = (2 ∙ 250) / 0,1 = 5000 A / m.

6. Determineu la intensitat del camp magnètic a una distància d'1, 2, 5 cm del cable recte per on circula el corrent I = 100 A.

Utilitzem la fórmula H ∙ l = I ∙ ω.

Per a un cable recte ω = 1 i l = 2 ∙ π ∙ r,

d'on H = I / (2 ∙ π ∙ r).

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