Il campo magnetico ei suoi parametri, i circuiti magnetici

Con il termine «campo magnetico» è consuetudine intendere un certo spazio energetico in cui si manifestano le forze dell'interazione magnetica. Riguardano:

• sostanze separate: ferrimagneti (metalli - principalmente ghisa, ferro e loro leghe) e la loro classe di ferriti, indipendentemente dallo stato;

• cariche elettriche in movimento.

Si chiamano corpi fisici che hanno un momento magnetico comune di elettroni o altre particelle di magneti permanenti... La loro interazione è mostrata nella foto. linee del campo magnetico.

Si formano dopo aver portato un magnete permanente sul retro di un foglio di cartone con uno strato uniforme di limatura di ferro. L'immagine mostra una chiara marcatura dei poli Nord (N) e Sud (S) con la direzione delle linee di campo rispetto al loro orientamento: l'uscita dal Polo Nord e l'ingresso al Polo Sud.

Come si crea un campo magnetico

Le sorgenti del campo magnetico sono:

• magneti permanenti;

• spese mobili;

• campo elettrico variabile nel tempo.

Ogni bambino all'asilo conosce l'azione dei magneti permanenti.Dopotutto, doveva già scolpire sul frigorifero immagini-magneti, prese da pacchetti di tutti i tipi di chicche.

Le cariche elettriche in movimento di solito hanno un'energia del campo magnetico significativamente più alta rispetto a magneti permanenti… È anche indicato da linee di forza. Analizziamo le regole per il loro disegno per un filo dritto con corrente I.

La linea del campo magnetico è tracciata in un piano perpendicolare al movimento della corrente, in modo che in ciascuno dei suoi punti la forza che agisce sul polo nord dell'ago magnetico sia diretta tangenzialmente a questa linea. Questo crea cerchi concentrici attorno alla carica in movimento.

La direzione di queste forze è determinata dalla ben nota regola della vite o della vite destra.

regola del succhiello

È necessario posizionare il gimbal coassiale al vettore di corrente e ruotare la maniglia in modo che il movimento in avanti del gimbal coincida con la sua direzione. Quindi l'orientamento delle linee del campo magnetico verrà indicato ruotando la maniglia.

In un conduttore ad anello, il moto rotatorio della maniglia coincide con la direzione della corrente, e il moto traslatorio indica l'orientamento dell'induzione.

Le linee del campo magnetico lasciano sempre il Polo Nord ed entrano nel Polo Sud. Continuano all'interno del magnete e non si aprono mai.

Vedi qui per maggiori dettagli: Come funziona la regola del gimbal nell'ingegneria elettrica

Regole di interazione dei campi magnetici

I campi magnetici di diverse sorgenti si sommano per formare il campo risultante.

In questo caso, i magneti con poli opposti (N — S) sono attratti l'uno dall'altro e con gli stessi nomi (N — N, S — S) — si respingono.Le forze di interazione tra i poli dipendono dalla distanza tra loro. Più i poli vengono spostati, maggiore è la forza generata.

Caratteristiche fondamentali del campo magnetico

Loro includono:

• vettore di induzione magnetica (V);

• flusso magnetico (F);

• collegamento di flusso (Ψ).

L'intensità o forza dell'impatto del campo è stimata dal vettore valore dell'induzione magnetica... È determinato dal valore della forza «F» creata dalla corrente che passa «I» attraverso un filo di lunghezza «l ». V= F / (I ∙ l)

L'unità di misura dell'induzione magnetica nel sistema SI è Tesla (in memoria del fisico che studiò questi fenomeni e li descrisse con metodi matematici). Nella letteratura tecnica russa, è designato come "T" e nella documentazione internazionale viene adottato il simbolo "T".

1 T è l'induzione di tale flusso magnetico uniforme che agisce con una forza di 1 newton per ogni metro di lunghezza su un filo rettilineo perpendicolare alla direzione del campo quando una corrente di 1 ampere passa attraverso quel filo.

1T = 1 ∙ N / (A ∙ m)

Direzione del vettore V determinata dalla regola della mano sinistra.

Se posizioni il palmo della tua mano sinistra in un campo magnetico in modo che le linee di forza dal Polo Nord entrino nel palmo ad angolo retto e posizioni quattro dita nella direzione della corrente nel filo, allora il pollice sporgente indicherà il direzione della forza che agisce su quel filo.

Nel caso in cui il conduttore con una corrente elettrica non si trovi ad angolo retto rispetto alle linee del campo magnetico, la forza che agisce su di esso sarà proporzionale al valore della corrente che scorre e alla componente della proiezione della lunghezza del conduttore con una corrente su un piano situato in direzione perpendicolare.

La forza che agisce su una corrente elettrica non dipende dai materiali di cui è costituito il conduttore e dalla sua sezione trasversale. Anche se questo filo non esiste affatto e le cariche in movimento iniziano a muoversi in un ambiente diverso tra i poli magnetici, questa forza non cambierà in alcun modo.

Se all'interno del campo magnetico in tutti i punti il ​​​​vettore V ha la stessa direzione e grandezza, allora tale campo è considerato uniforme.

Qualsiasi ambiente con proprietà magnetiche, influisce sul valore del vettore di induzione V.

Flusso magnetico (F)

Se consideriamo il passaggio dell'induzione magnetica attraverso una certa regione S, allora l'induzione limitata ai suoi confini sarà chiamata flusso magnetico.

Quando la regione è inclinata di un certo angolo α rispetto alla direzione dell'induzione magnetica, il flusso magnetico diminuisce con il coseno dell'angolo di inclinazione della regione. Il suo valore massimo viene creato quando l'area è perpendicolare alla sua induzione penetrante. Ф = Â S

L'unità di misura del flusso magnetico è 1 weber, determinato dal passaggio di un'induzione di 1 tesla attraverso un'area di 1 metro quadrato.

Connessione in streaming

Questo termine viene utilizzato per ottenere la quantità totale di flusso magnetico generato da un certo numero di conduttori di corrente posti tra i poli di un magnete.

Per il caso in cui la stessa corrente I passa attraverso l'avvolgimento della bobina con il numero di spire n, allora il flusso magnetico totale (connesso) di tutte le spire è chiamato collegamento di flusso Ψ.

Ψ = n Ф… L'unità di misura della portata è 1 weber.

Come si forma un campo magnetico da un campo elettrico alternato

Il campo elettromagnetico che interagisce con cariche elettriche e corpi con momenti magnetici è una combinazione di due campi:

• elettrico;

• magnetico.

Sono interconnessi, sono una combinazione l'uno dell'altro e quando uno cambia nel tempo, si verificano alcune deviazioni nell'altro. Ad esempio, quando si crea un campo elettrico sinusoidale alternato in un generatore trifase, lo stesso campo magnetico si forma simultaneamente con le caratteristiche di armoniche alternate simili.

Proprietà magnetiche delle sostanze

In connessione con l'interazione con un campo magnetico esterno, le sostanze sono suddivise in:

• antiferromagneti con momenti magnetici equilibrati, grazie ai quali si crea un grado molto piccolo di magnetizzazione del corpo;

• diamagneti con la proprietà di magnetizzare il campo interno contro l'azione di quello esterno. Quando non c'è campo esterno, allora le loro proprietà magnetiche non si manifestano;

• paramagneti con la proprietà di magnetizzare il campo interno nella direzione dell'azione esterna, che hanno un grado piccolo magnetismo;

• proprietà ferromagnetiche senza un campo esterno applicato a temperature inferiori al punto di Curie;

• ferrimagneti con momenti magnetici sbilanciati in grandezza e direzione.

Tutte queste proprietà delle sostanze hanno trovato varie applicazioni nelle moderne tecnologie.

Circuiti magnetici

Con questo termine si intende un insieme di diversi materiali magnetici attraverso i quali passa un flusso magnetico, analoghi ai circuiti elettrici e descritti dalle corrispondenti leggi matematiche (corrente totale, Ohm, Kirchhoff, ecc.). Aspetto - Leggi fondamentali dell'ingegneria elettrica.

Basato calcoli del circuito magnetico tutti i trasformatori, gli induttori, le macchine elettriche e molti altri dispositivi funzionano.

Ad esempio, in un elettromagnete funzionante, il flusso magnetico passa attraverso un circuito magnetico costituito da acciai ferromagnetici e aria con pronunciate proprietà non ferromagnetiche. La combinazione di questi elementi costituisce il circuito magnetico.

La maggior parte dei dispositivi elettrici ha circuiti magnetici nel loro design. Leggi di più in questo articolo — Circuiti magnetici di dispositivi elettrici

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