El camp magnètic i els seus paràmetres, circuits magnètics

Sota el terme «camp magnètic» s'acostuma a entendre un determinat espai energètic en el qual es manifesten les forces d'interacció magnètica. Es refereixen a:

• substàncies separades: ferriimants (metalls, principalment ferro colat, ferro i els seus aliatges) i la seva classe de ferrites, independentment de l'estat;

• càrregues en moviment de l'electricitat.

S'anomenen cossos físics que tenen un moment magnètic comú d'electrons o altres partícules d'imants permanents... La seva interacció es mostra a la foto. línies de camp magnètic.

Es formen després de portar un imant permanent a la part posterior d'una làmina de cartró amb una capa uniforme de llimació de ferro. La imatge mostra una marca clara dels pols nord (N) i sud (S) amb la direcció de les línies de camp en relació a la seva orientació: la sortida del pol nord i l'entrada al pol sud.

Com es crea un camp magnètic

Les fonts del camp magnètic són:

• imants permanents;

• càrrecs mòbils;

• camp elèctric variable en el temps.

Tots els nens de la llar d'infants estan familiaritzats amb l'acció dels imants permanents.Després de tot, ja havia d'esculpir quadres-imants, extrets de paquets de tota mena de llaminadures, a la nevera.

Les càrregues elèctriques en moviment solen tenir una energia de camp magnètic significativament més alta que imants permanents… També es denota per línies de força. Analitzem les regles del seu dibuix per a un cable recte amb corrent I.

La línia del camp magnètic es dibuixa en un pla perpendicular al moviment del corrent, de manera que en cadascun dels seus punts la força que actua sobre el pol nord de l'agulla magnètica es dirigeix ​​tangencialment a aquesta línia. Això crea cercles concèntrics al voltant de la càrrega en moviment.

La direcció d'aquestes forces ve determinada per la coneguda regla del cargol o del cargol dret.

regla del gimlet

Cal col·locar el gimbal coaxial amb el vector actual i girar el mànec de manera que el moviment cap endavant del cardan coincideixi amb la seva direcció. Aleshores, girant el mànec, s'indicarà l'orientació de les línies del camp magnètic.

En un conductor d'anell, el moviment de rotació del mànec coincideix amb la direcció del corrent, i el moviment de translació indica l'orientació de la inducció.

Les línies de camp magnètic sempre surten del pol nord i entren al pol sud. Continuen dins de l'imant i mai s'obren.

Vegeu aquí per a més detalls: Com funciona la regla del gimbal en enginyeria elèctrica

Regles d'interacció dels camps magnètics

Els camps magnètics de diferents fonts se sumen per formar el camp resultant.

En aquest cas, els imants amb pols oposats (N — S) s'atreuen els uns als altres i amb els mateixos noms (N — N, S — S) — es repel·len mútuament.Les forces d'interacció entre els pols depenen de la distància entre ells. Com més a prop es desplacen els pols, més força es genera.

Característiques bàsiques del camp magnètic

Inclouen:

• vector d'inducció magnètica (V);

• flux magnètic (F);

• enllaç de flux (Ψ).

La intensitat o força de l'impacte del camp s'estima pel vector valor de la inducció magnètica... Es determina pel valor de la força «F» creada pel corrent «I» que passa per un cable de longitud «l». ». V= F / (I ∙ l)

La unitat de mesura de la inducció magnètica en el sistema SI és Tesla (en memòria del físic que va estudiar aquests fenòmens i els va descriure mitjançant mètodes matemàtics). A la literatura tècnica russa, es designa com a "T", i a la documentació internacional, s'adopta el símbol "T".

1 T és la inducció d'un flux magnètic tan uniforme que actua amb una força d'1 newton per cada metre de longitud sobre un cable recte perpendicular a la direcció del camp quan un corrent d'1 ampere passa per aquest cable.

1T = 1 ∙ N / (A ∙ m)

Direcció vectorial V determinada per la regla de la mà esquerra.

Si col·loqueu el palmell de la mà esquerra en un camp magnètic de manera que les línies de força del pol nord entren al palmell en angle recte i col·loqueu quatre dits en la direcció del corrent al cable, aleshores el polze que sobresurt indicarà el direcció de la força que actua sobre aquest cable.

En el cas que el conductor amb corrent elèctric no estigui situat en angle recte amb les línies del camp magnètic, la força que actua sobre ell serà proporcional al valor del corrent que circula i a la component de la projecció de la longitud del conductor amb corrent en un pla situat en una direcció perpendicular.

La força que actua sobre un corrent elèctric no depèn dels materials dels quals està fet el conductor i de la seva secció transversal. Fins i tot si aquest cable no existeix en absolut i les càrregues en moviment comencen a moure's en un entorn diferent entre els pols magnètics, aquesta força no canviarà de cap manera.

Si dins del camp magnètic en tots els punts el vector V té la mateixa direcció i magnitud, llavors aquest camp es considera uniforme.

Qualsevol entorn amb propietats magnètiques, afecta el valor del vector d'inducció V.

Flux magnètic (F)

Si considerem el pas de la inducció magnètica per una determinada regió S, aleshores la inducció limitada als seus límits s'anomenarà flux magnètic.

Quan la regió s'inclina en algun angle α a la direcció de la inducció magnètica, el flux magnètic disminueix amb el cosinus de l'angle d'inclinació de la regió. El seu valor màxim es crea quan l'àrea és perpendicular a la seva inducció penetrant. Ф = В S

La unitat de mesura del flux magnètic és 1 weber, determinada pel pas d'una inducció d'1 tesla per una àrea d'1 metre quadrat.

Connexió de streaming

Aquest terme s'utilitza per obtenir la quantitat total de flux magnètic generat per un nombre determinat de conductors de corrent situats entre els pols d'un imant.

En el cas que el mateix corrent I passa pel bobinatge de la bobina amb el nombre de voltes n, aleshores el flux magnètic total (connectat) de totes les espires s'anomena enllaç de flux Ψ.

Ψ = n Ф... La unitat de mesura del cabal és 1 weber.

Com es forma un camp magnètic a partir d'un elèctric altern

El camp electromagnètic que interactua amb càrregues elèctriques i cossos amb moments magnètics és una combinació de dos camps:

• elèctrica;

• magnètic.

Estan interconnectats, són una combinació entre ells, i quan un canvia amb el temps, es produeixen certes desviacions en l'altre. Per exemple, quan es crea un camp elèctric sinusoïdal altern en un generador trifàsic, el mateix camp magnètic es forma simultàniament amb les característiques dels harmònics alterns similars.

Propietats magnètiques de les substàncies

En relació amb la interacció amb un camp magnètic extern, les substàncies es divideixen en:

• antiferroimants amb moments magnètics equilibrats, a causa dels quals es crea un grau molt petit de magnetització del cos;

• diamants amb la propietat de magnetitzar el camp intern contra l'acció de l'exterior. Quan no hi ha camp extern, les seves propietats magnètiques no es manifesten;

• paraimants amb les propietats de magnetitzar el camp intern en la direcció de l'acció externa, que tenen un petit grau magnetisme;

• propietats ferromagnètiques sense un camp extern aplicat a temperatures per sota del punt de Curie;

• ferriimants amb moments magnètics desequilibrats en magnitud i direcció.

Totes aquestes propietats de les substàncies han trobat diverses aplicacions en les tecnologies modernes.

Circuits magnètics

Aquest terme s'anomena conjunt de diferents materials magnètics pels quals passa un flux magnètic.Són anàlegs als circuits elèctrics i es descriuen per les lleis matemàtiques corresponents (corrent total, Ohm, Kirchhoff, etc.). Mira - Lleis bàsiques de l'enginyeria elèctrica.

Basat càlcul de circuits magnètics tots els transformadors, inductors, màquines elèctriques i molts altres dispositius estan funcionant.

Per exemple, en un electroimant de treball, el flux magnètic passa per un circuit magnètic fet d'acers ferromagnètics i aire amb propietats no ferromagnètiques pronunciades. La combinació d'aquests elements constitueix el circuit magnètic.

La majoria dels dispositius elèctrics tenen circuits magnètics en el seu disseny. Llegeix més sobre això en aquest article - Circuits magnètics d'aparells elèctrics

Llegiu també sobre aquest tema: Exemples de càlculs de circuits magnètics