Tungkol sa magnetic field, solenoids at electromagnets

Magnetic field ng electric current

Ang magnetic field ay hindi lamang nilikha ng natural o artipisyal permanenteng magneto, ngunit isang konduktor din kung ang isang electric current ay dumaan dito. Samakatuwid, mayroong isang koneksyon sa pagitan ng magnetic at electrical phenomena.

Hindi mahirap tiyakin na ang isang magnetic field ay nabuo sa paligid ng wire kung saan dumadaloy ang kasalukuyang. Maglagay ng tuwid na kawad sa ibabaw ng movable magnetic needle na kahanay nito at magpasa ng electric current dito. Ang arrow ay kukuha ng isang posisyon na patayo sa wire.

Anong mga puwersa ang maaaring maging sanhi ng pag-ikot ng magnetic needle? Malinaw, ang lakas ng magnetic field na nilikha sa paligid ng wire. I-off ang power at babalik ang magnetic needle sa normal nitong posisyon. Ito ay nagpapahiwatig na kapag ang kasalukuyang ay naka-off, ang magnetic field ng kawad din mawala.

Kaya, ang electric current na dumadaan sa wire ay lumilikha ng magnetic field. Upang malaman kung aling direksyon ang magnetic needle ay magpapalihis, ilapat ang right-hand rule.Kung ilalagay mo ang iyong kanang kamay sa wire, palad pababa, upang ang direksyon ng kasalukuyang ay tumutugma sa direksyon ng mga daliri, kung gayon ang nakatungo na hinlalaki ay magpapakita ng direksyon ng pagpapalihis ng north pole ng magnetic needle na inilagay sa ilalim ng wire . Gamit ang panuntunang ito at alam ang polarity ng arrow, maaari mo ring matukoy ang direksyon ng kasalukuyang sa wire.

Ang isang rectilinear wire igneous field ay may hugis ng concentric circles. Kung ilalagay mo ang iyong kanang kamay sa wire, palad pababa, upang ang kasalukuyang daloy mula sa mga daliri, pagkatapos ay ang baluktot na hinlalaki ay ituturo sa hilagang poste ng magnetic needle.Ang nasabing field ay tinatawag na circular magnetic field.

Ang direksyon ng mga linya ng puwersa ng pabilog na patlang ay nakasalalay sa direksyon ng electric current sa konduktor at tinutukoy ng tinatawag na gimbal rule. Kung ang gimbal ay baluktot sa pag-iisip sa direksyon ng kasalukuyang, kung gayon ang direksyon ng pag-ikot ng hawakan nito ay magkakasabay sa direksyon ng mga linya ng magnetic field ng field. Sa paglalapat ng panuntunang ito, maaari mong malaman ang direksyon ng kasalukuyang sa wire kung alam mo ang direksyon ng mga linya ng field ng field na nilikha ng kasalukuyang iyon.

Pagbabalik sa eksperimento ng magnetic needle, maaari mong tiyakin na ito ay palaging nakaposisyon kasama ang hilagang dulo nito sa direksyon ng mga linya ng magnetic field.

Kaya, lumilitaw ang isang magnetic field sa paligid ng isang tuwid na kawad kung saan dumadaan ang isang electric current. Ito ay may hugis ng concentric circles at tinatawag na circular magnetic field.

Soles atbp. Solenoid magnetic field

Lumilitaw ang isang magnetic field sa paligid ng anumang wire, anuman ang hugis nito, sa kondisyon na ang isang electric current ay dumadaloy sa wire.

V electrical engineering na kinakaharap namin iba't ibang uri ng coilsna binubuo ng isang bilang ng mga liko.Upang siyasatin ang magnetic field ng coil of interest, isaalang-alang muna natin kung ano ang hugis ng magnetic field ng isang pagliko.

Isipin ang isang coil ng makapal na wire na tumatakbo sa isang piraso ng karton at nakakonekta sa isang pinagmumulan ng kuryente. Kapag ang isang electric current ay dumaan sa coil, isang pabilog na magnetic field ang nabuo sa paligid ng bawat indibidwal na bahagi ng coil. Ayon sa panuntunan ng «gimbal», madaling matukoy na ang mga linya ng magnetic field sa loob ng loop ay may parehong direksyon (patungo sa amin o malayo sa amin, depende sa direksyon ng kasalukuyang nasa loop) at sila ay lumabas mula sa isang gilid ng loop at pumasok mula sa kabilang panig.Ang isang serye ng naturang mga coils, sa anyo ng isang spiral, ay isang tinatawag na solenoid (coil).

Ang isang magnetic field ay nabuo sa paligid ng solenoid kapag ang kasalukuyang dumadaan dito. Ito ay nakuha bilang resulta ng pagdaragdag ng mga magnetic field ng bawat pagliko at sa hugis ay kahawig ng magnetic field ng isang rectilinear magnet. Ang mga linya ng magnetic field ng solenoid, tulad ng sa isang rectilinear magnet, ay umalis sa isang dulo ng solenoid at bumalik sa isa pa. Sa loob ng solenoid mayroon silang parehong direksyon. Kaya, ang mga dulo ng solenoid ay polarized. Ang dulo kung saan lumabas ang mga linya ng kuryente ay ang North Pole ng solenoid, at ang dulo kung saan pumapasok ang mga linya ng kuryente ay ang South Pole nito.

Ang mga pole ng solenoid ay maaaring matukoy ng panuntunan sa kanang kamay, ngunit para dito kailangan mong malaman ang direksyon ng kasalukuyang sa mga pagliko nito. Kung ilalagay mo ang iyong kanang kamay sa solenoid, palad pababa, upang ang kasalukuyang daloy mula sa mga daliri, pagkatapos ay ang baluktot na hinlalaki ay ituturo sa hilagang poste ng solenoid... Mula sa panuntunang ito ay sumusunod na ang polarity ng solenoid ay nakasalalay sa direksyon ng agos sa loob nito.Ito ay madaling suriin sa pagsasanay sa pamamagitan ng pagdadala ng magnetic needle sa isa sa mga solenoid pole at pagkatapos ay baguhin ang direksyon ng kasalukuyang sa solenoid. Ang arrow ay agad na iikot ng 180 °, iyon ay, ipapakita nito na ang mga pole ng solenoid ay nagbago.

Ang solenoid ay may kakayahang gumuhit ng mga baga.mga duseful na bagay. Kung ang isang bakal na baras ay inilagay sa loob ng solenoid, pagkatapos ng ilang oras, sa ilalim ng impluwensya ng magnetic field ng solenoid, ang baras ay magiging magnetized. Ang pamamaraang ito ay ginagamit sa produksyon permanenteng magneto.

Mga electromagnet

Electromagnet ay isang coil (solenoid) na may umbok na bakal na nakalagay sa loob nito. Ang mga hugis at sukat ng mga electromagnet ay magkakaiba, ngunit ang pangkalahatang istraktura ng lahat ng mga ito ay pareho.

Ang coil ng electromagnet ay isang frame na kadalasang gawa sa pressboard o fiber at may iba't ibang hugis depende sa layunin ng electromagnet. Ang isang copper-insulated wire ay nasugatan sa frame sa ilang mga layer - ang coil ng electromagnet. Ito ay may ibang bilang ng mga pagliko at gawa sa wire na may iba't ibang diameter, depende sa layunin ng electromagnet.

Upang protektahan ang pagkakabukod ng coil mula sa mekanikal na pinsala, ang likid ay natatakpan ng isa o higit pang mga layer ng papel o iba pang insulating material. Ang simula at dulo ng paikot-ikot ay inilalabas at nakakonekta sa mga terminal ng output na naayos sa frame o sa nababaluktot na mga wire na may mga tainga sa mga dulo.

Ang coil ng electromagnet ay naka-mount sa isang core na gawa sa malambot, annealed na bakal o mga haluang metal na bakal na may silikon, nikel, atbp. Ang bakal na ito ay may pinakamaliit na nalalabi magnetismo... Ang mga core ay kadalasang gawa sa manipis na mga sheet, insulated mula sa bawat isa.Ang mga hugis ng core ay maaaring magkakaiba, depende sa layunin ng electromagnet.

Kung ang isang electric current ay dumadaan sa coil ng isang electromagnet, pagkatapos ay isang magnetic field ay nabuo sa paligid ng coil, na magnetizes ang core. Dahil ang core ay gawa sa malambot na bakal, agad itong ma-magnet. Kung pagkatapos ay patayin mo ang kasalukuyang, ang mga magnetic properties ng core ay mabilis ding mawawala at ito ay titigil sa pagiging magnet. Ang mga pole ng isang electromagnet, tulad ng isang solenoid, ay tinutukoy ng panuntunan sa kanang kamay. Kung nasa coil ng electromagnet atgmEat kasalukuyang direksyon, kung gayon ang polarity ng electromagnet ay magbabago nang naaayon.

Ang pagkilos ng isang electromagnet ay katulad ng sa isang permanenteng magnet. Gayunpaman, mayroong isang malaking pagkakaiba sa pagitan ng dalawa. Ang isang permanenteng magnet ay palaging magnetic, at isang electromagnet - kapag ang isang electric current ay dumaan sa kanyang coil.

Bilang karagdagan, ang puwersa ng pang-akit ng permanenteng magnet ay hindi nagbabago, dahil ang magnetic flux ng isang permanenteng magnet ay hindi nagbabago. Ang puwersa ng pagkahumaling ng isang electromagnet ay hindi pare-pareho. Ang parehong electromagnet ay maaaring magkaroon ng magkaibang gravity. Ang puwersa ng pagkahumaling ng anumang magnet ay nakasalalay sa laki ng magnetic flux nito.

Ang pagkahumaling ng isang silt electromagnet, at samakatuwid ang magnetic flux nito, ay nakasalalay sa magnitude ng kasalukuyang dumadaan sa coil ng electromagnet na ito. Kung mas malaki ang kasalukuyang, mas malaki ang puwersa ng pagkahumaling ng electromagnet at, sa kabaligtaran, mas maliit ang kasalukuyang sa likid ng electromagnet, mas kaunting puwersa ang umaakit sa mga magnetic na katawan sa sarili nito.

Ngunit para sa mga electromagnet na may iba't ibang disenyo at sukat, ang lakas ng kanilang pagkahumaling ay nakasalalay hindi lamang sa magnitude ng kasalukuyang sa likid.Kung, halimbawa, kumuha kami ng dalawang electromagnets ng parehong aparato at laki, ngunit ang isa ay may maliit na bilang ng mga coils, at ang isa ay may mas malaking bilang, kung gayon madaling makita na sa parehong kasalukuyang ang puwersa ng pagkahumaling ng ang huli ay magiging mas malaki. Sa katunayan, mas malaki ang bilang ng mga coil, mas malaki, sa isang naibigay na kasalukuyang, ang magnetic field na nilikha sa paligid ng coil na iyon, dahil binubuo ito ng mga magnetic field ng bawat pagliko. Nangangahulugan ito na ang magnetic flux ng electromagnet at, nang naaayon, ang puwersa ng pagkahumaling nito ay magiging mas malaki, mas malaki ang bilang ng mga pagliko ng coil.

May isa pang dahilan na nakakaapekto sa magnitude ng magnetic flux ng isang electromagnet. Ito ang kalidad ng magnetic circuit nito. Ang magnetic circuit ay ang landas kung saan nagsasara ang magnetic flux. Ang magnetic circuit ay may isang tiyak na magnetic resistance... Ang magnetic resistance ay depende sa magnetic permeability ng medium kung saan dumadaan ang magnetic flux. Kung mas malaki ang magnetic permeability ng medium na ito, mas mababa ang magnetic resistance nito.

Dahil ang mmagnetic permeability ng ferromagnetic body (iron, steel) ay maraming beses na mas malaki kaysa sa magnetic permeability ng hangin, samakatuwid ito ay mas kumikita upang gumawa ng mga electromagnets upang ang kanilang magnetic circuit ay hindi naglalaman ng mga seksyon ng hangin. Ang produkto ng lakas ng kasalukuyang at ang bilang ng mga pagliko ng coil ng electromagnet ay tinatawag na magnetomotive force... Ang magnetomotive force ay sinusukat ng bilang ng mga ampere-turn.

Halimbawa, ang isang kasalukuyang 50 mA ay dumadaloy sa coil ng isang electromagnet na may 1200 na pagliko. Magnetomotive force ng naturang electromagnet na katumbas ng 0.05 NS 1200 = 60 amperes.

Ang pagkilos ng magnetomotive force ay katulad ng pagkilos ng electromotive force sa isang electric circuit. Kung paanong ang EMF ang sanhi ng electric current, ang magnetomotive force ay lumilikha ng magnetic flux sa isang electromagnet. Tulad ng sa isang electric circuit, habang ang EMF ay tumataas, ang halaga ng kasalukuyang pagtaas, kaya sa isang magnetic circuit, habang ang magnetomotive force ay tumataas, ang magnetic flux ay tumataas.

Magnetic resistance action na katulad ng pagkilos ng electrical circuit resistance. Tulad ng kapag ang paglaban ng isang electric circuit ay tumataas, ang kasalukuyang bumababa, kaya sa isang magnetic circuit, ang isang pagtaas sa magnetic resistance ay nagdudulot ng pagbaba sa magnetic flux.

Ang pag-asa ng magnetic flux ng isang electromagnet sa magnetomotive force at ang magnetic resistance nito ay maaaring ipahayag ng isang formula na katulad ng formula ng Ohm's law: magnetomotive force = (magnetic flux / reluctance)

Ang magnetic flux ay katumbas ng magnetomotive force na hinati sa pag-aatubili.

Ang bilang ng mga pagliko ng coil at ang magnetic resistance para sa bawat electromagnet ay isang pare-parehong halaga. Samakatuwid, ang magnetic flux ng isang ibinigay na electromagnet ay nagbabago lamang sa isang pagbabago sa kasalukuyang dumadaloy sa coil. Dahil ang puwersa ng pagkahumaling ng isang electromagnet ay tinutukoy ng magnetic flux nito, upang madagdagan (o bawasan) ang puwersa ng pagkahumaling ng isang electromagnet, kinakailangan na dagdagan (o bawasan) ang kasalukuyang sa likaw nito nang naaayon.

Polarized electromagnet

Ang isang polarized electromagnet ay ang pagkabit ng isang permanenteng magnet sa isang electromagnet. Ito ay nakaayos sa ganitong paraan.Ang tinatawag na mga extension ng malambot na mga poste ng bakal ay nakakabit sa mga poste ng permanenteng magnet.Ang bawat poste ay nagsisilbing electromagnetic core.Nilalagay dito ang coil na may coil. Ang parehong mga coils ay konektado sa serye.

Dahil ang mga extension ng poste ay direktang konektado sa mga pole ng isang permanenteng magnet, mayroon silang mga magnetic na katangian kahit na sa kawalan ng kasalukuyang sa mga coils; sa parehong oras, ang kanilang puwersa ng pagkahumaling ay hindi nagbabago at natutukoy ng magnetic flux ng isang permanenteng magnet.

Ang pagkilos ng isang polarized electromagnet ay na habang dumadaloy ang kasalukuyang sa pamamagitan ng mga coils nito, ang puwersa ng pagkahumaling ng mga pole nito ay tumataas o bumababa depende sa magnitude at direksyon ng kasalukuyang sa mga coils. Ang pag-aari na ito ng isang polarized electromagnet ay batay sa pagkilos electromagnetic polarized relay at iba pang mga kagamitang elektrikal.

Ang pagkilos ng isang magnetic field sa isang kasalukuyang nagdadala ng conductor

Kung ang isang wire ay inilagay sa isang magnetic field upang ito ay patayo sa mga linya ng field, at ang isang electric current ay dumaan sa wire na iyon, ang wire ay magsisimulang gumalaw at itulak ng magnetic field.

Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng magnetic field sa electric current, ang konduktor ay nagsisimulang gumalaw, iyon ay, ang elektrikal na enerhiya ay na-convert sa mekanikal na enerhiya.

Ang puwersa kung saan ang wire ay naitaboy ng magnetic field ay depende sa magnitude ng magnetic flux ng magnet, ang kasalukuyang nasa wire, at ang haba ng bahaging iyon ng wire na tumatawid ang mga linya ng puwersa. Ang direksyon ng pagkilos ng puwersang ito, ibig sabihin, ang direksyon ng paggalaw ng konduktor, ay nakasalalay sa direksyon ng kasalukuyang nasa konduktor at natutukoy ng kaliwang tuntunin.

Kung hinawakan mo ang palad ng iyong kaliwang kamay upang ang mga linya ng magnetic field ay pumasok dito, at ang pinalawak na apat na daliri ay nakabukas sa direksyon ng kasalukuyang nasa konduktor, kung gayon ang baluktot na hinlalaki ay nagpapahiwatig ng direksyon ng paggalaw ng konduktor. ... Sa paglalapat ng panuntunang ito, dapat mong tandaan na ang mga linya ng field ay umaabot mula sa north pole ng magnet.