Intensità del campo magnetico. Forza magnetizzante

C'è sempre una corrente elettrica attorno a un filo o una bobina campo magnetico… Il campo magnetico di un magnete permanente è causato dal movimento degli elettroni nelle loro orbite nell'atomo.

Un campo magnetico è caratterizzato dalla sua forza. La forza H del campo magnetico è simile alla forza meccanica. È una quantità vettoriale, cioè ha grandezza e direzione.

Il campo magnetico, cioè lo spazio attorno al magnete, può essere rappresentato come pieno di linee magnetiche, che si considera escano dal polo nord del magnete ed entri nel polo sud (Fig. 1). Le tangenti alla linea magnetica indicano la direzione dell'intensità del campo magnetico.

Il campo magnetico è più forte dove le linee magnetiche sono più dense (ai poli di un magnete o all'interno di una bobina che trasporta corrente).

Maggiore è la corrente I e il numero di spire ω della bobina, maggiore è il campo magnetico in prossimità del filo (o all'interno della bobina).

L'intensità del campo magnetico H in qualsiasi punto dello spazio è tanto maggiore quanto maggiore è il prodotto ∙ ω e minore è la lunghezza della linea magnetica:

H = (io ∙ ω) / l.

Dall'equazione risulta che l'unità per misurare la forza del campo magnetico è l'ampere per metro (A / m).

Per ogni linea magnetica in un dato campo uniforme, i prodotti H1 ∙ l1 = H2 ∙ l2 = … = H ∙ l = I ∙ ω sono uguali (Fig. 1).

Riso. 1.

Il prodotto H ∙ l nei circuiti magnetici è simile alla tensione nei circuiti elettrici ed è chiamato tensione magnetica, e preso lungo l'intera lunghezza della linea di induzione magnetica è chiamato forza magnetizzante (ns) Fm: Fm = H ∙ l = io ∙ω.

La forza magnetizzante Fm si misura in ampere, ma nella pratica tecnica, invece del nome ampere, si usa il nome ampere-giro, che sottolinea che Fm è proporzionale alla corrente e al numero di spire.

Per una bobina cilindrica senza nucleo, la cui lunghezza è molto maggiore del suo diametro (l≫d), il campo magnetico all'interno della bobina può essere considerato uniforme, cioè con la stessa intensità di campo magnetico H in tutto lo spazio interno della bobina (Fig. 1). Poiché il campo magnetico all'esterno di tale bobina è molto più debole che al suo interno, il campo magnetico esterno può essere trascurato e nel calcolo si assume che n. c bobina è uguale al prodotto dell'intensità di campo all'interno della bobina per la lunghezza della bobina.

La polarità del campo magnetico del filo e della bobina di corrente è determinata dalla regola del gimbal. Se il movimento in avanti del gimbal coincide con la direzione della corrente, il senso di rotazione dell'impugnatura del gimbal indicherà la direzione delle linee magnetiche.

Esempi di

1. Una corrente di 3 A scorre attraverso una bobina di 2000 spire. Cos'è il n. v. bobine?

Fm = I ∙ ω = 3 ∙ 2000 = 6000 A. La forza di magnetizzazione della bobina è di 6000 ampere-giri.

2. Una bobina da 2500 spire dovrebbe avere n. p.10000 A. Quale corrente deve attraversarlo?

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

3.Nella bobina scorre una corrente I = 2 A. Quante spire devono esserci nella bobina per fornire n. villaggio 8000 A?

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

4. All'interno di una bobina lunga 10 cm con 100 spire, è necessario garantire l'intensità del campo magnetico H = 4000 A/m. Quanta corrente deve trasportare la bobina?

La forza di magnetizzazione della bobina è Fm = H ∙ l = I ∙ ω. Pertanto, 4000 A / m ∙ 0,1 m = I ∙ 100; Io = 400/100 = 4 A.

5. Il diametro della bobina (solenoide) è D = 20 mm e la sua lunghezza è l = 10 cm La bobina è avvolta da un filo di rame con un diametro di d = 0,4 mm. Qual è l'intensità del campo magnetico all'interno della bobina se è accesa a 4,5V?

Il numero di giri senza tener conto dello spessore dell'isolamento ω = l∶d = 100∶0.4 = 250 giri.

Lunghezza dell'ansa π ∙ d = 3,14 ∙ 0,02 m = 0,0628 m.

Lunghezza della bobina l1 = 250 ∙ 0,0628 m = 15,7 m.

La resistenza attiva della bobina r = ρ ∙ l1 / S = 0,0175 ∙ (4 ∙ 15,7) / (3,14 ∙ 0,16) = 2,2 Ohm.

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

La forza del campo magnetico all'interno della bobina H = (I ∙ ω) / l = (2 ∙ 250) / 0,1 = 5000 A / m.

6. Determinare l'intensità del campo magnetico a una distanza di 1, 2, 5 cm dal filo rettilineo attraverso il quale scorre la corrente I = 100 A.

Usiamo la formula H ∙ l = I ∙ ω.

Per un filo rettilineo ω = 1 e l = 2 ∙ π ∙ r,

da cui H = I / (2 ∙ π ∙ r).

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