Pro магнитно поле, соленоиди и електромагнити

Магнитно поле на електрически ток

Магнитно поле се създава не само чрез естествени или изкуствени постоянни магнити, но и чрез проводник, ако преминава през него електрически ток. Както е видно, има връзка между магнитни и електронни явления.

Уверете се, че магнитното поле се появява около проводника, през което протича токът, не е трудно. Над движещата се магнитна игла, успоредна на нея, поставете прав проводник и преминете през него електрически ток. Стрелката ще заема положение, перпендикулярно на проводника.

Какви сили биха принудили магнитната игла да се обърне? Разбира се, силата на магнитното поле, която се появи около проводника. Изключете текущия и магнитната игла ще заеме нормалното си положение. Това казва, че при изключването на тока магнитното поле на проводника също изчезва.

По този начин токът, преминаващ през проводника, прави магнитно поле. За да разберете по какъв начин магнитната игла ще се движи, използвайте правилото на дясната ръка. Ако бъдат разположени върху дясната длан ръката на диригента надолу, така че посоката на тока съвпада с посоката на пръстите на ръцете, огънатата палеца показва посоката на различията северния полюс на магнитната стрелка поставя под жицата. Използвайки това правило и познавайки полярността на стрелката, може да се намери посоката на тока в проводника.

Магнитното поле на проводника има формата на концентрични кръгове. Ако поставите дясната си длан ръката надолу върху проводника, така че токът ли идваше от пръстите му, огънатите палеца сочи към северния полюс на магнитната стрелка. Такова поле се нарича радиално магнитно поле.

Посоката на линиите на силата на радиалното поле зависи от посоката на електронен ток в проводника и се определя от така нареченото правило на "пробивача". Ако пръстът е завинтен по посока на тока, посоката на въртене на рамото му съвпада с посоката на магнитните линии на силата на полето. Прилагайки това правило, възможно е да се определи посоката на тока в проводника, ако е ясно положението на силовите линии на полето, направени от този ток.

Като се връщате към опита с магнитна игла, можете да се уверите, че тя винаги се намира в северния й край по посока на линиите на силата на магнитното поле.

Така, около проводника, през който преминава електрически ток, се появява магнитно поле. Той има формата на концентрични кръгове и се нарича радиално магнитно поле.

Соленоидът. Соленоидно магнитно поле

Магнитно поле се появява около всеки проводник, независимо от неговата форма, при условие че през проводника преминава електрически ток.

В електротехниката се занимаваме с различни серпентини, състоящи се от поредица от завои. За да изучим магнитното поле на намотката, която ни интересува, нека първо разгледаме формата на магнитното поле на първата революция.

Представете си бобина с дебела жица, пробиващ лист картон и прикрепен към източник на ток. Когато електрическият ток преминава през серпентината, около всяка отделна част на намотката се появява радиално магнитно поле. Според правилото "на палеца" е лесно да се намери, че магнитното поле вътре в лентата на бобината са монотонен посока (на нас или от нас, независимо от посоката на тока в бобината), и те излизат от едната страна на бобината и влиза от другата страна. Редица такива завъртания, под формата на спирала, са т.нар соленоид (бобина).

Магнетично поле се появява около соленоида, когато преминава ток. Тя идва като резултат от добавянето на магнитните полета на всеки завой и прилича на формата на магнитното поле на праволинеен магнит. Силите на магнитното поле на соленоида, точно както в праволинейния магнит, излизат от първия край на соленоида и влизат в другия. Вътре в соленоида те имат монотонна посока. По този начин, краищата на соленоида имат полярност. Крайът, от който излизат силови ленти, е северния полюс соленоида, а крайът, в който влизат силовите ленти, е неговият южен полюс.

Полюсите на соленоидите могат да бъдат намерени от правилото на дясната ръка, но за това е необходимо да се знае посоката на тока в завоите. Ако се налага по електромагнитния дясната ръка с дланта надолу, така че токът ли идваше от пръстите му, огънатите палеца сочи към северния полюс на соленоида. От това правило следва, че полярността на соленоид зависи от посоката на тока в него. Лесно може да се провери този факт, като се постави магнитна игла към един от соленоидните стълбове и след това се промени посоката на тока в соленоида. Стрелката веднага се превръща в 180 °, т.е. тя показва, че полюсите на соленоида са се променили.

Соленоидът има свойството да изтегля леки железни предмети в себе си. Ако в соленоид е поставена метална шина, след известно време тя ще бъде магнетизирана от магнитното поле на соленоида. Този метод се използва при производството на постоянни магнити.

електромагнити

Електромагнитът е намотка (соленоид) с вътрешно поставена стоманена сърцевина. Формите и размерите на електромагнитите са разнообразни, но общото разположение на всички от тях е идентично.

Намотката на електромагнит е рамка, направена в повечето случаи от пресована дъска или влакна и имаща различни форми в зависимост от предназначението на електромагнита. Рамката се навива в двойка слоеве от медна изолация - намотка на електромагнита. Той има различен брой завои и е направен от тел с различни напречни сечения в зависимост от предназначението на електромагнита.

За да се предпази изолацията на намотката от механични повреди, намотката е покрита с един или няколко слоя хартия или с друг изолационен материал. Началото и краят на намотката се извеждат навън и се свързват към изходните клеми, закрепени към рамката, или към гъвкавите проводници с върховете в краищата.

Намотката на електромагнита се поставя върху сърцевина от меки железни или железни сплави със силиций, никел и др. Това желязо има минимален остатъчен магнетизъм. В повечето случаи сърцевините правят състав от тънки листове, изолирани един от друг. Формите на сърцевините могат да бъдат различни в зависимост от предназначението на електромагнита.

Ако електрическият ток преминава през намотката на електромагнит, се появява магнитно поле около намотката, което магнетизира ядрото. Тъй като ядрото е изработено от меко желязо, то веднага ще магнетизира. Ако след това изключите тока, тогава магнитните характеристики на сърцевината ще изчезнат и той ще престане да бъде магнит. Полюсите на електромагнит, като соленоид, се определят от правилото на дясната ръка. Ако посоката на тока се промени в намотката на електромагнита, тогава полярността на електромагнита също ще се промени в съгласие с това.

Действието на електромагнит е подобно на това на постоянния магнит. Но има голяма разлика между тях. Постоянният магнит винаги има магнитни качества и електромагнит само когато електрически ток преминава през неговата намотка.

В допълнение, силата на привличане на постоянен магнит е непроменена, защото магнитният поток на постоянния магнит е непроменен. Силата на привличане на електромагнит не е постоянна. Един и същ електромагнит може да притежава различна сила на привличане. Силата на привличане на всеки магнит зависи от големината на неговия магнитен поток.

Силата на привличане на електромагнит и, както следва, и неговият магнитен поток зависят от големината на тока, преминаващ през намотката на този електромагнит. Колкото по-висок ток, толкова по-голям привлекателната сила на електромагнита, и, от друга страна, колкото по-малко ток в намотката на електромагнита, най-ниската мощност той привлича към себе си магнитните органи.

Но за различия в своето устройство и размера на електромагнитите силата на привличането им зависи не само от големината на тока в намотката. Ако, например, да се вземат два соленоида подобно устройство и размери, но едната е с малко на брой намотки, а другата - с голям, лесно да се види, че в същото ток, силата на привличане ще продължи по-дълго. Вярно е, че колкото по-голям е броят на намотките, толкова по-голямо е магнитното поле около тази намотка, тъй като се състои от магнитните полета на всеки завой. Това означава, че магнитният поток на електромагнита и, както трябва, силата на привличането му, ще бъде по-голяма, толкова повече завои имат намотката.

Има и друга причина, която влияе върху магнитуда на магнитния поток на електромагнит, е качеството на неговата магнитна верига. Магнитната верига е пътят, през който се затваря магнитният поток. Магнитната верига има определено магнитно съпротивление. Магнитното съпротивление зависи от магнитната пропускливост на средата, през която преминава магнитният поток. Колкото по-голяма е пропускливостта на тази среда, толкова по-ниска е нейната магнитна устойчивост.

Тъй като магнитната проницаемост на феромагнитни материали (желязо, стомана) е много пъти по-голяма от магнитната проницаемост на въздух, защото електромагнитите трябва да се направи така, че тяхната магнитна верига не се съдържа вътре въздушни части. Продуктът на тока по броя на намотките на електромагнита се нарича магнитомотивна сила. Магнитомотивната сила се измерва с броя на амперите.

Например, ток от 50 mA минава през намотката на електромагнит с 1200 завъртания. Магнитомоторната сила на такъв електромагнит е 0,05 х 1200 = 60 ампера-завоя.

Действието на магнитомотивната сила е аналогично на действието на електродвижещата сила в електронната верига. Точно както EMF е предпоставка за появата на електронен ток, магнитомотивната сила прави магнитния поток в електромагнита. Точно както в електронната схема, с увеличаване на ЕМФ, токът в ценовата петрица се увеличава, така че в магнитната верига с увеличаваща се магнитомотивна сила магнитният поток се увеличава.

Действието на магнитното съпротивление е аналогично на действието на електронното съпротивление на веригата. Тъй като токът намалява с увеличаване на съпротивлението на електронната схема, увеличаването на магнитното съпротивление води до намаляване на магнитния поток в магнитната верига.

Зависимостта на магнитния поток на електромагнита на Магнитна сила и магнитното съпротивление може да се изрази с формула подобен на закона на Ом: = Магнитна сила (магнитен поток / магнитно съпротивление)

Магнитният поток е равен на магнитомотивната сила, разделена на магнитното съпротивление.

Броят на завъртанията на намотката и магнитното съпротивление за всеки електромагнит е постоянна стойност. Следователно, магнитният поток на даден електромагнит се променя само с конфигурацията на тока, преминаващ през намотката. Тъй като притегателната сила на електромагнита се определя от магнитен поток е да нарастване (или намаление) на силата на привличане на електромагнита, съответно, трябва да нарастване (или намаление) на тока в намотката на двигателя.

Поляризиран електромагнит

Поляризираният електромагнит е връзка на постоянен магнит с електромагнит. Той е подреден както следва. Така наречените полюсни разширения на меко желязо са прикрепени към полюсите на постоянен магнит. Всяко разширение на полюса служи като сърцевина на електромагнита, върху него е поставена намотка с намотка. И двете намотки са взаимосвързани последователно.

Тъй като полюсни разширения специално прикрепени към полюсите на постоянния магнит, те притежават магнитни свойства, както и липсата на ток в obmotkah- за всичко, което силата им на привличане е непроменена и се определя от магнитния поток на постоянния магнит.

Ефектът на поляризирания електромагнит е, че когато токът преминава през намотките си, силата на привличане на неговите полюси расте или намалява в зависимост от величината и посоката на тока в намотките. При това свойство на поляризирания електромагнит се основава действието на електрически поляризирани релета и други електрически устройства.

Ефектът на магнитното поле върху проводник с ток

Ако магнитно поле проводник се поставя така, че да е поставен перпендикулярно на линиите на полето на терена и да се премине на електрически ток диригент, диригентът ще се движат и да бъдат изтласкани от магнитното поле.

В резултат на взаимодействието на магнитното поле с електрически ток, проводникът влиза в движение, т.е. електрическата енергия се превръща в механична.

Силата, с която проводникът се изтласква от магнитното поле, зависи от големината на магнитния поток на магнита, от тока в проводника и от дължината на тази част на проводника, която се пресичат със силите на полето. Посоката на действието на тази сила, т.е. посоката на движение на проводника, зависи от посоката на тока в проводника и се определя от правилото на лявата ръка.

Ако се запази лявата си ръка, така че да включи силата на магнитното поле бандата, както и удължени четири пръста, изправени пред по посока на ток в проводник, сгънатия палецът ще покаже посоката на движение на проводника. Прилагайки това правило, трябва да се помни, че силовите полета на полето излизат от северния полюс на магнита.