Kaj je vir stalnega magnetnega polja. trajni magneti. Magnetno polje trajnih magnetov. Zemljino magnetno polje
Pri priključitvi na dva vzporedna vodnika električni tok, bodo privlačili ali odbijali, odvisno od smeri (polarnosti) priključenega toka. To je razloženo s pojavom posebne vrste snovi okoli teh prevodnikov. To snov imenujemo magnetno polje (MF). Magnetna sila je sila, s katero prevodniki delujejo drug na drugega.
Teorija magnetizma je nastala v antiki, v starodavni civilizaciji Azije. V Magneziji, v gorah, so našli posebno kamnino, katere kosi so se lahko med seboj privlačili. Po imenu kraja se je ta pasma imenovala "magneti". Palični magnet vsebuje dva pola. Njegove magnetne lastnosti so še posebej izrazite na polih.
Magnet, ki visi na nitki, bo s svojimi poli pokazal strani obzorja. Njena pola bodo obrnjena proti severu in jugu. Na tem principu deluje kompas. Nasprotna pola dveh magnetov se privlačita in enaka pola odbijata.
Znanstveniki so ugotovili, da magnetizirana igla, ki se nahaja v bližini prevodnika, odstopa, ko skozi njo teče električni tok. To nakazuje, da se okoli njega oblikuje MF.
Magnetno polje vpliva na:
Premikanje električnih nabojev.
Snovi, imenovane feromagneti: železo, lito železo, njihove zlitine.
Permanentni magneti so telesa, ki imajo skupen magnetni moment nabitih delcev (elektronov).
1 - Južni pol magneta
2 - Severni pol magneta
3 - MP na primeru kovinskih opilkov
4 - Smer magnetno polje
Poljske črte se pojavijo, ko se trajni magnet približa listu papirja, na katerega je nasuta plast železnih opilkov. Slika jasno prikazuje mesta polov z usmerjenimi silnicami.
Viri magnetnega polja
- Električno polje, ki se spreminja s časom.
- mobilni stroški.
- trajni magneti.
Trajne magnete poznamo že od otroštva. Uporabljali so jih kot igrače, ki so privabljale različne kovinski deli. Pritrjeni so bili na hladilnik, vgrajeni so bili v različne igrače.
Električni naboji, ki se gibljejo, imajo pogosto več magnetne energije kot trajni magneti.
Lastnosti
- vodja znak in lastnost magnetnega polja je relativnost. Če naelektreno telo pustimo negibno v določenem referenčnem okviru in v bližini postavimo magnetno iglo, bo kazalo proti severu, hkrati pa ne bo "čutilo" tujega polja, razen zemeljskega polja. . In če se naelektreno telo začne premikati blizu puščice, se okoli telesa pojavi magnetno polje. Posledično postane jasno, da MF nastane le, ko se določen naboj premakne.
- Magnetno polje lahko vpliva in vpliva na električni tok. Zaznamo ga lahko s spremljanjem gibanja nabitih elektronov. V magnetnem polju bodo delci z nabojem odstopali, vodniki, po katerih teče tok, se bodo premikali. Okvir, ki ga napaja tok, se bo vrtel, magnetizirani materiali pa se bodo premaknili na določeno razdaljo. Najpogosteje je naslikana igla kompasa Modra barva. To je trak iz magnetiziranega jekla. Kompas je vedno usmerjen proti severu, saj ima Zemlja magnetno polje. Ves planet je kot velik magnet s svojimi poli.
Človeški organi ne zaznavajo magnetnega polja in ga lahko zaznajo le posebne naprave in senzorji. Je spremenljiv in trajen. Izmenično polje običajno ustvarijo posebni induktorji, ki delujejo na izmenični tok. Konstantno polje tvori konstantno električno polje.
Pravila
Upoštevajte osnovna pravila za podobo magnetnega polja za različne prevodnike.
gimlet pravilo
Črta sile je prikazana v ravnini, ki se nahaja pod kotom 90 0 na tokovno pot, tako da je v vsaki točki sila usmerjena tangencialno na črto.
Za določitev smeri magnetnih sil se morate spomniti pravila gimleta z desnim navojem.
Gimlet mora biti nameščen vzdolž iste osi kot trenutni vektor, ročaj mora biti zasukan tako, da se gimlet premika v smeri svoje smeri. V tem primeru se usmeritev črt določi z vrtenjem ročaja gimlet.
Ring Gimlet Rule
Translacijsko gibanje gimleta v prevodniku, izdelano v obliki obroča, kaže, kako je usmerjena indukcija, vrtenje sovpada s tokovnim tokom.
Silnice se nadaljujejo znotraj magneta in ne morejo biti odprte.
Magnetno polje različnih virov povzeli drug z drugim. Pri tem ustvarjajo skupno polje.
Magneti z enakim polom se med seboj odbijajo, tisti z različnimi poli pa se privlačijo. Vrednost moči interakcije je odvisna od razdalje med njima. Ko se pola približata, se sila poveča.
Parametri magnetnega polja
- Veriženje tokov ( Ψ ).
- Vektor magnetne indukcije ( IN).
- Magnetni pretok ( F).
Intenzivnost magnetnega polja se izračuna z velikostjo vektorja magnetne indukcije, ki je odvisna od sile F in jo tvori tok I skozi vodnik z dolžino l: V \u003d F / (I * l).
Magnetna indukcija se meri v teslah (Tl), v čast znanstveniku, ki je proučeval pojave magnetizma in se ukvarjal z njihovimi računskimi metodami. 1 T je enaka indukciji magnetnega pretoka s silo 1 N po dolžini 1m ravni vodnik pod kotom 90 0 v smeri polja, s tekočim tokom enega ampera:
1 T = 1 x V / (A x m).
pravilo leve roke
Pravilo najde smer vektorja magnetne indukcije.
Če dlan leve roke postavimo v polje tako, da silnice magnetnega polja vstopijo v dlan s severnega pola pri 90 0, in 4 prste postavimo vzdolž toka, palec prikazuje smer magnetne sile.
Če je vodnik pod drugačnim kotom, bo sila neposredno odvisna od toka in projekcije prevodnika na ravnino pod pravim kotom.
Sila ni odvisna od vrste materiala prevodnika in njegovega preseka. Če ni prevodnika in se naboji premikajo v drugem mediju, se sila ne bo spremenila.
Ko je smer vektorja magnetnega polja v eni smeri ene velikosti, se polje imenuje enakomerno. Različna okolja vplivajo na velikost indukcijskega vektorja.
magnetni tok
Magnetna indukcija, ki poteka skozi določeno območje S in je omejena s tem območjem, je magnetni tok.
Če ima območje naklon pod nekim kotom α glede na indukcijsko premico, magnetni tok zmanjša za velikost kosinusa tega kota. Njegova največja vrednost se oblikuje, ko je območje pravokotno na magnetno indukcijo:
F \u003d B * S.
Magnetni pretok se meri v enoti, kot je npr "weber", ki je po vrednosti enak toku indukcije 1 T po območju v 1 m 2.
Pretočna povezava
Ta koncept se uporablja za ustvarjanje splošni pomen magnetni tok, ki ga ustvari določeno število prevodnikov, ki se nahajajo med magnetnima poloma.
Ko isti tok jaz teče skozi navitje s številom ovojev n, je skupni magnetni pretok, ki ga tvorijo vsi ovoji, vezni tok.
Pretočna povezava Ψ merjeno v weberjih in je enako: Ψ = n * F.
Magnetne lastnosti
Prepustnost določa, koliko je magnetno polje v določenem mediju nižje ali višje od indukcije polja v vakuumu. Za snov pravimo, da je namagnetena, če ima svoje magnetno polje. Ko snov postavimo v magnetno polje, se namagneti.
Znanstveniki so ugotovili, zakaj telesa pridobijo magnetne lastnosti. Po hipotezah znanstvenikov so znotraj snovi električni tokovi mikroskopske velikosti. Elektron ima svoj magnetni moment, ki ima kvantno naravo, se giblje po določeni orbiti v atomih. Prav ti majhni tokovi določajo magnetne lastnosti.
Če se tokovi gibljejo naključno, se magnetna polja, ki jih povzročajo, samokompenzirajo. Zunanje polje naredi tokove urejene, zato nastane magnetno polje. To je magnetizacija snovi.
Različne snovi lahko razdelimo glede na lastnosti interakcije z magnetnimi polji.
Razdeljeni so v skupine:
Paramagneti- snovi, ki imajo lastnosti magnetizacije v smeri zunanje polje imajo majhno možnost magnetizma. Imajo pozitivno poljsko jakost. Takšne snovi vključujejo železov klorid, mangan, platina itd.
Ferimagneti- snovi z magnetnimi momenti, ki so neuravnoteženi v smeri in vrednosti. Zanje je značilna prisotnost nekompenziranega antiferomagnetizma. Poljska jakost in temperatura vplivata na njihovo magnetno občutljivost (razni oksidi).
feromagneti- snovi s povečano pozitivno občutljivostjo, odvisno od jakosti in temperature (kristali kobalta, niklja itd.).
Diamagneti- imajo lastnost magnetizacije v nasprotni smeri zunanjega polja, to je negativno vrednost magnetne susceptibilnosti, neodvisno od jakosti. Če polja ni, te snovi ne bo magnetne lastnosti. Te snovi vključujejo: srebro, bizmut, dušik, cink, vodik in druge snovi.
Antiferomagneti
- imajo uravnotežen magnetni moment, kar ima za posledico nizko stopnjo magnetizacije snovi. Pri segrevanju pride do faznega prehoda snovi, pri čemer se pojavijo paramagnetne lastnosti. Ko temperatura pade pod določeno mejo, se takšne lastnosti ne bodo pojavile (krom, mangan).
Obravnavani magneti so razvrščeni še v dve kategoriji:
Mehki magnetni materiali
. Imajo nizko prisilno silo. V šibkih magnetnih poljih se lahko nasičijo. Med procesom obračanja magnetizacije imajo nepomembne izgube. Posledično se takšni materiali uporabljajo za izdelavo jeder. električne naprave deluje na izmenično napetost ( , generator, ).
trdi magnetni materialov. Imajo povečano vrednost prisilne sile. Za ponovno namagnetenje je potrebno močno magnetno polje. Ti materiali se uporabljajo v proizvodnji trajni magneti.
Magnetne lastnosti različnih snovi se uporabljajo v tehničnih načrtih in izumih.
Magnetna vezja
Kombinacija več magnetnih snovi se imenuje magnetno vezje. So podobnosti in jih določajo analogni zakoni matematike.
Na podlagi magnetna vezja delovati električne naprave, induktivnost, . V delujočem elektromagnetu teče tok skozi magnetno vezje iz feromagnetnega materiala in zraka, ki ni feromagnet. Kombinacija teh komponent je magnetno vezje. Številne električne naprave vsebujejo v svoji zasnovi magnetna vezja.
dobro znan široka uporaba magnetno polje doma, v službi in v znanstvena raziskava. Dovolj je, da poimenujemo takšne naprave, kot so alternatorji, elektromotorji, releji, pospeševalci. elementarni delci in različni senzorji. Oglejmo si podrobneje, kaj je magnetno polje in kako nastane.
Kaj je magnetno polje - definicija
Magnetno polje je polje sile, ki deluje na premikajoče se nabite delce. Velikost magnetnega polja je odvisna od hitrosti njegovega spreminjanja. Glede na to značilnost ločimo dve vrsti magnetnega polja: dinamično in gravitacijsko.
Gravitacijsko magnetno polje nastane le v bližini elementarnih delcev in se oblikuje glede na značilnosti njihove strukture. Viri dinamičnega magnetnega polja so gibljivi električni naboji ali naelektrena telesa, vodniki s tokom, pa tudi magnetizirane snovi.
Lastnosti magnetnega polja
Veliki francoski znanstvenik André Ampere je uspel ugotoviti dve temeljni lastnosti magnetnega polja:
- Glavna razlika med magnetnim in električnim poljem ter njegova glavna lastnost je, da je relativno. Če vzamete naelektreno telo, ga pustite nepremično v katerem koli referenčnem sistemu in postavite magnetno iglo v bližino, bo kot običajno kazalo proti severu. To pomeni, da ne bo zaznal nobenega polja razen zemeljskega. Če začnete to nabito telo premikati glede na puščico, se bo začelo obračati - to pomeni, da ko se naelektreno telo premika, poleg električnega nastane tudi magnetno polje. Tako se magnetno polje pojavi, če in samo če obstaja gibljiv naboj.
- Magnetno polje deluje na drug električni tok. Torej ga lahko zaznate tako, da sledite gibanju nabitih delcev - v magnetnem polju bodo odstopali, prevodniki s tokom se bodo premaknili, okvir s tokom se bo obrnil, magnetizirane snovi se bodo premaknile. Tukaj je treba spomniti na magnetno iglo kompasa, običajno modro pobarvano, ker je le kos magnetiziranega železa. Vedno kaže proti severu, ker ima Zemlja magnetno polje. Naš ves planet je ogromen magnet: južni magnetni pas se nahaja na severnem polu, severni magnetni pol pa na južnem geografskem polu.
Poleg tega lastnosti magnetnega polja vključujejo naslednje značilnosti:
- Jakost magnetnega polja opisujemo z magnetno indukcijo – to je vektorska količina, ki določa jakost, s katero magnetno polje vpliva na gibljive naboje.
- Magnetno polje je lahko konstantno in spremenljivo. Prvo ustvarja električno polje, ki se v času ne spreminja, tudi indukcija takega polja je nespremenjena. Drugi se najpogosteje ustvari z uporabo induktorjev, ki jih napaja izmenični tok.
- Magnetnega polja človek ne more zaznati s čutili in ga zabeležijo le posebni senzorji.
Če skozi železo spustimo električni tok, dobi železo za čas prehajanja toka magnetne lastnosti. Nekatere snovi, na primer kaljeno jeklo in številne zlitine, ne izgubijo svojih magnetnih lastnosti tudi po izklopu toka, za razliko od elektromagnetov.
Takšna telesa, ki dolgo časa ohranjajo magnetizacijo, imenujemo trajni magneti. Ljudje so se najprej naučili pridobivati trajne magnete iz naravnih magnetov - magnetne železove rude, nato pa so se jih naučili sami izdelovati iz drugih snovi in jih umetno magnetizirati.
Magnetno polje trajnega magneta
Trajni magneti imajo dva pola, imenovana severno in južno magnetno polje. Med tema poloma se magnetno polje nahaja v obliki zaprtih linij, usmerjenih od severnega proti južnemu polu. Magnetno polje trajnega magneta deluje na kovinske predmete in druge magnete.
Če približate dva magneta z enakima poloma, se bosta odbijala. In če so različna imena, potem pritegnite. Magnetne črte nasprotnih nabojev so v tem primeru tako rekoč zaprte drug proti drugemu.
Če pa pride v polje magneta kovinski predmet, nato ga magnet magnetizira in sam kovinski predmet postane magnet. Privlači jo njegov nasprotni pol glede na magnet, zato se zdi, da se kovinska telesa »prilepijo« na magnete.
Zemljino magnetno polje in magnetne nevihte
Magnetnega polja nimajo samo magneti, ampak tudi naš domači planet. Magnetno polje Zemlje določa delovanje kompasa, ki so ga ljudje že od antičnih časov uporabljali za navigacijo po terenu. Zemlja ima, tako kot vsak drug magnet, dva pola - severnega in južnega. Zemljini magnetni poli so blizu geografskih polov.
Silnice zemeljskega magnetnega polja "izstopajo" iz severnega pola Zemlje in "vstopajo" na mestu južnega pola. Fizika eksperimentalno potrjuje obstoj zemeljskega magnetnega polja, vendar ga še ne more povsem pojasniti. Menijo, da so razlog za obstoj zemeljskega magnetizma tokovi, ki tečejo znotraj Zemlje in v ozračju.
Občasno se pojavijo tako imenovane "magnetne nevihte". Zaradi sončne aktivnosti in emisij tokov nabitih delcev s strani Sonca se za kratek čas spremeni zemeljsko magnetno polje. V zvezi s tem se lahko kompas obnaša nenavadno, prenos različnih elektromagnetnih signalov v ozračju je moten.
Takšne nevihte so lahko za nekatere občutljive ljudi moteče, saj motnje običajnega zemeljskega magnetizma povzročijo manjše spremembe v precej občutljivem instrumentu, našem telesu. Menijo, da s pomočjo zemeljskega magnetizma najdejo pot domov. ptice selivke in živali selivke.
Ponekod na Zemlji obstajajo območja, kjer kompas ne kaže vedno proti severu. Takšna mesta imenujemo anomalije. Takšne anomalije najpogosteje razlagamo z ogromnimi nahajališči železove rude v majhnih globinah, ki izkrivljajo naravno magnetno polje Zemlje.
Tako kot počitek električni naboj deluje na drug naboj skozi električno polje, električni tok deluje na drug tok skozi magnetno polje. Delovanje magnetnega polja na trajne magnete se zmanjša na njegovo delovanje na naboje, ki se gibljejo v atomih snovi in ustvarjajo mikroskopske krožne tokove.
Doktrina o elektromagnetizem temelji na dveh predpostavkah:
- magnetno polje deluje na gibljive naboje in tokove;
- okoli tokov in gibajočih se nabojev nastane magnetno polje.
Interakcija magnetov
Trajni magnet(ali magnetna igla) je usmerjena vzdolž magnetnega meridiana Zemlje. Konec, ki kaže proti severu, se imenuje Severni pol(N) in nasprotni konec je Južni pol(S). Ko približamo dva magneta drug drugemu, opazimo, da se njuni podobni poli odbijajo, nasprotni pa privlačijo ( riž. 1 ).
Če pola ločimo tako, da trajni magnet razrežemo na dva dela, potem ugotovimo, da bo imel tudi vsak od njiju dva pola, tj. bo trajni magnet ( riž. 2 ). Oba pola - severni in južni - sta neločljiva drug od drugega, enaka.
Magnetno polje, ki ga ustvarja Zemlja ali trajni magneti, je tako kot električno polje prikazano z magnetnimi silnicami. slika silnice Magnetno polje kateregakoli magneta lahko dobimo tako, da nanj položimo list papirja, na katerega v enakomernem sloju nasujemo železne opilke. Ko pride v magnetno polje, se žagovina magnetizira - vsak od njih ima sever in južni poli. Nasprotna pola se sicer rada približujeta, vendar to preprečuje trenje žagovine na papirju. Če s prstom potrkate po papirju, se bo trenje zmanjšalo in opilki se bodo med seboj privlačili ter tvorili verige, ki predstavljajo črte magnetnega polja.
Vklopljeno riž. 3 prikazuje lokacijo v polju neposrednega magneta žagovine in majhne magnetne puščice, ki kažejo smer silnic magnetnega polja. Za to smer se vzame smer severnega pola magnetne igle.
Oerstedova izkušnja. Tok magnetnega polja 
IN začetku XIX V. danski znanstvenik Oersted prišli do pomembnega odkritja z odkritjem delovanje električnega toka na trajne magnete . Blizu magnetne igle je položil dolgo žico. Ko je skozi žico šel tok, se je puščica obrnila in poskušala biti pravokotna nanjo ( riž. 4 ). To bi lahko razložili s pojavom magnetnega polja okoli prevodnika.
Magnetne silnice polja, ki jih ustvari neposredni prevodnik s tokom, so koncentrični krogi, ki se nahajajo v ravnini, pravokotni nanj, s središči v točki, skozi katero teče tok ( riž. 5 ). Smer črt je določena s pravilom desnega vijaka:
Če zavrtimo vijak v smeri silnic polja, se bo premikal v smeri toka v vodniku .
Značilnost sile magnetnega polja je vektor magnetne indukcije B . V vsaki točki je usmerjen tangencialno na poljsko črto. Silnice električnega polja se začnejo pri pozitivne naboje in se konča negativno, sila, ki deluje v tem polju na naboj, pa je usmerjena tangencialno na premico v vsaki njeni točki. Za razliko od električnega polja so linije magnetnega polja zaprte, kar je posledica odsotnosti "magnetnih nabojev" v naravi.
Magnetno polje toka se v osnovi ne razlikuje od polja, ki ga ustvari trajni magnet. V tem smislu je analog ravnega magneta dolg solenoid - tuljava žice, katere dolžina je veliko večja od njenega premera. Diagram črt magnetnega polja, ki ga je ustvaril, upodobljen v riž. 6 , podobno kot za ploščati magnet ( riž. 3 ). Krogi označujejo odseke žice, ki tvorijo navitje solenoida. Tokovi, ki tečejo po žici od opazovalca, so označeni s križci, tokovi v nasprotni smeri - proti opazovalcu - pa s pikami. Enake oznake so sprejete za magnetne silnice, če so pravokotne na ravnino risbe ( riž. 7 a, b).
Smer toka v navitju solenoida in smer magnetnih silnic znotraj njega sta povezana tudi s pravilom desnega vijaka, ki je v tem primeru formulirano takole:
Če pogledate vzdolž osi solenoida, potem tok, ki teče v smeri urinega kazalca, v njem ustvari magnetno polje, katerega smer sovpada s smerjo gibanja desnega vijaka ( riž. 8 )
Na podlagi tega pravila je enostavno ugotoviti, da je solenoid, prikazan v riž. 6 , njen desni konec je severni pol, levi konec pa južni pol.
Magnetno polje znotraj solenoida je homogeno - vektor magnetne indukcije ima tam konstantno vrednost (B = const). V tem pogledu je solenoid podoben ploščatemu kondenzatorju, znotraj katerega se ustvari enakomerno električno polje.
Sila, ki deluje v magnetnem polju na vodnik s tokom
Eksperimentalno je bilo ugotovljeno, da na vodnik s tokom v magnetnem polju deluje sila. V enakomernem polju na premočrtni vodnik dolžine l, skozi katerega teče tok I, ki se nahaja pravokotno na vektor polja B, deluje sila: F = I l B .
Smer sile je določena pravilo leve roke:
Če so štirje iztegnjeni prsti leve roke postavljeni v smeri toka v prevodniku, dlan pa je pravokotna na vektor B, bo umaknjen palec pokazal smer sile, ki deluje na prevodnik. (riž. 9 ).
Upoštevati je treba, da sila, ki deluje na prevodnik s tokom v magnetnem polju, ni usmerjena tangencialno na njegove silnice, kot je električna sila, ampak pravokotno nanje. Magnetna sila ne vpliva na prevodnik, ki se nahaja vzdolž silnic.
Enačba F = IlB omogoča kvantitativno karakteristiko indukcije magnetnega polja.
Odnos 
ni odvisen od lastnosti prevodnika in označuje samo magnetno polje.
Modul vektorja magnetne indukcije B je numerično enak sili, ki deluje na prevodnik enote dolžine, ki je pravokoten nanj, skozi katerega teče tok enega ampera.
V sistemu SI je enota za indukcijo magnetnega polja tesla (T):
Magnetno polje. Tabele, diagrami, formule
(Interakcija magnetov, Oerstedov poskus, vektor magnetne indukcije, smer vektorja, princip superpozicije. Grafični prikaz magnetnih polj, črte magnetne indukcije. Magnetni pretok, energijska karakteristika polja. Magnetne sile, Amperova sila, Lorentzova sila. Gibanje nabitih delcev. v magnetnem polju. Magnetne lastnosti snovi, Ampèrova hipoteza)
Da bi razumeli, kaj je značilnost magnetnega polja, je treba definirati številne pojave. Hkrati se morate vnaprej spomniti, kako in zakaj se pojavi. Ugotovite, kakšna je močnostna karakteristika magnetnega polja. Pomembno je tudi, da se takšno polje lahko pojavi ne samo v magnetih. V zvezi s tem ne škodi omeniti značilnosti zemeljskega magnetnega polja.
Nastanek polja
Za začetek je treba opisati videz polja. Po tem lahko opišete magnetno polje in njegove značilnosti. Pojavi se med gibanjem nabitih delcev. Lahko vpliva na zlasti prevodne prevodnike. Interakcija med magnetnim poljem in gibljivimi naboji oziroma prevodniki, po katerih teče tok, nastane zaradi sil, ki jih imenujemo elektromagnetne.
Intenzivnost oziroma jakostna karakteristika magnetnega polja v določeni prostorski točki se določi z uporabo magnetne indukcije. Slednji je označen s simbolom B.
Grafični prikaz polja
Magnetno polje in njegove značilnosti lahko grafično predstavimo z indukcijskimi črtami. Ta definicija se imenuje črte, tangente na katere bodo na kateri koli točki sovpadale s smerjo vektorja y magnetne indukcije.
Te črte so vključene v značilnosti magnetnega polja in se uporabljajo za določanje njegove smeri in jakosti. Večja kot je intenziteta magnetnega polja, več podatkovnih črt bo narisanih.
Kaj so magnetne črte
Magnetne črte ravnih vodnikov s tokom imajo obliko koncentričnega kroga, katerega središče se nahaja na osi tega prevodnika. Smer magnetnih črt v bližini vodnikov s tokom določa pravilo gimleta, ki zveni takole: če je gimlet nameščen tako, da bo privit v prevodnik v smeri toka, potem je smer vrtenja ročaj ustreza smeri magnetnih linij.
Za tuljavo s tokom bo smer magnetnega polja določena tudi s pravilom gimleta. Prav tako je potrebno ročaj vrteti v smeri toka v zavojih solenoida. Smer linij magnetne indukcije bo ustrezala smeri translacijskega gibanja gimleta.
Je glavna značilnost magnetnega polja.
Polje, ki ga ustvari en tok, pod enakimi pogoji, se bo v različnih medijih zaradi različnih magnetnih lastnosti teh snovi razlikovalo po svoji intenzivnosti. Za magnetne lastnosti medija je značilna absolutna magnetna prepustnost. Meri se v henrijih na meter (g/m).
Karakteristika magnetnega polja vključuje absolutno magnetno prepustnost vakuuma, imenovano magnetna konstanta. Vrednost, ki določa, kolikokrat se bo absolutna magnetna prepustnost medija razlikovala od konstante, imenujemo relativna magnetna prepustnost.
Magnetna prepustnost snovi
To je brezdimenzijska količina. Snovi z vrednostjo prepustnosti, manjšo od ena, imenujemo diamagnetne. V teh snoveh bo polje šibkejše kot v vakuumu. Te lastnosti so prisotne v vodiku, vodi, kremenu, srebru itd.
Mediji z magnetno prepustnostjo, večjo od enote, se imenujejo paramagnetni. V teh snoveh bo polje močnejše kot v vakuumu. Ti mediji in snovi vključujejo zrak, aluminij, kisik, platino.
Pri paramagnetnih in diamagnetnih snoveh vrednost magnetne prepustnosti ne bo odvisna od napetosti zunanjega, magnetizirajočega polja. To pomeni, da je vrednost za določeno snov konstantna.
V posebno skupino spadajo feromagneti. Za te snovi bo magnetna prepustnost dosegla nekaj tisoč ali več. Te snovi, ki imajo lastnost, da se magnetizirajo in ojačajo magnetno polje, se pogosto uporabljajo v elektrotehniki.
Moč polja
Za določitev značilnosti magnetnega polja se lahko skupaj z vektorjem magnetne indukcije uporabi vrednost, imenovana jakost magnetnega polja. Ta izraz določa jakost zunanjega magnetnega polja. Smer magnetnega polja v mediju z enakimi lastnostmi v vseh smereh bo vektor intenzitete sovpadal z vektorjem magnetne indukcije v točki polja.
Moč feromagnetov je razložena s prisotnostjo v njih poljubno magnetiziranih majhnih delov, ki jih lahko predstavljamo kot majhne magnete.
V odsotnosti magnetnega polja feromagnetna snov morda nima izrazitih magnetnih lastnosti, saj domenska polja pridobijo različne orientacije in njihovo skupno magnetno polje je nič.
Glede na glavno značilnost magnetnega polja, če je feromagnet postavljen v zunanje magnetno polje, na primer v tuljavo s tokom, se bodo pod vplivom zunanjega polja domene obrnile v smeri zunanjega polja. . Poleg tega se bo povečalo magnetno polje na tuljavi in povečala se bo magnetna indukcija. Če je zunanje polje dovolj šibko, se bo prevrnil le del vseh domen, katerih magnetna polja se približajo smeri zunanjega polja. Z naraščanjem jakosti zunanjega polja se bo povečalo število zasukanih domen in pri določeni vrednosti napetosti zunanjega polja se bodo skoraj vsi deli zasukali tako, da se bodo magnetna polja nahajala v smeri zunanjega polja. To stanje imenujemo magnetna nasičenost.
Razmerje med magnetno indukcijo in jakostjo
Razmerje med magnetno indukcijo feromagnetne snovi in jakostjo zunanjega polja je mogoče prikazati z grafom, imenovanim krivulja magnetizacije. Na ovinku grafa krivulje se stopnja povečanja magnetne indukcije zmanjša. Po zavoju, kjer napetost doseže določeno vrednost, pride do nasičenja, krivulja se rahlo dvigne in postopoma dobi obliko ravne črte. Na tem odseku indukcija še raste, vendar precej počasi in le zaradi povečanja jakosti zunanjega polja.
Grafična odvisnost teh indikatorjev ni direktna, kar pomeni, da njuno razmerje ni konstantno, magnetna prepustnost materiala pa ni konstanten indikator, ampak je odvisna od zunanjega polja.
Spremembe magnetnih lastnosti materialov
S povečanjem jakosti toka do popolne nasičenosti v tuljavi s feromagnetnim jedrom in njegovim kasnejšim zmanjšanjem krivulja magnetizacije ne bo sovpadala s krivuljo demagnetizacije. Z ničelno intenzivnostjo magnetna indukcija ne bo imela enake vrednosti, ampak bo pridobila določen indikator, ki se imenuje preostala magnetna indukcija. Situacija z zamikom magnetne indukcije od sile magnetiziranja se imenuje histereza.
Za popolno razmagnetenje feromagnetnega jedra v tuljavi je potrebno dati povratni tok, ki bo ustvaril potrebno napetost. Za različne feromagnetne snovi je potreben segment različnih dolžin. Večji ko je, več energije je potrebno za razmagnetenje. Vrednost, pri kateri je material popolnoma razmagneten, se imenuje prisilna sila.
Z nadaljnjim povečanjem toka v tuljavi se bo indukcija spet povečala do indeksa nasičenosti, vendar z drugačno smerjo magnetnih linij. Pri razmagnetenju v nasprotni smeri dobimo preostalo indukcijo. Pojav rezidualnega magnetizma se uporablja za ustvarjanje trajnih magnetov iz snovi z visokim rezidualnim magnetizmom. Iz snovi, ki imajo sposobnost ponovnega magnetiziranja, se ustvarjajo jedra za električne stroje in naprave.
pravilo leve roke
Sila, ki deluje na vodnik s tokom, ima smer, določeno s pravilom leve roke: ko je dlan deviške roke nameščena tako, da vanjo vstopijo magnetne črte, štirje prsti pa so iztegnjeni v smeri tok v vodniku bo upognjen palec pokazal smer sile. Dana moč pravokotno na vektor indukcije in tok.
Prevodnik s tokom, ki se premika v magnetnem polju, velja za prototip elektromotorja, ki se spreminja električna energija v mehansko.
Pravilo desne roke
Med gibanjem vodnika v magnetnem polju se v njem inducira elektromotorna sila, ki ima vrednost sorazmerno z magnetno indukcijo, dolžino vpletenega vodnika in hitrostjo njegovega gibanja. Ta odvisnost se imenuje elektromagnetna indukcija. Pri določanju smeri induciranega EMF v prevodniku se uporablja pravilo desna roka: ko je desna roka postavljena na enak način kot v primeru z leve, magnetne črte vstopijo v dlan, palec pa kaže smer gibanja prevodnika, iztegnjeni prsti kažejo smer induciranega EMF. Gibanje v magnetnem toku pod vplivom zunanjega mehanska sila Prevodnik je najenostavnejši primer električnega generatorja, v katerem se mehanska energija pretvarja v električno.
Lahko se formulira drugače: v zaprtem krogu se inducira EMF, pri kateri koli spremembi magnetnega pretoka, ki ga pokriva to vezje, je EDE v vezju številčno enaka hitrosti spremembe magnetnega pretoka, ki pokriva to vezje.
Ta obrazec zagotavlja povprečni indikator EMF in označuje odvisnost EMF ne od magnetnega toka, temveč od hitrosti njegove spremembe.
Lenzov zakon
Prav tako se morate spomniti Lenzovega zakona: tok, ki ga povzroči sprememba magnetnega polja, ki poteka skozi vezje, s svojim magnetnim poljem prepreči to spremembo. Če zavoje tuljave prebodejo magnetni tokovi različnih velikosti, potem je EMF, induciran na celotni tuljavi, enak vsoti EMF v različnih zavojih. Vsoto magnetnih pretokov različnih ovojev tuljave imenujemo pretočna povezava. Merska enota te količine, kot tudi magnetnega pretoka, je weber.
Ko se spremeni električni tok v tokokrogu, se spremeni tudi magnetni tok, ki ga ustvari. Vendar po zakonu elektromagnetna indukcija, se v prevodniku inducira EMF. Pojavi se v povezavi s spremembo toka v prevodniku, zato se ta pojav imenuje samoindukcija, EMF, induciran v prevodniku, pa se imenuje samoindukcijski EMF.
Pretočna vezava in magnetni pretok nista odvisna le od jakosti toka, temveč tudi od velikosti in oblike danega prevodnika ter magnetne prepustnosti okoliške snovi.
induktivnost prevodnika
Koeficient sorazmernosti se imenuje induktivnost prevodnika. Označuje zmožnost prevodnika, da ustvari pretočno povezavo, ko električna energija teče skozi njega. To je eden glavnih parametrov električnih tokokrogov. Za nekatera vezja je induktivnost konstanta. Odvisno bo od velikosti konture, njene konfiguracije in magnetne prepustnosti medija. V tem primeru jakost toka v vezju in magnetni tok ne bosta pomembna.
Zgornje definicije in pojavi pojasnjujejo, kaj je magnetno polje. Podane so tudi glavne značilnosti magnetnega polja, s pomočjo katerih je možno definirati ta pojav.
