Magneettikenttä on pitkään herättänyt monia kysymyksiä ihmisissä, mutta se on edelleenkin vähän tunnettu ilmiö. Monet tutkijat yrittivät tutkia sen ominaisuuksia ja ominaisuuksia, koska alan hyödyt ja mahdollisuudet olivat kiistattomia tosiasioita.

Katsotaan kaikki järjestyksessä. Joten miten mikä tahansa magneettikenttä toimii ja muodostuu? Aivan oikein, sähkövirrasta. Ja virta on fysiikan oppikirjojen mukaan varautuneiden hiukkasten suunnattua virtausta, eikö niin? Joten kun virta kulkee minkä tahansa johtimen läpi, tietyntyyppinen aine alkaa toimia sen ympärillä - magneettikenttä. Magneettikenttä voidaan luoda varautuneiden hiukkasten virralla tai atomeissa olevien elektronien magneettisilla momenteilla. Nyt tällä kentällä ja aineella on energiaa, näemme sen sähkömagneettisina voimina, jotka voivat vaikuttaa virtaan ja sen varauksiin. Magneettikenttä alkaa vaikuttaa varautuneiden hiukkasten virtaukseen ja ne muuttavat alkuperäistä liikesuuntaa kohtisuoraan itse kenttään nähden.

Magneettikenttää voidaan kutsua myös sähködynaamiseksi, koska se muodostuu lähellä liikkuvia hiukkasia ja vaikuttaa vain liikkuviin hiukkasiin. No, se on dynaaminen johtuen siitä, että sillä on erityinen rakenne pyörivissä bioneissa avaruuden alueella. Tavallinen liikkuva sähkövaraus saa ne pyörimään ja liikkumaan. Bionit välittävät kaikki mahdolliset vuorovaikutukset tällä avaruuden alueella. Siksi liikkuva varaus vetää puoleensa yhden navan kaikista bioneista ja saa ne pyörimään. Vain hän voi tuoda heidät pois lepotilastaan, ei mikään muu, koska muut voimat eivät voi vaikuttaa heihin.

Sähkökentässä on varautuneita hiukkasia, jotka liikkuvat erittäin nopeasti ja voivat kulkea 300 000 km sekunnissa. Valolla on sama nopeus. Magneettikenttä ei voi olla olemassa ilman sähkövarausta. Tämä tarkoittaa, että hiukkaset liittyvät uskomattoman läheisesti toisiinsa ja ovat yhteisessä sähkömagneettisessa kentässä. Eli jos magneettikentässä tapahtuu muutoksia, niin sähkökentässä tapahtuu muutoksia. Tämä laki on myös päinvastainen.

Puhumme täällä paljon magneettikentästä, mutta kuinka voimme kuvitella sen? Emme voi nähdä sitä paljaalla ihmissilmällämme. Lisäksi kentän uskomattoman nopean etenemisen vuoksi meillä ei ole aikaa havaita sitä erilaisilla laitteilla. Mutta opiskellaksesi jotain, sinulla on oltava siitä ainakin jonkinlainen käsitys. Usein on myös tarpeen kuvata magneettikenttä kaavioissa. Ymmärtämisen helpottamiseksi ehdolliset kenttäviivat piirretään. Mistä he saivat ne? Ne keksittiin syystä.

Yritetään nähdä magneettikenttä käyttämällä pieniä metalliviiloja ja tavallista magneettia. Kaada tämä sahanpuru tasaiselle pinnalle ja laitetaan se toimintaan magneettikenttä. Sitten näemme, että ne liikkuvat, pyörivät ja asettuvat kuvioon tai kuvioon. Tuloksena oleva kuva näyttää voimien likimääräisen vaikutuksen magneettikentässä. Kaikki voimat ja vastaavasti voimalinjat ovat jatkuvia ja suljettuja tässä paikassa.

Magneettisella neulalla on samanlaiset ominaisuudet ja ominaisuudet kuin kompassilla, ja sitä käytetään voimalinjojen suunnan määrittämiseen. Jos se putoaa magneettikentän toiminta-alueelle, voimme nähdä voimien toimintasuunnan sen pohjoisnavasta. Tehdään sitten tästä useita johtopäätöksiä: tavallisen kestomagneetin huippu, josta voimalinjat lähtevät, on nimetty magneetin pohjoisnapaksi. Etelänapa taas tarkoittaa pistettä, jossa voimat ovat kiinni. No, magneetin sisällä olevia voimalinjoja ei ole korostettu kaaviossa.

Magneettikentällä, sen ominaisuuksilla ja ominaisuuksilla on melko laaja käyttökohde, koska monissa ongelmissa se on otettava huomioon ja tutkittava. Tämä on fysiikan tieteen tärkein ilmiö. Monimutkaisemmat asiat, kuten magneettinen permeabiliteetti ja induktio, liittyvät siihen erottamattomasti. Selittääksemme kaikki syyt magneettikentän esiintymiseen, meidän on turvauduttava todellisiin tieteellisiin faktoihin ja vahvistukseen. Muuten monimutkaisemmissa ongelmissa väärä lähestymistapa voi loukata teorian eheyttä.

Otetaan nyt esimerkkejä. Me kaikki tunnemme planeettamme. Sanotaanko, että sillä ei ole magneettikenttää? Saatat olla oikeassa, mutta tiedemiehet sanovat, että prosessit ja vuorovaikutukset Maan ytimen sisällä synnyttävät valtavan magneettikentän, joka ulottuu tuhansia kilometrejä. Mutta missä tahansa magneettikentässä täytyy olla sen navat. Ja niitä on olemassa, ne sijaitsevat vain vähän kaukana maantieteellisestä napasta. Miltä se tuntuu? Esimerkiksi linnut ovat kehittäneet navigointikykyjä, ja ne navigoivat erityisesti magneettikentän avulla. Joten hänen avullaan hanhet saapuvat turvallisesti Lappiin. Myös erikoisnavigointilaitteet käyttävät tätä ilmiötä.

Magneettikenttä ja sen ominaisuudet. Kun sähkövirta kulkee johtimen läpi, a magneettikenttä. Magneettikenttä edustaa yhtä ainetyypeistä. Siinä on energiaa, joka ilmenee yksittäisiin liikkuviin osiin vaikuttavien sähkömagneettisten voimien muodossa. sähkövaraukset(elektronit ja ionit) ja niiden virrat eli sähkövirta. Sähkömagneettisten voimien vaikutuksesta liikkuvat varautuneet hiukkaset poikkeavat alkuperäiseltä reitiltä kenttään nähden kohtisuoraan suuntaan (kuva 34). Magneettikenttä muodostuu vain liikkuvien sähkövarausten ympärillä, ja sen toiminta ulottuu myös vain liikkuviin varauksiin. Magneetti- ja sähkökentät erottamattomia ja muodostavat yhdessä yhden elektromagneettinen kenttä. Mitään muutosta sähkökenttä johtaa magneettikentän ilmestymiseen ja päinvastoin kaikkiin magneettikentän muutokseen liittyy sähkökentän ilmaantuminen. Elektromagneettinen kenttä etenee valon nopeudella eli 300 000 km/s.

Graafinen esitys magneettikentästä. Graafisesti magneettikenttä esitetään magneettisilla voimalinjoilla, jotka piirretään siten, että kenttäviivan suunta kussakin kentän pisteessä on sama kuin kenttävoimien suunta; magneettikenttäviivat ovat aina jatkuvia ja suljettuja. Magneettikentän suunta kussakin pisteessä voidaan määrittää magneettineulalla. Nuolen pohjoisnapa on aina asetettu kenttävoimien suuntaan. Kestomagneetin päätä, josta kenttäviivat tulevat esiin (kuva 35, a), pidetään pohjoisnavana ja vastakkaisena päänä, johon kenttäviivat tulevat, on etelänapa (kenttäviivat kulkevat magneetin sisällä ei näy). Kenttälinjojen jakautuminen litteän magneetin napojen välillä voidaan havaita napojen päälle asetetulle paperiarkille sirotetuilla teräsviiloilla (kuva 35, b). Kestomagneetin kahden rinnakkaisen vastakkaisen navan välisen ilmavälin magneettikentälle on tunnusomaista magneettisten voimalinjojen tasainen jakautuminen (kuva 36) (magneetin sisällä kulkevia kenttälinjoja ei ole esitetty).

Riisi. 37. Kelaan tunkeutuva magneettivuo, kun sen paikat ovat kohtisuorassa (a) ja vinossa (b) suhteessa magneettisten voimalinjojen suuntaan.

Jotta magneettikenttä saadaan visuaalisesti esille, kenttäviivat sijoitetaan harvemmin tai tiheämmin. Niissä paikoissa, joissa magneettikenttä on voimakkaampi, kenttäviivat sijaitsevat lähempänä toisiaan, ja paikoissa, joissa se on heikompi, ne ovat kauempana toisistaan. Voimalinjat eivät leikkaa missään.

Monissa tapauksissa on kätevää pitää magneettisia voimalinjoja joinakin elastisina venytettyinä lankoina, jotka pyrkivät supistumaan ja myös hylkimään toisiaan (joilla on molemminpuolinen sivuttaistyöntö). Tämä mekaaninen voimalinjojen käsite mahdollistaa sähkömagneettisten voimien syntymisen selkeän selityksen magneettikentän ja johtimen vuorovaikutuksessa virran kanssa sekä kahden magneettikentän vuorovaikutuksessa.

Magneettikentän tärkeimmät ominaisuudet ovat magneettinen induktio, magneettivuo, magneettinen permeabiliteetti ja magneettikentän voimakkuus.

Magneettinen induktio ja magneettivuo. Magneettikentän intensiteetti eli sen kyky tuottaa työtä määräytyy suurella, jota kutsutaan magneettiseksi induktioksi. Mitä voimakkaampi kestomagneetin tai sähkömagneetin luoma magneettikenttä on, sitä suurempi on sen induktio. Magneettista induktiota B voidaan luonnehtia magneettikenttälinjojen tiheydellä eli magneettikenttään nähden kohtisuorassa olevan 1 m 2 tai 1 cm 2 alueen läpi kulkevien kenttälinjojen lukumäärällä. On homogeenisia ja epähomogeenisiä magneettikenttiä. Tasaisessa magneettikentässä magneettisella induktiolla on jokaisessa kentän pisteessä sama arvo ja suunta. Magneetin tai sähkömagneetin vastakkaisten napojen välisen ilmavälin kenttää (katso kuva 36) voidaan pitää homogeenisena jollain etäisyydellä sen reunoista. Minkä tahansa pinnan läpi kulkeva magneettivuo Ф määritetään kokonaismäärä magneettiset voimalinjat, jotka läpäisevät tämän pinnan, esimerkiksi kelan 1 (kuva 37, a), siis tasaisessa magneettikentässä

F = BS (40)

missä S on sen pinnan poikkileikkausala, jonka läpi magneettikenttäviivat kulkevat. Tästä seuraa, että tällaisessa kentässä magneettinen induktio on yhtä suuri kuin vuo jaettuna poikkipinta-alalla S:

B = F/S (41)

Jos jokin pinta sijaitsee vinosti suhteessa magneettikenttälinjojen suuntaan (kuva 37, b), niin sen läpäisevä vuo on pienempi kuin jos se on kohtisuorassa asemaansa nähden, eli Ф 2 on pienempi kuin Ф 1 .

SI-yksikköjärjestelmässä magneettivuo mitataan webereinä (Wb), tämän yksikön mitat ovat V*s (voltti-sekunti). Magneettinen induktio SI-yksiköissä mitataan tesloina (T); 1 T = 1 Wb/m2.

Magneettinen läpäisevyys. Magneettinen induktio ei riipu vain suoran johtimen tai kelan läpi kulkevan virran voimakkuudesta, vaan myös magneettikentän luovan väliaineen ominaisuuksista. Väliaineen magneettisia ominaisuuksia kuvaava suure on absoluuttinen magneettinen permeabiliteetti? A. Sen mittayksikkö on henry per metri (1 H/m = 1 ohm*s/m).
Väliaineessa, jolla on suurempi magneettinen permeabiliteetti, tietynvoimainen sähkövirta luo magneettikentän, jolla on suurempi induktio. On todettu, että ilman ja kaikkien aineiden magneettisella läpäisevyydellä, paitsi ferromagneettisilla materiaaleilla (ks. § 18), on suunnilleen sama arvo kuin tyhjiön magneettisella permeabiliteetilla. Tyhjiön absoluuttista magneettista permeabiliteettia kutsutaan magneettivakioksi, ? o = 4*10-7 H/m. Ferromagneettisten materiaalien magneettinen permeabiliteetti on tuhansia ja jopa kymmeniä tuhansia kertoja suurempi kuin ei-ferromagneettisten aineiden magneettinen permeabiliteetti. Magneettinen läpäisevyyssuhde? ja mitä tahansa ainetta tyhjiön magneettiseen läpäisevyyteen? o kutsutaan suhteelliseksi magneettiseksi permeabiliteetiksi:

? = ? A/? O (42)

Magneettikentän voimakkuus. Jännitys Ja ei riipu magneettiset ominaisuudet ympäristöön, mutta ottaa huomioon virran voimakkuuden ja johtimien muodon vaikutuksen magneettikentän voimakkuuteen tietyssä avaruuden pisteessä. Magneettinen induktio ja jännitys liittyvät toisiinsa suhteella

H = B/? a = B/(?? o) (43)

Näin ollen väliaineessa, jolla on jatkuva magneettinen permeabiliteetti, magneettikentän induktio on verrannollinen sen voimakkuuteen.
Magneettikentän voimakkuus mitataan ampeereina metriä kohti (A/m) tai ampeereina senttimetriä kohti (A/cm).

Ymmärretään yhdessä mikä magneettikenttä on. Loppujen lopuksi monet ihmiset elävät tällä alalla koko elämänsä eivätkä edes ajattele sitä. On aika korjata se!

Magneettikenttä

Magneettikenttä – erikoislaatuinen asia. Se ilmenee vaikutuksena liikkuviin sähkövarauksiin ja kappaleisiin, joilla on oma magneettinen momenttinsa (kestomagneetit).

Tärkeää: magneettikenttä ei vaikuta kiinteisiin varauksiin! Magneettikenttä syntyy myös liikkuvien sähkövarausten tai ajassa muuttuvan sähkökentän tai atomien elektronien magneettisten momenttien vaikutuksesta. Eli mistä tahansa johdosta, jonka läpi virta kulkee, tulee myös magneetti!

Keho, jolla on oma magneettikenttä.

Magneetilla on navat, joita kutsutaan pohjoiseksi ja eteläksi. Nimitykset "pohjoinen" ja "etelä" on annettu vain käyttömukavuuden vuoksi (kuten "plus" ja "miinus" sähkössä).

Magneettikenttää edustaa magneettiset voimalinjat. Voimalinjat ovat jatkuvia ja suljettuja, ja niiden suunta on aina sama kuin kenttävoimien toimintasuunta. Jos metallilastut ovat hajallaan kestomagneetin ympärillä, metallihiukkaset näyttävät selkeän kuvan pohjoisnavasta lähtevistä magneettikentistä, jotka tulevat etelänavalle. Magneettikentän graafinen ominaisuus - voimalinjat.

Magneettikentän ominaisuudet

Magneettikentän tärkeimmät ominaisuudet ovat magneettinen induktio, magneettinen virtaus Ja magneettinen permeabiliteetti. Mutta puhutaan kaikesta järjestyksessä.

Huomattakoon heti, että kaikki mittayksiköt on annettu järjestelmässä SI.

Magneettinen induktio B – vektori fyysinen määrä, joka on magneettikentän tärkein ominaisuus. Merkitty kirjaimella B . Magneettisen induktion mittayksikkö - Tesla (T).

Magneettinen induktio osoittaa kentän voimakkuuden määrittämällä voiman, jonka se kohdistaa varaukseen. Tätä voimaa kutsutaan Lorentzin voima.

Tässä q -lataus, v - sen nopeus magneettikentässä, B - induktio, F - Lorentzin voima, jolla kenttä vaikuttaa varaukseen.

F– fysikaalinen suure, joka on yhtä suuri kuin magneettisen induktion tulo piirin pinta-alalla ja induktiovektorin välisen kosinin ja sen piirin tason normaalin kanssa, jonka läpi vuo kulkee. Magneettivuo on magneettikentän skalaariominaisuus.

Voidaan sanoa, että magneettivuo luonnehtii yksikköpinta-alan läpäisevien magneettisten induktiolinjojen lukumäärää. Magneettivuo mitataan Weberach (Wb).

Magneettinen läpäisevyys– kerroin, joka määrittää väliaineen magneettiset ominaisuudet. Yksi parametreista, joista kentän magneettinen induktio riippuu, on magneettinen permeabiliteetti.

Planeettamme on ollut valtava magneetti useita miljardeja vuosia. Maan magneettikentän induktio vaihtelee koordinaattien mukaan. Päiväntasaajalla se on noin 3,1 kertaa 10 Teslan miinus viidenteen potenssiin. Lisäksi esiintyy magneettisia poikkeavuuksia, joissa kentän arvo ja suunta poikkeavat merkittävästi lähialueista. Jotkut planeetan suurimmista magneettisista poikkeavuuksista - Kursk Ja Brasilian magneettiset poikkeavuudet.

Maan magneettikentän alkuperä on edelleen tiedemiehille mysteeri. Oletetaan, että kentän lähde on Maan nestemäinen metalliydin. Ydin liikkuu, mikä tarkoittaa, että sula rauta-nikkeliseos liikkuu, ja varautuneiden hiukkasten liike on sähkövirtaa, joka tuottaa magneettikentän. Ongelmana on, että tämä teoria ( geodynamo) ei selitä, kuinka kenttä pidetään vakaana.

Maapallo on valtava magneettinen dipoli. Magneettiset navat eivät täsmää maantieteellisten napojen kanssa, vaikka ne ovatkin lähellä. Lisäksi Maan magneettiset navat liikkuvat. Heidän siirtymänsä on kirjattu vuodesta 1885 lähtien. Esimerkiksi viimeisen sadan vuoden aikana eteläisen pallonpuoliskon magneettinapa on siirtynyt lähes 900 kilometriä ja sijaitsee nyt eteläisellä valtamerellä. Arktisen pallonpuoliskon napa liikkuu Jäämeren kautta Itä-Siperian magneettiseen anomaliaan, jonka liikenopeus (2004 tietojen mukaan) oli noin 60 kilometriä vuodessa. Nyt on pylväiden liikkeen kiihtyvyys - keskimäärin nopeus kasvaa 3 kilometriä vuodessa.

Mikä on Maan magneettikentän merkitys meille? Ensinnäkin Maan magneettikenttä suojaa planeettaa kosmisilta säteiltä ja aurinkotuulista. Varautuneet hiukkaset syvästä avaruudesta eivät putoa suoraan maahan, vaan jättimäinen magneetti taivuttelee ne ja liikkuu sen voimalinjoja pitkin. Siten kaikki elävät olennot on suojattu haitallisilta säteilyltä.

Maan historian aikana on tapahtunut useita tapahtumia. käännöksiä magneettinapojen (muutoksia). Napojen inversio- silloin he vaihtavat paikkaa. Viime kerta tämä ilmiö tapahtui noin 800 tuhatta vuotta sitten, ja kaikkiaan maan historiassa oli yli 400 geomagneettista inversiota. Jotkut tutkijat uskovat, että kun otetaan huomioon havaittu magneettinapojen liikkeen kiihtyvyys, on odotettavissa seuraava napainversio. seuraavan parin tuhannen vuoden aikana.

Onneksi meidän vuosisadallamme ei ole vielä odotettavissa navan vaihtoa. Tämä tarkoittaa, että voit ajatella miellyttäviä asioita ja nauttia elämästä vanhassa hyvässä Maan vakiokentässä magneettikentän perusominaisuudet ja ominaisuudet huomioiden. Ja jotta voit tehdä tämän, on olemassa kirjoittajamme, joille voit luottavaisesti uskoa osan koulutusongelmista luottavaisin mielin! ja muita töitä voit tilata linkin kautta.

Magneettikenttien laaja käyttö jokapäiväisessä elämässä, tuotannossa ja sisällä tieteellinen tutkimus. Riittää, kun nimetään sellaiset laitteet vaihtovirtageneraattoreiksi, sähkömoottoreiksi, releiksi, hiukkaskiihdyttimiksi ja erilaisiksi antureiksi. Katsotaanpa tarkemmin, mikä magneettikenttä on ja miten se muodostuu.

Mikä on magneettikenttä - määritelmä

Magneettikenttä on voimakenttä, joka vaikuttaa liikkuviin varautuneisiin hiukkasiin. Magneettikentän koko riippuu sen muutosnopeudesta. Tämän ominaisuuden mukaan erotetaan kahden tyyppisiä magneettikenttiä: dynaamisia ja gravitaatiokenttiä.

Gravitaatiomagneettikenttä syntyy vain alkuainehiukkasten lähellä ja muodostuu niiden rakenteen ominaisuuksien mukaan. Dynaamisen magneettikentän lähteitä ovat liikkuvat sähkövaraukset tai varautuneet kappaleet, virtaa kuljettavat johtimet ja magnetoidut aineet.

Magneettikentän ominaisuudet

Suuri ranskalainen tiedemies Andre Ampère onnistui selvittämään kaksi magneettikentän perusominaisuutta:

1. Suurin ero magneettikentän ja sähkökentän välillä ja sen pääominaisuus on, että se on suhteellinen. Jos otat varautuneen kappaleen, jätät sen liikkumattomaksi johonkin vertailukehykseen ja asetat magneettineulan lähelle, niin se, kuten tavallista, osoittaa pohjoiseen. Eli se ei havaitse mitään muuta kenttää kuin maan. Jos alat siirtää tätä varattua kappaletta nuolen suhteen, se alkaa pyöriä - tämä osoittaa, että kun varautunut kappale liikkuu, syntyy myös magneettikenttä sähköisen kentän lisäksi. Siten magneettikenttä ilmestyy silloin ja vain, jos on liikkuva varaus.
2. Magneettikenttä vaikuttaa toiseen sähkövirtaan. Joten se voidaan havaita jäljittämällä varautuneiden hiukkasten liikettä - magneettikentässä ne poikkeavat, johtimet, joilla on virta, liikkuvat, kehys, jossa on virta, pyörii, magnetoidut aineet siirtyvät. Tässä on muistettava magneettinen kompassin neula, yleensä värillinen Sininen väri, - loppujen lopuksi se on vain pala magnetoitua rautaa. Se on aina pohjoiseen päin, koska maapallolla on magneettikenttä. Koko planeettamme on valtava magneetti: pohjoisnavalla on etelämagneettinen vyö, ja eteläisellä maantieteellisellä napalla on pohjoinen magneettinapa.

Lisäksi magneettikentän ominaisuudet sisältävät seuraavat ominaisuudet:

1. Magneettikentän voimakkuutta kuvaa magneettinen induktio - tämä on vektorisuure, joka määrittää voimakkuuden, jolla magneettikenttä vaikuttaa liikkuviin varauksiin.
2. Magneettikenttä voi olla vakio- ja muuttuvatyyppistä. Ensimmäinen syntyy sähkökentästä, joka ei muutu ajassa, ja myös tällaisen kentän induktio on vakio. Toinen generoidaan useimmiten käyttämällä vaihtovirralla toimivia keloja.
3. Magneettikenttää ei voi havaita ihmisen aisteilla, ja se tallennetaan vain erityisillä antureilla.

Jotta ymmärtäisimme, mikä on magneettikentän ominaisuus, on määriteltävä monia ilmiöitä. Samalla sinun on muistettava etukäteen, miten ja miksi se näkyy. Selvitä, mikä on magneettikentän voimakkuusominaisuus. On tärkeää, että tällainen kenttä voi esiintyä paitsi magneeteissa. Tässä suhteessa ei haittaisi mainita maan magneettikentän ominaisuuksia.

Kentän ilmestyminen

Ensin meidän on kuvattava kentän syntyä. Sitten voit kuvata magneettikentän ja sen ominaisuudet. Se näkyy varautuneiden hiukkasten liikkeen aikana. Saattaa vaikuttaa erityisesti jännitteisiin johtimiin. Vuorovaikutus magneettikentän ja liikkuvien varausten tai johtimien välillä, joiden läpi virta kulkee, tapahtuu sähkömagneettisiksi kutsuttujen voimien vuoksi.

Magneettikentän intensiteetti tai voimakkuusominaisuus tietyssä tilapisteessä määritetään magneettisen induktion avulla. Jälkimmäinen on merkitty symbolilla B.

Graafinen esitys kentästä

Magneettikenttä ja sen ominaisuudet voidaan esittää graafisessa muodossa induktioviivojen avulla. Tämä määritelmä viittaa suoriin, joiden tangentit missä tahansa pisteessä osuvat yhteen magneettisen induktiovektorin suunnan kanssa.

Nämä viivat sisältyvät magneettikentän ominaisuuksiin ja niitä käytetään sen suunnan ja intensiteetin määrittämiseen. Mitä suurempi magneettikentän intensiteetti on, sitä enemmän näitä viivoja piirretään.

Mitä ovat magneettiviivat

Suorissa virtaa kuljettavissa johtimissa olevat magneettiviivat ovat samankeskisen ympyrän muotoisia, joiden keskipiste sijaitsee tietyn johtimen akselilla. Magneettilinjojen suunta virtaa kuljettavien johtimien lähellä määräytyy gimlet-säännön mukaan, joka kuulostaa tältä: jos gimletti on sijoitettu niin, että se on ruuvattu johtimeen virran suunnassa, niin kahvan pyörimissuunta vastaa magneettisten viivojen suuntaa.

Virralla varustetussa kelassa magneettikentän suunta määräytyy myös gimlet-säännön mukaan. Kahva on myös käännettävä solenoidin kierrosten virran suuntaan. Magneettisten induktiolinjojen suunta vastaa suuntaa liike eteenpäin gimlet.

Se on magneettikentän pääominaisuus.

Yhdellä virralla samanlaisissa olosuhteissa kentän voimakkuus eroaa erilaisia ​​ympäristöjä näiden aineiden erilaisista magneettisista ominaisuuksista johtuen. Väliaineen magneettisille ominaisuuksille on tunnusomaista absoluuttinen magneettinen permeabiliteetti. Se mitataan henryinä metriä kohti (g/m).

Magneettikentän ominaispiirteisiin kuuluu tyhjiön absoluuttinen magneettinen permeabiliteetti, jota kutsutaan magneettivakioksi. Arvoa, joka määrittää kuinka monta kertaa väliaineen absoluuttinen magneettinen permeabiliteetti poikkeaa vakiosta, kutsutaan suhteelliseksi magneettiseksi permeabiliteetiksi.

Aineiden magneettinen läpäisevyys

Tämä on mittaamaton määrä. Aineita, joiden permeabiliteettiarvo on pienempi kuin yksi, kutsutaan diamagneettisiksi. Näissä aineissa kenttä on heikompi kuin tyhjiössä. Näitä ominaisuuksia on vedyssä, vedessä, kvartsissa, hopeassa jne.

Välineitä, joiden magneettinen permeabiliteetti ylittää yksikön, kutsutaan paramagneettisiksi. Näissä aineissa kenttä on vahvempi kuin tyhjiössä. Näitä ympäristöjä ja aineita ovat ilma, alumiini, happi ja platina.

Paramagneettisten ja diamagneettisten aineiden tapauksessa magneettisen permeabiliteetin arvo ei riipu ulkoisen magnetoivan kentän jännitteestä. Tämä tarkoittaa, että määrä on vakio tietylle aineelle.

Erityinen ryhmä sisältää ferromagneetit. Näiden aineiden magneettinen permeabiliteetti saavuttaa useita tuhansia tai enemmän. Näitä aineita, joilla on ominaisuus magnetoitua ja tehostaa magneettikenttää, käytetään laajalti sähkötekniikassa.

Kentän voimakkuus

Magneettikentän ominaisuuksien määrittämiseen voidaan käyttää arvoa nimeltä magneettikentän voimakkuus yhdessä magneettisen induktiovektorin kanssa. Tämä termi määrittää ulkoisen magneettikentän voimakkuuden. Magneettikentän suunta väliaineessa, jossa on identtiset ominaisuudet kaikkiin suuntiin intensiteettivektori osuu yhteen magneettisen induktiovektorin kanssa kenttäpisteessä.

Ferromagneettien vahvuus selittyy niissä mielivaltaisesti magnetoituneiden pienten osien läsnäololla, jotka voidaan esittää pienten magneettien muodossa.

Ilman magneettikenttää ferromagneettisella aineella ei välttämättä ole voimakkaita magneettisia ominaisuuksia, koska domeenien kentät saavat eri suuntauksia ja niiden kokonaismagneettikenttä on nolla.

Magneettikentän pääominaispiirteen mukaan, jos ferromagneetti sijoitetaan ulkoiseen magneettikenttään, esimerkiksi käämiin, jossa on virta, niin ulkoisen kentän vaikutuksesta domeenit kääntyvät ulkoisen kentän suuntaan. Lisäksi kelan magneettikenttä kasvaa ja magneettinen induktio kasvaa. Jos ulkoinen kenttä on riittävän heikko, niin vain osa kaikista alueista kääntyy, joiden magneettikentät ovat lähellä ulkoisen kentän suuntaa. Ulkoisen kentän voimakkuuden kasvaessa pyörivien domeenien määrä kasvaa ja tietyllä ulkoisen kentän jännitteen arvolla lähes kaikki osat pyörivät niin, että magneettikentät sijaitsevat ulkoisen kentän suunnassa. Tätä tilaa kutsutaan magneettiseksi saturaatioksi.

Magneettisen induktion ja jännityksen välinen suhde

Ferromagneettisen aineen magneettisen induktion ja ulkoisen kentänvoimakkuuden välinen suhde voidaan kuvata käyttämällä magnetointikäyräksi kutsuttua kuvaajaa. Kohdassa, jossa käyräkäyrä taipuu, magneettisen induktion kasvunopeus laskee. Taivutuksen jälkeen, jossa jännitys saavuttaa tietyn arvon, kyllästyminen tapahtuu ja käyrä nousee hieman, ottamalla vähitellen suoran muodon. Tällä alueella induktio kasvaa edelleen, mutta melko hitaasti ja vain ulkoisen kentänvoimakkuuden lisääntymisen vuoksi.

Indikaattoritietojen graafinen riippuvuus ei ole suora, mikä tarkoittaa, että niiden suhde ei ole vakio, ja materiaalin magneettinen permeabiliteetti ei ole vakio indikaattori, vaan riippuu ulkoisesta kentästä.

Muutokset materiaalien magneettisissa ominaisuuksissa

Kun virran voimakkuutta lisätään ferromagneettisella ytimellä varustetussa kelassa täydelliseen kyllästymiseen ja sitten sitä vähennetään, magnetointikäyrä ei ole sama kuin demagnetointikäyrä. Nollaintensiteetillä magneettisella induktiolla ei ole samaa arvoa, mutta se saa tietyn indikaattorin, jota kutsutaan jäännösmagneettiseksi induktioksi. Tilannetta, jossa magneettinen induktio jää jälkeen magnetointivoimasta, kutsutaan hystereesiksi.

Kelan ferromagneettisen ytimen demagnetisoimiseksi kokonaan on tarpeen antaa käänteinen virta, joka luo tarvittavan jännitteen. Erilaiset ferromagneettiset aineet vaativat eripituisen palan. Mitä suurempi se on, sitä suurempi on demagnetointiin tarvittava energiamäärä. Arvoa, jolla materiaalin täydellinen demagnetoituminen tapahtuu, kutsutaan pakkovoimaksi.

Kun kelan virta kasvaa edelleen, induktio kasvaa jälleen kyllästymiseen, mutta magneettilinjojen eri suunnalla. Kun demagnetoidaan vastakkaiseen suuntaan, saadaan jäännösinduktio. Jäännösmagnetismin ilmiötä käytetään luotaessa kestomagneetteja aineista, joilla on korkea jäännösmagnetismin indeksi. Sähkökoneiden ja -laitteiden ytimet luodaan aineista, joilla on kyky uudelleenmagnetoitua.

Vasemman käden sääntö

Virtaa kuljettavaan johtimeen vaikuttavalla voimalla on suunta, joka määräytyy vasemman käden säännön mukaan: kun neitseellisen käden kämmen asetetaan siten, että magneettiviivat tulevat siihen ja neljä sormea ​​ojennetaan virran suuntaan johtimessa, taivutettu peukalo osoittaa voiman suunnan. Tämä voima on kohtisuorassa induktiovektoriin ja virtaan nähden.

Magneettikentässä liikkuvaa virtaa kuljettavaa johdinta pidetään muuttuvan sähkömoottorin prototyyppinä sähköenergiaa mekaaniseen.

Oikean käden sääntö

Kun johdin liikkuu magneettikentässä, siihen indusoituu sähkömotorinen voima, jonka arvo on verrannollinen magneettiseen induktioon, mukana olevan johtimen pituuteen ja sen liikkeen nopeuteen. Tätä riippuvuutta kutsutaan sähkömagneettiseksi induktioksi. Kun määrität johtimessa indusoidun emf:n suunnan, käytä sääntöä oikea käsi: kun oikea käsi on sijoitettu samalla tavalla kuin esimerkissä vasemmalla, magneettiset viivat tulevat kämmenelle ja peukalo osoittaa johtimen liikesuunnan, ojennetut sormet osoittavat indusoidun EMF:n suunnan. Liikkuu magneettivuossa ulkoisen vaikutuksen alaisena mekaaninen voima johdin on yksinkertaisin esimerkki sähkögeneraattorista, jossa mekaaninen energia muunnetaan sähköenergiaksi.

Se voidaan muotoilla eri tavalla: suljetussa silmukassa indusoituu EMF; minkä tahansa tämän silmukan kattaman magneettivuon muutoksen yhteydessä silmukan EMF on numeerisesti yhtä suuri kuin tämän silmukan peittävän magneettivuon muutosnopeus.

Tämä lomake tarjoaa keskimääräisen EMF-indikaattorin ja osoittaa EMF:n riippuvuuden ei magneettivuosta, vaan sen muutosnopeudesta.

Lenzin laki

Sinun on myös muistettava Lenzin laki: virta, joka indusoituu, kun piirin läpi kulkeva magneettikenttä muuttuu, sen magneettikenttä estää tämän muutoksen. Jos käämin kierrokset läpäisevät erisuuruiset magneettivuot, niin koko kelan läpi indusoituva EMF on yhtä suuri kuin EDE:n summa eri kierroksissa. Kelan eri kierrosten magneettivuojen summaa kutsutaan vuolinkoksi. Tämän suuren, samoin kuin magneettivuon, mittayksikkö on Weber.

Kun virtapiirissä oleva sähkövirta muuttuu, muuttuu myös sen luoma magneettivuo. Samaan aikaan lain mukaan elektromagneettinen induktio, EMF indusoituu johtimen sisään. Se johtuu virran muutoksesta johtimessa, koska Tämä ilmiö kutsutaan itseinduktioksi, ja johtimeen indusoitunutta emf:ää kutsutaan itseinduktio-emf:ksi.

Vuon kytkentä ja magneettivuo eivät riipu ainoastaan ​​virran voimakkuudesta, vaan myös tietyn johtimen koosta ja muodosta sekä ympäröivän aineen magneettisesta läpäisevyydestä.

Johtimen induktanssi

Suhteellisuustekijää kutsutaan johtimen induktanssiksi. Se viittaa johtimen kykyyn luoda vuokytkentä, kun sähkö kulkee sen läpi. Tämä on yksi sähköpiirien pääparametreista. Tietyissä piireissä induktanssi on vakioarvo. Se riippuu piirin koosta, sen kokoonpanosta ja väliaineen magneettisesta läpäisevyydestä. Tässä tapauksessa piirin virranvoimakkuudella ja magneettivuolla ei ole merkitystä.

Yllä olevat määritelmät ja ilmiöt antavat selityksen siitä, mikä magneettikenttä on. Myös magneettikentän pääominaisuudet on annettu, joiden avulla tämä ilmiö voidaan määritellä.