Magnetiväli, magnetvälja karakteristikud

Sisukord:

Magnetiväli, magnetvälja karakteristikud
Magnetiväli, magnetvälja karakteristikud
Anonim

Selleks, et mõista, mis on magnetvälja omadus, tuleks määratleda paljud nähtused. Samal ajal peate eelnev alt meeles pidama, kuidas ja miks see ilmub. Uurige, milline on magnetvälja võimsuskarakteristik. Samuti on oluline, et selline väli võib tekkida mitte ainult magnetites. Sellega seoses ei maksa mainida ka Maa magnetvälja omadusi.

Välja tekkimine

Esm alt peaksime kirjeldama välja välimust. Pärast seda saate kirjeldada magnetvälja ja selle omadusi. See ilmneb laetud osakeste liikumise ajal. Võib mõjutada liikuvaid elektrilaenguid, eriti juhtivatel juhtidel. Magnetvälja ja liikuvate laengute või voolu läbivate juhtide vastastikmõju tekib elektromagnetiliste jõudude toimel.

Maa magnetvälja omadused
Maa magnetvälja omadused

Magnetvälja intensiivsus või võimsusteatud ruumiline punkt määratakse magnetinduktsiooni abil. Viimast tähistatakse sümboliga B.

Välja graafiline esitus

Magnetvälja ja selle omadusi saab graafiliselt kujutada, kasutades induktsioonjooni. Seda määratlust nimetatakse joonteks, mille puutujad mis tahes punktis langevad kokku magnetinduktsiooni vektori y suunaga.

Need jooned sisalduvad magnetvälja omadustes ning neid kasutatakse selle suuna ja intensiivsuse määramiseks. Mida suurem on magnetvälja intensiivsus, seda rohkem andmejooni joonistatakse.

Mis on magnetjooned

Magnetilised jooned vooluga sirgetes juhtmetes on kontsentrilise ringi kujulised, mille keskpunkt asub selle juhi teljel. Magnetjoonte suund vooluga juhtide lähedal määratakse juhtmestiku reegliga, mis kõlab järgmiselt: kui voolik paikneb nii, et see keeratakse voolusuunas juhi sisse, siis voolusuunalise pöörlemise suund. käepide vastab magnetjoonte suunale.

magnetvälja karakteristikud
magnetvälja karakteristikud

Vooluga mähise puhul määratakse magnetvälja suund samuti kardaanireegliga. Samuti on vaja käepidet pöörata solenoidi pöörete voolu suunas. Magnetinduktsiooni joonte suund vastab rõnga translatsioonilise liikumise suunale.

Ühtsuse ja ebahomogeensuse määratlus on magnetvälja peamine omadus.

Loodud ühe vooluga võrdsetel tingimustel väljaon nende ainete erinevate magnetiliste omaduste tõttu erinevates meediumites erineva intensiivsusega. Meediumi magnetilisi omadusi iseloomustab absoluutne magnetiline läbilaskvus. Mõõdetud henrides meetri kohta (g/m).

Magnetvälja tunnus hõlmab vaakumi absoluutset magnetilist läbilaskvust, mida nimetatakse magnetkonstandiks. Väärtust, mis määrab, mitu korda erineb keskkonna absoluutne magnetiline läbilaskvus konstandist, nimetatakse suhteliseks magnetiliseks läbilaskvuseks.

Ainete magnetiline läbilaskvus

See on mõõtmeteta suurus. Aineid, mille läbilaskvus on väiksem kui üks, nimetatakse diamagnetilisteks. Nendes ainetes on väli nõrgem kui vaakumis. Need omadused esinevad vesinikul, vees, kvartsil, hõbedal jne.

Meediakandjaid, mille magnetiline läbilaskvus on suurem kui üks, nimetatakse paramagnetilisteks. Nendes ainetes on väli tugevam kui vaakumis. Nende kandjate ja ainete hulka kuuluvad õhk, alumiinium, hapnik, plaatina.

magnetvälja peamine omadus
magnetvälja peamine omadus

Paramagnetiliste ja diamagnetiliste ainete puhul ei sõltu magnetilise läbilaskvuse väärtus välise magnetiseeriva välja pingest. See tähendab, et väärtus on konkreetse aine puhul konstantne.

Ferromagnetid kuuluvad erirühma. Nende ainete magnetiline läbilaskvus ulatub mitme tuhandeni või enamgi. Neid aineid, millel on omadus olla magnetiseeritud ja võimendada magnetvälja, kasutatakse elektrotehnikas laialdaselt.

Välitugevus

Magnetvälja omaduste määramiseks võib koos magnetinduktsioonivektoriga kasutada väärtust, mida nimetatakse magnetvälja tugevuseks. See termin on vektorsuurus, mis määrab välise magnetvälja intensiivsuse. Magnetvälja suund kõigis suundades samade omadustega keskkonnas, intensiivsuse vektor langeb kokku magnetilise induktsiooni vektoriga välja punktis.

Ferromagnetite tugevaid magnetilisi omadusi seletatakse nendes juhuslikult magnetiseeritud väikeste osade olemasoluga, mida võib kujutada väikeste magnetidena.

magnetväli ja selle omadused
magnetväli ja selle omadused

Ilma magnetväljata ei pruugi ferromagnetilisel ainel olla väljendunud magnetilisi omadusi, kuna domeeniväljad omandavad erineva orientatsiooni ja nende kogumagnetväli on null.

Vastav alt magnetvälja põhiomadustele, kui ferromagnet asetatakse välisesse magnetvälja, näiteks vooluga mähisesse, siis välisvälja mõjul muutuvad domeenid sisse välisvälja suund. Veelgi enam, pooli magnetväli suureneb ja magnetiline induktsioon suureneb. Kui välisväli on piisav alt nõrk, siis läheb ümber ainult osa kõigist domeenidest, mille magnetväljad lähenevad välisvälja suunale. Välisvälja tugevuse kasvades suureneb pööratud domeenide arv ja teatud välisvälja pinge väärtusel pööratakse peaaegu kõiki osi nii, et magnetväljad paiknevad välisvälja suunas. Seda olekut nimetatakse magnetiliseks küllastuseks.

Magnetilise induktsiooni ja intensiivsuse vaheline seos

Ferromagnetilise aine magnetilise induktsiooni ja välisvälja tugevuse vahelist seost saab kujutada graafiku abil, mida nimetatakse magnetiseerimiskõveraks. Kõvera graafiku paindekohas magnetinduktsiooni suurenemise kiirus väheneb. Pärast kurvi, kus pinge saavutab teatud taseme, tekib küllastumine ja kõver tõuseb veidi, omandades järk-järgult sirgjoone kuju. Selles jaotises induktsioon kasvab endiselt, kuid üsna aeglaselt ja ainult välise välja tugevuse suurenemise tõttu.

magnetväljale iseloomulik jõud
magnetväljale iseloomulik jõud

Näitaja andmete graafiline sõltuvus ei ole otsene, mis tähendab, et nende suhe ei ole konstantne ning materjali magnetiline läbilaskvus ei ole konstantne näitaja, vaid sõltub välisväljast.

Materjalide magnetiliste omaduste muutused

Ferromagnetilise südamikuga mähises voolu suurendamisel täieliku küllastuseni ja seejärel selle vähendamisel, ei lange magnetiseerimiskõver kokku demagnetiseerimiskõveraga. Nullintensiivsuse korral ei ole magnetinduktsioonil sama väärtus, kuid see omandab mõne indikaatori, mida nimetatakse jääkmagnetiliseks induktsiooniks. Olukorda, kus magnetiline induktsioon jääb maha magnetiseerivast jõust, nimetatakse hüstereesiks.

Mähise ferromagnetilise südamiku täielikuks demagnetiseerimiseks on vaja anda pöördvool, mis loob vajaliku pinge. Erinevate ferromagnetiliste jaoksainete jaoks on vaja erineva pikkusega segmenti. Mida suurem see on, seda rohkem energiat on vaja demagnetiseerimiseks. Väärtust, mille juures materjal on täielikult demagnetiseerunud, nimetatakse sundjõuks.

mis on magnetvälja tunnusjoon
mis on magnetvälja tunnusjoon

Mähise voolu edasisel suurenemisel suureneb induktsioon taas küllastusindeksini, kuid magnetjoonte erineva suuna korral. Vastassuunas demagnetiseerimisel saadakse jääkinduktsioon. Jääkmagnetismi nähtust kasutatakse püsimagnetite loomiseks kõrge jääkmagnetismiga ainetest. Elektrimasinate ja -seadmete südamike loomiseks kasutatakse ümbermagnetiseerimisvõimega materjale.

Vasaku käe reegel

Vooluga juhti mõjutaval jõul on suund, mis on määratud vasaku käe reegliga: kui neitsi käe peopesa asub nii, et magnetjooned sisenevad sellesse ja neli sõrme on sirutatud. juhis oleva voolu suunas näitab painutatud pöial jõu suunda. See jõud on risti induktsioonivektori ja vooluga.

Magnetväljas liikuvat voolu juhtivat juhti peetakse elektrimootori prototüübiks, mis muudab elektrienergia mehaaniliseks energiaks.

Parema käe reegel

Juhi liikumisel magnetväljas indutseeritakse selle sees elektromotoorjõud, mille väärtus on võrdeline magnetinduktsiooni, kaasatud juhi pikkuse ja liikumise kiirusega. Seda sõltuvust nimetatakse elektromagnetiliseks induktsiooniks. Kelljuhis indutseeritud EMF-i suuna määramisel kasutatakse parema käe reeglit: kui parem käsi asub samamoodi nagu vasakpoolses näites, sisenevad magnetjooned peopessa ja pöial näitab juhi liikumist näitavad väljasirutatud sõrmed indutseeritud EMF-i suunda. Välise mehaanilise jõu mõjul magnetvoos liikuv juht on kõige lihtsam näide elektrigeneraatorist, milles mehaaniline energia muundatakse elektrienergiaks.

Elektromagnetilise induktsiooni seadust saab sõnastada erinev alt: suletud ahelas indutseeritakse EMF, mis tahes selle ahelaga hõlmatud magnetvoo muutuse korral on ahela EFE arvuliselt võrdne muutuse kiirusega. seda vooluringi katvast magnetvoost.

See vorm annab keskmise EMF-i indikaatori ja näitab EMF-i sõltuvust mitte magnetvoost, vaid selle muutumise kiirusest.

Lenzi seadus

Samuti tuleb meeles pidada Lenzi seadust: vooluringi läbiva magnetvälja muutusest põhjustatud vool, selle magnetväli takistab seda muutust. Kui mähise pöördeid läbistavad erineva suurusega magnetvood, siis kogu mähisele indutseeritav EMF on võrdne erinevate keerdude EMF-i summaga. Pooli erinevate pöörete magnetvoogude summat nimetatakse vooühenduseks. Selle suuruse ja ka magnetvoo mõõtühik on weber.

Kui elektrivool ahelas muutub, muutub ka selle tekitatav magnetvoog. Samal ajal, vastav alt elektromagnetilise induktsiooni seadusele, seesdirigent, indutseeritakse EMF. See ilmneb seoses voolu muutumisega juhis, seetõttu nimetatakse seda nähtust iseinduktsiooniks ja juhis indutseeritud EMF-i nimetatakse iseinduktsiooniks.

magnetvälja magnetvälja omadused
magnetvälja magnetvälja omadused

Vooühendus ja magnetvoog ei sõltu mitte ainult voolu tugevusest, vaid ka antud juhi suurusest ja kujust ning ümbritseva aine magnetilisest läbilaskvusest.

Juhi induktiivsus

Proportsionaalsustegurit nimetatakse juhi induktiivsuseks. See viitab juhi võimele luua vooluühendus, kui elekter seda läbib. See on elektriahelate üks peamisi parameetreid. Teatud ahelate puhul on induktiivsus konstant. See sõltub kontuuri suurusest, selle konfiguratsioonist ja kandja magnetilisest läbilaskvusest. Sel juhul ei oma tähtsust voolutugevus vooluringis ja magnetvoog.

Ül altoodud definitsioonid ja nähtused selgitavad, mis on magnetväli. Samuti on antud magnetvälja peamised karakteristikud, mille abil on võimalik seda nähtust defineerida.

Soovitan: