Câmp magnetic. Surse și proprietăți

Termenul „câmp magnetic” înseamnă de obicei un anumit spațiu energetic în care forțele interacțiunii magnetice se manifestă. Acestea afectează:

substanțe individuale: ferimagneții (metale - în principal fontă, fier și aliajele acestora) și clasa lor de ferite, indiferent de stare;

sarcinile în mișcare ale energiei electrice.

Corpurile fizice care au un moment magnetic total de electroni sau alte particule sunt numite magneți permanenți. Interacțiunea lor este prezentată în imagine linii electrice magnetice.

S-au format după aducerea unui magnet permanent la partea din spate foaie de carton cu un strat uniform de pilitură de fier. Imaginea prezintă marcaje clare ale polilor nord (N) și sud (S) cu direcția liniilor de câmp în raport cu orientarea lor: ieșire de la polul nord și intrare spre sud.

Cum se creează un câmp magnetic?

Surse câmp magnetic sunt:

magneți permanenți;

taxe de mutare;

câmp electric variabil în timp.

Fiecare copil de grădiniță este familiarizat cu acțiunea magneților permanenți. Până la urmă, a trebuit deja să sculpteze poze cu magneți pe frigider, luate din pachete cu tot felul de delicatese.

Sarcinile electrice în mișcare au, de obicei, o energie de câmp magnetic semnificativ mai mare decât . De asemenea, este desemnată prin linii de forță. Să ne uităm la regulile de desenare a acestora pentru un conductor drept cu curent I.

Linia câmpului magnetic este trasată într-un plan perpendicular pe mișcarea curentului astfel încât în ​​fiecare punct forța care acționează asupra polului nord al acului magnetic să fie direcționată tangențial la această linie. Acest lucru creează cercuri concentrice în jurul sarcinii în mișcare.

Direcția acestor forțe este determinată de binecunoscuta regulă a unui șurub sau a unui braț cu înfășurare cu filet la dreapta.

regula Gimlet

Este necesar să poziționați brațul coaxial cu vectorul curent și să rotiți mânerul astfel încât mișcare înainte brațul coincide cu direcția sa. Apoi, orientarea liniilor câmpului magnetic va fi afișată prin rotirea mânerului.

Într-un conductor inel, mișcarea de rotație a mânerului coincide cu direcția curentului, iar mișcarea de translație indică orientarea inducției.

Liniile de forță magnetice părăsesc întotdeauna polul nord și intră în polul sud. Ele continuă în interiorul magnetului și nu sunt niciodată deschise.

Reguli pentru interacțiunea câmpurilor magnetice

Câmpuri magnetice de la surse diferite sunt adăugate unul altuia pentru a forma câmpul rezultat.

În acest caz, magneții cu poli opuși (N - S) se atrag unul pe altul, iar cu poli asemănători (N - N, S - S) se resping. Forțele de interacțiune dintre poli depind de distanța dintre ei. Cu cât polii sunt deplasați mai aproape, cu atât forța generată este mai mare.

Caracteristicile de bază ale câmpului magnetic

Acestea includ:

vector de inducție magnetică (B);

flux magnetic(F);

legătura de flux (Ψ).

Intensitatea sau puterea impactului câmpului este estimată prin valoare vector de inducție magnetică. Este determinată de valoarea forței „F” creată de curentul de trecere „I” printr-un conductor de lungime „l”. В =F/(I∙l)

Unitatea de măsură a inducției magnetice în sistemul SI este Tesla (în memoria fizicianului care a studiat aceste fenomene și le-a descris metode matematice). În literatura tehnică rusă este desemnat „Tl”, iar în documentația internațională este adoptat simbolul „T”.

1 T este inducția unui astfel de flux magnetic uniform, care acționează cu o forță de 1 newton pentru fiecare metru de lungime al unui conductor drept perpendicular pe direcția câmpului, atunci când prin acest conductor trece un curent de 1 amper.

1T=1∙N/(A∙m)

Direcția vectorului B este determinată de regula mana stanga.

Dacă plasați palma mâinii stângi într-un câmp magnetic, astfel încât liniile de forță de la polul nord să intre în palmă în unghi drept și plasați cele patru degete în direcția curentului din conductor, atunci proeminența degetul mare va indica direcția forței asupra acestui conductor.

În cazul în care conductorul cu curent electric nu este situat în unghi drept cu liniile de forță magnetice, forța care acționează asupra acestuia va fi proporțională cu mărimea curentului care curge și componenta proiecției lungimii conductorului cu curent pe un plan situat pe direcție perpendiculară.

Forța care acționează asupra unui curent electric nu depinde de materialele din care este realizat conductorul și de aria secțiunii sale transversale. Chiar dacă acest conductor nu există deloc, iar sarcinile în mișcare încep să se miște într-un alt mediu între polii magnetici, atunci această forță nu se va schimba în niciun fel.

Dacă în interiorul unui câmp magnetic în toate punctele vectorul B are aceeași direcție și mărime, atunci un astfel de câmp este considerat uniform.

Orice mediu care are , afectează valoarea vectorului de inducție B .

Flux magnetic (F)

Dacă luăm în considerare trecerea inducției magnetice printr-o anumită zonă S, atunci inducția limitată de limitele sale se va numi flux magnetic.

Când aria este înclinată la un anumit unghi α față de direcția inducției magnetice, fluxul magnetic scade cu valoarea cosinusului unghiului de înclinare al zonei. Valoarea sa maximă este creată atunci când aria este perpendiculară pe inducția sa penetrantă. Ф=В·S

Unitatea de măsură pentru fluxul magnetic este 1 weber, definită prin trecerea inducției a 1 tesla printr-o suprafață de 1 metru pătrat.

Legătura de flux

Acest termen este folosit pentru a obține cantitatea totală de flux magnetic creat dintr-un anumit număr de conductori purtători de curent situati între polii unui magnet.

Pentru cazul în care același curent I trece prin înfășurarea unei bobine cu un număr de spire n, atunci fluxul magnetic total (legat) din toate spirele se numește flux linkage Ψ.

Ψ=n·Ф . Unitatea de legătură a fluxului este 1 weber.

Cum se formează un câmp magnetic dintr-o electricitate alternativă

Câmpul electromagnetic, care interacționează cu sarcini electrice și corpuri cu momente magnetice, este o combinație a două câmpuri:

electric;

magnetic.

Ele sunt interconectate, reprezintă o combinație între ele, iar atunci când una se schimbă în timp, apar anumite abateri în cealaltă. De exemplu, atunci când un câmp electric sinusoidal alternativ este creat într-un generator trifazat, se formează simultan același câmp magnetic cu caracteristicile armonicilor alternative similare.

Proprietățile magnetice ale substanțelor

În legătură cu interacțiunea cu un câmp magnetic extern, substanțele sunt împărțite în:

antiferomagneți cu momente magnetice echilibrate, datorită cărora se creează un grad foarte scăzut de magnetizare a corpului;

Diamagneți cu proprietatea de a magnetiza un câmp intern împotriva acțiunii unui câmp extern. Când nu există câmp extern, proprietățile lor magnetice nu apar;

materiale paramagnetice cu proprietăți magnetizante ale câmpului intern în direcția câmpului exterior, care au un grad scăzut;

feromagneți, care au proprietăți magnetice fără un câmp extern aplicat la temperaturi sub punctul Curie;

ferimagneți cu momente magnetice dezechilibrate ca mărime și direcție.

Toate aceste proprietăți ale substanțelor și-au găsit diverse aplicații în tehnologia modernă.

Circuite magnetice

Toate transformatoarele, inductoarele, mașinile electrice și multe alte dispozitive funcționează pe această bază.

De exemplu, într-un electromagnet de lucru, fluxul magnetic trece printr-un miez magnetic din oțel feromagnetic și aer cu proprietăți neferomagnetice pronunțate. Combinația acestor elemente formează un circuit magnetic.

Majoritatea dispozitivelor electrice au circuite magnetice în design. Citiți mai multe despre asta în acest articol -

Subiect: Câmp magnetic

Întocmit de: Baygarashev D.M.

Verificat de: Gabdullina A.T.

Câmp magnetic

Dacă doi conductori paraleli sunt conectați la o sursă de curent, astfel încât un curent electric să treacă prin ei, atunci, în funcție de direcția curentului în ei, conductorii fie resping, fie se atrag.

O explicație a acestui fenomen este posibilă din poziția apariției unui tip special de materie în jurul conductorilor - un câmp magnetic.

Se numesc forțele cu care interacționează conductorii purtători de curent magnetic.

Câmp magnetic- acesta este un tip special de materie, a cărui caracteristică specifică este efectul asupra unei sarcini electrice în mișcare, conductoare purtătoare de curent, corpuri cu moment magnetic, cu o forță în funcție de vectorul viteză a sarcinii, direcția curentului în conductorul şi direcţia momentului magnetic al corpului.

Istoria magnetismului datează din cele mai vechi timpuri, la vechile civilizații din Asia Mică. Pe teritoriul Asiei Mici, în Magnezia, au fost găsite roci, dintre care mostre au fost atrase unele de altele. Pe baza numelui zonei, astfel de mostre au început să fie numite „magneți”. Orice bară sau magnet în formă de potcoavă are două capete numite poli; În acest loc sunt cele mai pronunțate proprietățile sale magnetice. Dacă atârnați un magnet pe o sfoară, un stâlp va îndrepta întotdeauna spre nord. Busola se bazează pe acest principiu. Polul orientat spre nord al unui magnet liber se numește polul nord al magnetului (N). Polul opus se numește polul sud (S).

Polii magnetici interacționează între ei: polii asemănători se resping, iar polii spre deosebire de poli se atrag. Similar conceptului de câmp electric care înconjoară o sarcină electrică, este introdus conceptul de câmp magnetic în jurul unui magnet.

În 1820, Oersted (1777-1851) a descoperit că un ac magnetic situat lângă un conductor electric este deviat atunci când curentul trece prin conductor, adică se creează un câmp magnetic în jurul conductorului care poartă curent. Dacă luăm un cadru cu curent, atunci câmpul magnetic extern interacționează cu câmpul magnetic al cadrului și are un efect de orientare asupra acestuia, adică există o poziție a cadrului în care câmpul magnetic extern are un efect de rotație maxim asupra acestuia. , și există o poziție când forța cuplului este zero.

Câmpul magnetic în orice punct poate fi caracterizat prin vectorul B, care se numește vector al inducției magnetice sau inducție magnetică la punct.

Inducția magnetică B este o mărime fizică vectorială, care este o forță caracteristică câmpului magnetic într-un punct. Este egal cu raportul dintre momentul mecanic maxim al forțelor care acționează asupra unui cadru cu curent plasat într-un câmp uniform și produsul dintre puterea curentului din cadru și aria sa:

Direcția vectorului de inducție magnetică B este considerată a fi direcția normalei pozitive la cadru, care este legată de curentul din cadru prin regula șurubului din dreapta, cu un cuplu mecanic egal cu zero.

În același mod în care au fost descrise liniile de intensitate a câmpului electric, sunt reprezentate liniile de inducție a câmpului magnetic. Linia câmpului magnetic este o linie imaginară, a cărei tangentă coincide cu direcția B într-un punct.

Direcțiile câmpului magnetic într-un punct dat pot fi definite și ca direcția care indică

polul nord al acului busolei plasat în acest punct. Se crede că liniile câmpului magnetic sunt direcționate de la polul nord spre sud.

Direcția liniilor de inducție magnetică ale câmpului magnetic creat de un curent electric care curge printr-un conductor drept este determinată de regula șurubului din dreapta. Direcția liniilor de inducție magnetică este considerată a fi sensul de rotație al capului șurubului, care ar asigura mișcarea lui de translație în direcția curentului electric (Fig. 59).

unde n01 = 4 Pi 10 -7 V s/(A m). - constanta magnetica, R - distanta, I - puterea curentului in conductor.

Spre deosebire de liniile de câmp electrostatic, care încep cu o sarcină pozitivă și se termină cu o sarcină negativă, liniile de câmp magnetic sunt întotdeauna închise. Nu a fost detectată nicio sarcină magnetică similară cu cea electrică.

Un tesla (1 T) este luat ca unitate de inducție - inducerea unui astfel de câmp magnetic uniform în care un cuplu mecanic maxim de 1 Nm acționează asupra unui cadru cu o suprafață de 1 m2, prin care un curent de 1 A curge.

Inducerea câmpului magnetic poate fi determinată și de forța care acționează asupra unui conductor purtător de curent într-un câmp magnetic.

Un conductor purtător de curent plasat într-un câmp magnetic este acționat de o forță Amperi, a cărei mărime este determinată de următoarea expresie:

unde I este puterea curentului în conductor, l - lungimea conductorului, B este mărimea vectorului de inducție magnetică și este unghiul dintre vector și direcția curentului.

Direcția forței Ampere poate fi determinată de regula mâinii stângi: plasăm palma mâinii stângi astfel încât liniile de inducție magnetică să intre în palmă, plasăm patru degete în direcția curentului din conductor, apoi îndoiți. degetul mare arată direcția forței Ampere.

Ținând cont de faptul că I = q 0 nSv, și substituind această expresie în (3.21), obținem F = q 0 nSh/B sin o. Numărul de particule (N) dintr-un volum dat al unui conductor este N = nSl, atunci F = q 0 NvB sin o.

Să determinăm forța exercitată de câmpul magnetic asupra unei particule individuale încărcate care se mișcă într-un câmp magnetic:

Această forță se numește forța Lorentz (1853-1928). Direcția forței Lorentz poate fi determinată de regula mâinii stângi: plasăm palma mâinii stângi astfel încât liniile de inducție magnetică să intre în palmă, patru degete arată direcția de mișcare a sarcinii pozitive, cea mare degetul îndoit arată direcția forței Lorentz.

Forța de interacțiune dintre două conductoare paralele care transportă curenți I 1 și I 2 este egală cu:

Unde l - parte a unui conductor situat într-un câmp magnetic. Dacă curenții sunt în același sens, atunci conductoarele se atrag (Fig. 60), dacă sunt în sens opus, se resping. Forțele care acționează asupra fiecărui conductor sunt egale ca mărime și opuse ca direcție. Formula (3.22) este de bază pentru determinarea unității de curent 1 amper (1 A).

Proprietățile magnetice ale unei substanțe sunt caracterizate printr-o mărime fizică scalară - permeabilitatea magnetică, care arată de câte ori inducerea B a unui câmp magnetic într-o substanță care umple complet câmpul diferă ca mărime de inducția B 0 a unui câmp magnetic în un vid:

După proprietățile lor magnetice, toate substanțele sunt împărțite în diamagnetic, paramagneticŞi feromagnetic.

Să luăm în considerare natura proprietăților magnetice ale substanțelor.

Electronii din învelișul atomilor unei substanțe se mișcă pe orbite diferite. Pentru a simplifica, considerăm că aceste orbite sunt circulare, iar fiecare electron care orbitează un nucleu atomic poate fi considerat ca un curent electric circular. Fiecare electron, ca un curent circular, creează un câmp magnetic, pe care îl numim orbital. În plus, un electron dintr-un atom are propriul său câmp magnetic, numit câmp de spin.

Dacă, atunci când este introdus într-un câmp magnetic extern cu inducție B 0, în interiorul substanței se creează inducția B< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n< 1).

ÎN diamagneticÎn materialele în absența unui câmp magnetic extern, câmpurile magnetice ale electronilor sunt compensate, iar atunci când sunt introduse într-un câmp magnetic, inducerea câmpului magnetic al atomului devine direcționată împotriva câmpului extern. Materialul diamagnetic este împins în afara câmpului magnetic extern.

U paramagnetic materiale, inducția magnetică a electronilor în atomi nu este complet compensată, iar atomul în ansamblu se dovedește a fi ca un mic magnet permanent. De obicei, într-o substanță, toți acești magneți mici sunt orientați aleatoriu, iar inducția magnetică totală a tuturor câmpurilor lor este zero. Dacă plasați un paramagnet într-un câmp magnetic extern, atunci toți magneții mici - atomii se vor transforma în câmpul magnetic extern ca acele busole și câmpul magnetic din substanță va crește ( n >= 1).

Feromagnetic sunt acele materiale în care n„ 1. În materialele feromagnetice se creează așa-numitele domenii, regiuni macroscopice de magnetizare spontană.

În diferite domenii, inducțiile câmpului magnetic au direcții diferite (Fig. 61) și într-un cristal mare

se compensează reciproc. Când o probă feromagnetică este introdusă într-un câmp magnetic extern, granițele domeniilor individuale se schimbă astfel încât volumul domeniilor orientate de-a lungul câmpului extern crește.

Odată cu creșterea inducției câmpului extern B 0, crește inducția magnetică a substanței magnetizate. La unele valori ale lui B 0, inducția încetează să crească brusc. Acest fenomen se numește saturație magnetică.

O trăsătură caracteristică a materialelor feromagnetice este fenomenul de histerezis, care constă în dependența ambiguă a inducției în material de inducerea câmpului magnetic extern atunci când acesta se modifică.

Bucla de histerezis magnetic este o curbă închisă (cdc`d`c), exprimând dependența inducției în material de amplitudinea inducției câmpului extern cu o modificare periodică destul de lentă a acestuia din urmă (Fig. 62).

Bucla de histerezis se caracterizează prin următoarele valori: B s, Br, B c. B s - valoarea maximă a inducţiei materialului la B 0s; In r este inducția reziduală, egală cu valoarea inducției în material atunci când inducția câmpului magnetic extern scade de la B 0s la zero; -B c și B c - forță coercitivă - o valoare egală cu inducerea câmpului magnetic extern necesar pentru a schimba inducția în material de la rezidual la zero.

Pentru fiecare feromagnet există o temperatură (punctul Curie (J. Curie, 1859-1906), peste care feromagnetul își pierde proprietățile feromagnetice.

Există două modalități de a aduce un feromagnet magnetizat într-o stare demagnetizată: a) se încălzește deasupra punctului Curie și se răcește; b) magnetizați materialul cu un câmp magnetic alternant cu o amplitudine lent descrescătoare.

Feromagneții cu inducție reziduală scăzută și forță coercitivă se numesc magnetic soft. Ei găsesc aplicație în dispozitivele în care feromagneții trebuie adesea remagnetizați (miezuri de transformatoare, generatoare etc.).

Feromagneții duri magnetic, care au o forță coercitivă mare, sunt utilizați pentru a face magneți permanenți.

La conectarea a doi conductori paraleli la curentul electric, aceștia vor atrage sau respinge, în funcție de direcția (polaritatea) curentului conectat. Acest lucru se explică prin fenomenul de apariție a unui tip special de materie în jurul acestor conductori. Această materie se numește câmp magnetic (MF). Forța magnetică este forța cu care conductorii acționează unul asupra celuilalt.

Teoria magnetismului a apărut în cele mai vechi timpuri, în vechea civilizație a Asiei. În munții Magnesiei au găsit o stâncă specială, din care bucăți puteau fi atrase unele de altele. Pe baza numelui locului, această stâncă a fost numită „magnetică”. Un magnet de bară conține doi poli. Proprietățile sale magnetice sunt deosebit de pronunțate la poli.

Un magnet atârnat pe un fir va arăta părțile laterale ale orizontului cu polii săi. Polii săi vor fi îndreptați spre nord și spre sud. Dispozitivul de busolă funcționează pe acest principiu. Polii opuși ai doi magneți se atrag, iar polii asemănători se resping.

Oamenii de știință au descoperit că un ac magnetizat situat lângă un conductor este deviat atunci când un curent electric trece prin el. Acest lucru indică faptul că în jurul acestuia se formează un MP.

Câmpul magnetic afectează:

Mișcarea sarcinilor electrice.
Substanțe numite feromagneți: fier, fontă, aliajele acestora.

Magneții permanenți sunt corpuri care au un moment magnetic comun al particulelor încărcate (electroni).

1 - Polul sud al magnetului
2 - Polul nord al magnetului
3 - MP folosind exemplul pilii metalice
4 - Direcția câmpului magnetic

Liniile de forță apar atunci când un magnet permanent se apropie de o foaie de hârtie pe care se toarnă un strat de pilitură de fier. Figura arată clar locațiile polilor cu linii de forță orientate.

Surse de câmp magnetic

• Câmpul electric se modifică în timp.
• Tarifele mobile.
• Magneți permanenți.

Suntem familiarizați cu magneții permanenți încă din copilărie. Au fost folosite ca jucării care atrăgeau diverse piese metalice. Au fost atașate la frigider, au fost încorporate în diverse jucării.

Sarcinile electrice care sunt în mișcare cel mai adesea au mai multă energie magnetică în comparație cu magneții permanenți.

Proprietăți

• Principal semn distinctiv iar proprietatea câmpului magnetic este relativitatea. Dacă lăsați un corp încărcat nemișcat într-un anumit cadru de referință și plasați un ac magnetic în apropiere, atunci acesta va îndrepta spre nord și, în același timp, nu va „simți” un câmp străin, cu excepția câmpului pământului . Și dacă începeți să mutați un corp încărcat lângă săgeată, atunci va apărea un MP în jurul corpului. Ca rezultat, devine clar că MF se formează numai atunci când o anumită sarcină se mișcă.
• Un câmp magnetic poate influența și influența curentul electric. Poate fi detectat prin monitorizarea mișcării electronilor încărcați. Într-un câmp magnetic, particulele cu sarcină vor fi deviate, conductoarele cu curent care circulă se vor mișca. Cadrul cu sursa de curent conectată va începe să se rotească, iar materialele magnetizate se vor deplasa la o anumită distanță. Acul busolei este cel mai adesea colorat albastru. Este o bandă de oțel magnetizat. Busola indică întotdeauna spre nord, deoarece Pământul are un câmp magnetic. Întreaga planetă este ca un magnet mare cu polii săi.

Câmpul magnetic nu este perceput de organele umane și poate fi detectat doar de dispozitive și senzori speciali. Vine în tipuri variabile și permanente. Câmpul alternativ este de obicei creat de inductori speciali care funcționează din AC. Un câmp constant este format dintr-un câmp electric constant.

Reguli

Să luăm în considerare regulile de bază pentru reprezentarea câmpului magnetic pentru diverși conductori.

regula Gimlet

Linia de forță este reprezentată într-un plan, care este situat la un unghi de 90 0 față de calea curgerii curentului, astfel încât în ​​fiecare punct forța să fie direcționată tangențial la linie.

Pentru a determina direcția forțelor magnetice, trebuie să vă amintiți regula unui braț cu filet dreapta.

Grila trebuie poziționată de-a lungul aceleiași axe cu vectorul curent, mânerul trebuie rotit astfel încât brațul să se miște în direcția direcției sale. În acest caz, orientarea liniilor este determinată prin rotirea mânerului brațului.

Regula brațului inelului

Mișcarea de translație a brațului într-un conductor realizat sub formă de inel arată modul în care este orientată rotația coincide cu fluxul de curent;

Liniile de forță au continuarea lor în interiorul magnetului și nu pot fi deschise.

Câmpul magnetic al diferitelor surse se adaugă unul altuia. Procedând astfel, ei creează un câmp comun.

Magneții cu aceiași poli resping, iar magneții cu poli diferiți atrag. Valoarea puterii de interacțiune depinde de distanța dintre ele. Pe măsură ce polii se apropie, forța crește.

Parametrii câmpului magnetic

• Cuplaj de debit ( Ψ ).
• Vector de inducție magnetică ( ÎN).
• flux magnetic ( F).

Intensitatea câmpului magnetic se calculează prin mărimea vectorului de inducție magnetică, care depinde de forța F, și este formată de curentul I de-a lungul unui conductor având o lungime l: B = F / (I * l).

Inducția magnetică este măsurată în Tesla (T), în onoarea omului de știință care a studiat fenomenele magnetismului și a lucrat la metodele lor de calcul. 1 T este egal cu forța de inducție a fluxului magnetic 1 Nîn lungime 1 m conductor drept în unghi 90 0 pe direcția câmpului, cu un curent care curge de un amper:

1 T = 1 x H / (A x m).

Regula pentru mâna stângă

Regula găsește direcția vectorului de inducție magnetică.

Dacă palma mâinii stângi este plasată în câmp astfel încât liniile câmpului magnetic să intre în palmă de la polul nord la 90 0 și 4 degete sunt plasate de-a lungul fluxului de curent, degetul mare va arăta direcția forței magnetice.

Dacă conductorul se află la un unghi diferit, atunci forța va depinde direct de curent și de proiecția conductorului pe plan în unghi drept.

Forța nu depinde de tipul de material conductor și de secțiunea transversală a acestuia. Dacă nu există conductor, iar sarcinile se mișcă într-un mediu diferit, atunci forța nu se va schimba.

Când vectorul câmpului magnetic este îndreptat într-o direcție de o magnitudine, câmpul se numește uniform. Medii diferite afectează dimensiunea vectorului de inducție.

Fluxul magnetic

Inducția magnetică care trece printr-o anumită zonă S și limitată de această zonă este un flux magnetic.

Dacă aria este înclinată la un anumit unghi α față de linia de inducție, fluxul magnetic este redus cu dimensiunea cosinusului acestui unghi. Valoarea sa cea mai mare se formează atunci când aria este la unghi drept față de inducția magnetică:

F = B * S.

Fluxul magnetic este măsurat într-o unitate precum "weber", care este egal cu fluxul de inducție a mărimii 1 T după zonă în 1 m2.

Legătura de flux

Acest concept este folosit pentru a crea sens general flux magnetic, care este creat dintr-un anumit număr de conductori situati între polii magnetici.

În cazul în care același curent eu curge printr-o înfășurare cu un număr de spire n, fluxul magnetic total format de toate spirele este legătura de flux.

Legătura de flux Ψ măsurată în Webers și este egală cu: Ψ = n * Ф.

Proprietăți magnetice

Permeabilitatea magnetică determină cât de mult câmpul magnetic într-un anumit mediu este mai mic sau mai mare decât inducerea câmpului în vid. O substanță se numește magnetizată dacă își produce propriul câmp magnetic. Când o substanță este plasată într-un câmp magnetic, aceasta devine magnetizată.

Oamenii de știință au determinat motivul pentru care corpurile dobândesc proprietăți magnetice. Conform ipotezei oamenilor de știință, în interiorul substanțelor există curenți electrici microscopici. Un electron are propriul său moment magnetic, care este de natură cuantică, și se mișcă de-a lungul unei anumite orbite în atomi. Acești curenți mici determină proprietățile magnetice.

Dacă curenții se mișcă aleatoriu, atunci câmpurile magnetice cauzate de aceștia se autocompensează. Câmpul exterior face ca curentii să fie ordonați, deci se formează un câmp magnetic. Aceasta este magnetizarea substanței.

Diferite substanțe pot fi împărțite în funcție de proprietățile interacțiunii lor cu câmpurile magnetice.

Ele sunt împărțite în grupuri:

Paramagneți– substanțe care au proprietăți de magnetizare în direcția unui câmp exterior și au un potențial scăzut de magnetism. Au puterea de câmp pozitivă. Astfel de substanțe includ clorură ferică, mangan, platină etc.
Ferimagneți– substanţe cu momente magnetice dezechilibrate ca direcţie şi valoare. Se caracterizează prin prezența antiferomagnetismului necompensat. Intensitatea câmpului și temperatura afectează susceptibilitatea lor magnetică (diverși oxizi).
Feromagneți– substanțe cu susceptibilitate pozitivă crescută, în funcție de tensiune și temperatură (cristale de cobalt, nichel etc.).
Diamagneții– au proprietatea de magnetizare în sens opus câmpului exterior, adică valoare negativă susceptibilitate magnetică, independentă de tensiune. În absența unui câmp, această substanță nu va avea proprietăți magnetice. Aceste substanțe includ: argint, bismut, azot, zinc, hidrogen și alte substanțe.
Antiferomagneți – au un moment magnetic echilibrat, rezultând un grad scăzut de magnetizare a substanței. Când este încălzită, are loc o tranziție de fază a substanței, în timpul căreia apar proprietăți paramagnetice. Când temperatura scade sub o anumită limită, astfel de proprietăți nu vor apărea (crom, mangan).

Magneții considerați sunt, de asemenea, clasificați în încă două categorii:

Materiale magnetice moi . Au coercivitate scăzută. În câmpurile magnetice de putere mică, acestea pot deveni saturate. În timpul procesului de inversare a magnetizării, ei suferă pierderi minore. Ca rezultat, astfel de materiale sunt utilizate pentru producerea de miezuri dispozitive electrice, care funcționează pe tensiune alternativă (, generator,).
Magnetic dur materiale. Au o forță coercitivă crescută. Pentru a le remagnetiza, este necesar un câmp magnetic puternic. Astfel de materiale sunt utilizate în producția de magneți permanenți.

Proprietăți magnetice diverse substanțeîși găsesc utilizarea în proiecte și invenții tehnice.

Circuite magnetice

O combinație de mai multe substanțe magnetice se numește circuit magnetic. Ele sunt asemănătoare și sunt determinate de legi similare ale matematicii.

Funcționează pe baza circuitelor magnetice aparate electrice, inductanță, . Într-un electromagnet funcțional, fluxul curge printr-un circuit magnetic format din material feromagnetic și aer, care nu este feromagnetic. Combinația acestor componente este un circuit magnetic. Multe dispozitive electrice conțin circuite magnetice în proiectarea lor.

Câmp magnetic Aceasta este materia care apare în jurul surselor de curent electric, precum și în jurul magneților permanenți. În spațiu, câmpul magnetic este afișat ca o combinație de forțe care pot influența corpurile magnetizate. Această acțiune se explică prin prezența descărcărilor de antrenare la nivel molecular.

Un câmp magnetic se formează numai în jurul sarcinilor electrice care sunt în mișcare. De aceea câmpurile magnetice și electrice sunt integrale și se formează împreună câmp electromagnetic. Componentele câmpului magnetic sunt interconectate și se influențează reciproc, schimbându-și proprietățile.

Proprietățile câmpului magnetic:
1. Un câmp magnetic apare sub influența sarcinilor de antrenare a curentului electric.
2. În orice punct, câmpul magnetic este caracterizat de vector mărime fizică numit inducție magnetică, care este puterea caracteristică câmpului magnetic.
3. Un câmp magnetic poate afecta numai magneții, conductorii purtători de curent și sarcinile în mișcare.
4. Câmpul magnetic poate fi de tip constant sau alternativ
5. Câmpul magnetic este măsurat doar cu instrumente speciale și nu poate fi perceput de simțurile umane.
6. Câmpul magnetic este electrodinamic, deoarece este generat doar de mișcarea particulelor încărcate și afectează doar sarcinile care sunt în mișcare.
7. Particulele încărcate se deplasează pe o traiectorie perpendiculară.

Mărimea câmpului magnetic depinde de viteza de modificare a câmpului magnetic. Conform acestei caracteristici, există două tipuri de câmpuri magnetice: câmp magnetic dinamicŞi câmp magnetic gravitațional. Câmp magnetic gravitațional apare doar în apropiere particule elementareși se formează în funcție de caracteristicile structurale ale acestor particule.

Moment magnetic apare atunci când un câmp magnetic acţionează asupra unui cadru conductor. Cu alte cuvinte, momentul magnetic este un vector care este situat pe linia care merge perpendicular pe cadru.

Câmpul magnetic poate fi reprezentat grafic folosind linii de forță magnetice. Aceste linii sunt trasate în așa direcție încât direcția forțelor câmpului să coincidă cu direcția liniei câmpului în sine. Liniile de forță magnetice sunt continue și închise în același timp.

Direcția câmpului magnetic este determinată cu ajutorul unui ac magnetic. Liniile de forță determină și polaritatea magnetului, capătul cu ieșirea liniilor de forță este polul nord, iar capătul cu intrarea acestor linii este polul sud.

Este foarte convenabil să evaluați vizual câmpul magnetic folosind pilitura obișnuită de fier și o bucată de hârtie.
Dacă punem o foaie de hârtie pe un magnet permanent și presărăm rumeguș deasupra, atunci particulele de fier se vor alinia în funcție de liniile câmpului magnetic.

Direcția liniilor electrice pentru un conductor este determinată convenabil de faimos regula gimlet sau regulă mâna dreaptă . Dacă ne înfășurăm mâna în jurul conductorului astfel încât degetul mare să indice în direcția curentului (de la minus la plus), atunci cele 4 degete rămase ne vor arăta direcția liniilor câmpului magnetic.

Iar direcția forței Lorentz este forța cu care câmpul magnetic acționează asupra unei particule sau a unui conductor încărcat cu curent, conform regula mana stanga.
Dacă plasăm mâna stângăîntr-un câmp magnetic astfel încât 4 degete să privească în direcția curentului în conductor, iar liniile de forță intră în palmă, apoi degetul mare va indica direcția forței Lorentz, forța acționând asupra unui conductor plasat într-un magnetic domeniu.

Asta e tot. Asigurați-vă că puneți orice întrebări pe care le aveți în comentarii.

Câmpul magnetic este formă specială materie care este creată de magneți, conductori cu curent (particule încărcate în mișcare) și care poate fi detectat prin interacțiunea magneților, conductori cu curent (particule încărcate în mișcare).

experiența lui Oersted

Primele experimente (realizate în 1820) care au arătat că există o legătură profundă între fenomenele electrice și magnetice au fost experimentele fizicianului danez H. Oersted.

Un ac magnetic situat în apropierea unui conductor se rotește printr-un anumit unghi atunci când curentul din conductor este pornit. Când circuitul este deschis, săgeata revine la poziția inițială.

Din experiența lui G. Oersted rezultă că în jurul acestui conductor există un câmp magnetic.

Experiența lui Ampere
Doi conductori paraleli prin care circulă curentul electric interacționează unul cu celălalt: se atrag dacă curenții sunt în aceeași direcție și se resping dacă curenții sunt în sens opus. Acest lucru se întâmplă din cauza interacțiunii câmpurilor magnetice care apar în jurul conductorilor.

Proprietățile câmpului magnetic

1. Material, adică există independent de noi și de cunoștințele noastre despre el.

2. Creat de magneți, conductori cu curent (particule încărcate în mișcare)

3. Detectat prin interacțiunea magneților, conductorilor cu curentul (particulele încărcate în mișcare)

4. Acționează asupra magneților, conductoarelor purtătoare de curent (particulele încărcate în mișcare) cu o oarecare forță

5. Nu există încărcături magnetice în natură. Nu puteți separa polii nord și sud și obțineți un corp cu un singur pol.

6. Motivul pentru care corpurile au proprietăți magnetice a fost găsit de omul de știință francez Ampere. Ampere a prezentat concluzia că proprietățile magnetice ale oricărui corp sunt determinate de închis curenti electriciîn interiorul ei.

Acești curenți reprezintă mișcarea electronilor în jurul orbitelor unui atom.

Dacă planurile în care circulă acești curenți sunt situate aleatoriu unul în raport cu celălalt datorită mișcării termice a moleculelor care alcătuiesc corpul, atunci interacțiunile lor sunt compensate reciproc și corpul nu prezintă nicio proprietate magnetică.

Și invers: dacă planurile în care se rotesc electronii sunt paralele între ele și direcțiile normalelor către aceste planuri coincid, atunci astfel de substanțe sporesc câmpul magnetic extern.

7. Forțele magnetice acționează într-un câmp magnetic în anumite direcții, care se numesc linii de forță magnetice. Cu ajutorul lor, puteți afișa în mod convenabil și clar câmpul magnetic într-un anumit caz.

Pentru a descrie mai exact câmpul magnetic, s-a convenit ca în acele locuri în care câmpul este mai puternic, liniile câmpului să fie arătate mai dense, adică mai aproape unul de altul. Și invers, în locurile în care câmpul este mai slab, sunt afișate linii de câmp cantitate mai mica, adică localizat mai rar.

8. Câmpul magnetic este caracterizat de vectorul de inducție magnetică.

Vector de inducție magnetică - cantitatea vectorială, care caracterizează câmpul magnetic.

Direcția vectorului de inducție magnetică coincide cu direcția polului nord al acului magnetic liber într-un punct dat.

Direcția vectorului de inducție a câmpului și puterea curentului I sunt legate de „regula șurubului din dreapta”:

dacă înșurubați un braț în direcția curentului din conductor, atunci direcția vitezei de mișcare a capătului mânerului său într-un punct dat va coincide cu direcția vectorului de inducție magnetică în acest punct.