Magnetické pole, charakteristika magnetického pole

Abychom pochopili, co je vlastností magnetického pole, je nutné definovat mnohé jevy. V takovém případě je třeba si předem uvědomit, jak a proč se to objeví. Zjistěte, co je síla charakteristická pro magnetické pole. Je důležité, aby podobné pole mohlo nastat nejen u magnetů. V tomto ohledu není bolet zmínka o vlastnostech zemského magnetického pole.

Výskyt pole

Nejprve popište výskyt pole. Potom můžete popsat magnetické pole a jeho charakteristiky. Objevuje se během pohybu nabitých částic. Může ovlivnit pohyblivé elektrické náboje, zejména vodivých vodičů. Interakce mezi magnetickým polem a pohyblivými náboji nebo vodiči, kterými proud proudí, je způsoben síly, které se nazývají elektromagnetické.

Intenzita nebo síla charakteristická pro magnetické pole v určitém prostorovém bodě je určena magnetickou indukcí. Druhý je označen B.

Grafické znázornění oboru

Magnetické pole a jeho charakteristiky lze graficky znázornit pomocí indukčních linek. Tato definice se vztahuje na čáry tangentní, na které se v jakémkoliv bodě shoduje se směrem vektoru v magnetické indukci.

Tyto linie vstupují do charakteristiky magnetického pole a slouží k určení jeho směru a intenzity. Čím vyšší je intenzita magnetického pole, tím více budou čerpány.

Co jsou to magnetické linky?

Magnetické linie přímočarých vodičů s proudem mají tvar soustředného kruhu, jehož střed je umístěn na ose daného vodiče. Směr siločar magnetického pole poblíž vodiče pod proudem je určena pravidlo, že vypadá takto: v případě, že nebozez budou umístěny tak, že je zašroubován do vedení ve směru proudu, pak je směr oběhu rukojeti odpovídá směru magnetických siločar.

Na cívce s proudem bude směr magnetického pole také určen pravidlem vrtačky. Rovněž je nutné otáčet rukojetí ve směru proudu v otáčkách solenoidu. Směr vedení magnetické indukce bude odpovídat směru translačního pohybu vrtačky.

Stanovení homogenity a nehomogenity je hlavní charakteristikou magnetického pole.

Vytvořením jednoho proudu se za stejných podmínek bude pole lišit v intenzitě v různých médiích kvůli různým magnetickým vlastnostem v těchto látkách. Magnetické vlastnosti médium jsou charakterizovány absolutní magnetickou permeabilitou. Naměřené v Henrych na metr (g / m).

Charakteristickým rysem magnetického pole je absolutní magnetická permeabilita vakua, nazývaná magnetická konstanta. Hodnota, která určuje, kolikrát se absolutní magnetická propustnost média bude lišit od konstanty, se nazývá relativní magnetickou permeabilitou.

Magnetická propustnost látek

Toto je bezrozměrné množství. Látky s hodnotou permeability menší než jedna se nazývají diamagnetické. U těchto látek bude pole slabší než ve vakuu. Tyto vlastnosti jsou přítomny v vodíku, vodě, křemene, stříbra atd.

Média s magnetickou propustností překračující jednotu se nazývají paramagnetické. V těchto látkách bude pole silnější než ve vakuu. Tato média a látky zahrnují vzduch, hliník, kyslík, platinu.

V případě paramagnetických a diamagnetických látek nebude hodnota magnetické permeability záviset na napětí vnějšího magnetizujícího pole. To znamená, že hodnota je pro určitou látku konstantní.

Zvláštní skupina zahrnuje feromagnety. Pro tyto látky má magnetická propustnost několik tisíc nebo více. Pro tyto látky, které mají schopnost magnetizovat a zesilovat magnetické pole, je v elektrotechnice rozšířeno.

Síla pole

Pro určení vlastností magnetického pole lze společně s magnetickým indukčním vektorem použít hodnotu nazvanou síla magnetického pole. Tento pojem je vektorové množství, který určuje intenzitu vnějšího magnetického pole. Směr magnetického pole v médiu se stejnými vlastnostmi ve všech směrech vektoru intenzity se shoduje s magnetickým indukčním vektorem v místě pole.

Silné magnetické vlastnosti feromagnetů jsou vysvětleny přítomností libovolně magnetizovaných malých částí, které mohou být reprezentovány jako malé magnety.

Při nepřítomném magnetickém poli nemusí mít feromagnetická látka výrazné magnetické vlastnosti, protože pole domény získají různé orientace a jejich celkové magnetické pole je nulové.

Podle hlavní charakteristiky magnetického pole, pokud je feromagnet umístěn do vnějšího magnetického pole, například do cívky s proudem, pak se pod vlivem vnějšího pole budou domény rozvinout ve směru vnějšího pole. Navíc se zvýší magnetické pole cívky a magnetická indukce se zvýší. Je-li vnější pole dostatečně slabé, změní se pouze část všech domén, jejichž magnetické pole se blíží směru vnějšího pole ve směru. Během zvyšování síly vnějšího pole se zvýší počet rotujících domén a při určité hodnotě vnějšího napětí pole budou téměř všechny části nasazeny tak, aby magnetické pole byla umístěna ve směru vnějšího pole. Tento stav se nazývá magnetická nasycení.

Spojení mezi magnetickou indukcí a napětím

Vztah mezi magnetickou indukcí feromagnetické látky a silou vnějšího pole může být reprezentován grafem nazvaným magnetizační křivka. V místě ohýbání zakřivené křivky klesá rychlost zvětšení magnetické indukce. Po ohýbání, kdy napětí dosáhne určitého indexu, dochází k nasycení a křivka se mírně zvedá a postupně získá tvar přímky. V této sekci indukce stále roste, ale pomalu a pouze díky zvýšení síly vnějšího pole.

Grafická závislost těchto indikátorů není přímá, proto jejich poměr není konstantní a magnetická propustnost materiálu není konstantním indikátorem, ale závisí na vnějším poli.

Změny magnetických vlastností materiálů

Když se proud zvýší na plnou saturaci ve svitku s feromagnetickým jádrem a jeho následným poklesem, magnetizační křivka se nebude shodovat s demagnetizační křivkou. Při nulové intenzitě magnetická indukce nebude mít stejnou hodnotu, ale získá určitý indikátor nazvaný zbytková magnetická indukce. Situace se zpožděním magnetické indukce z magnetizující síly se nazývá hystereze.

Pro úplnou demagnetizaci feromagnetického jádra v cívce je nutné dodat proud zpětného směru, který vytvoří potřebné napětí. U různých feromagnetických látek je vyžadován segment různé délky. Čím větší je, tím větší je množství energie potřebné pro demagnetizaci. Hodnota, při které dochází k úplné demagnetizaci materiálu, se nazývá donucovací síla.

Při dalším zvýšení proudu v cívce se indukce znovu zvýší na index saturace, ale s jiným směrem magnetických linek. Při demagnetizaci v opačném směru se získá zbytková indukce. Fenomén zbytkového magnetismu se používá při vytváření permanentních magnetů z látek s velkým exponentem zbytkového magnetismu. Z látek schopných remagnetizace se vytvářejí jádra pro elektrické stroje a přístroje.

Pravidlo levé ruky

Síla ovlivňující proudovou vodič, má směr, jak je definován pomocí pravidla pro levé: umístění panenského palmového ramena tak, že magnetické siločáry jsou v něm zahrnuty, a čtyři prsty jsou prodloužena o směru proudu ve vodiči, je ohnutý palec se označují směr síly. Tato síla je kolmá na indukční vektor a proud.

Pohyb v magnetickém poli s proudem je považován za prototyp elektrického motoru, který mění elektrickou energii na mechanickou.

Pravidlo pravé ruky

Během pohybu vodiče v magnetickém poli je v něm vyvolána elektromotorická síla, která má hodnotu úměrnou magnetické indukci, délce zapojeného vodiče a rychlost jejího pohybu. Tato závislost se nazývá elektromagnetická indukce. Při určování směru indukované elektromotorické napětí ve vodiči pomocí pravidla pravé ruky: umístění pravé ruky stejným způsobem jako v příkladu na levé straně, magnetické čáry v dlani a palec ukazuje směr pohybu vodiče, podlouhlé prsty ukazují směr indukované elektromotorické síly. Pohyb v magnetickém toku pod vlivem vnější mechanické síly je nejjednodušším příkladem elektrického generátoru, ve kterém je mechanická energie přeměněna na elektrickou energii.

Zákon elektromagnetické indukce To může být formulována jiným způsobem: v uzavřeném okruhu dochází EMF indukce při jakékoli změně magnetického toku zahrnuty do tohoto okruhu, v obvodu EDU číselně rovnající se změny rychlosti magnetického toku, který se vztahuje na aktivní obvod.

Tato forma poskytuje průměrné hodnoty EMF a indikuje závislost EMF na magnetickém toku, ale na míře jeho změny.

Lenzův zákon

Také si musíme vzpomenout na Lenzův zákon: proud indukovaný změnou magnetického pole procházejícího obrysem pomocí vlastního magnetického pole zabraňuje této změně. Pokud jsou cívky cívky propíchnuty různými magnetickými toky, EMF indukovaná po celé cívce se rovná součtu EDE v různých zatáčkách. Součet magnetických toků různých cívků cívky se nazývá vazba toku. Jednotkou této magnitudy, stejně jako magnetickým tokem, je web.

Když se změní elektrický proud v okruhu, změní se i jeho magnetický tok. V tomto případě je podle zákona elektromagnetické indukce EMF indukován uvnitř vodiče. Objevuje se v souvislosti se změnou proudu ve vodiči, proto se tento jev nazývá samoindukce a EMF indukovaný ve vodiči se nazývá elektromagnetické pole samoindukce.

Potokoskrepelenie a magnetický tok závisí nejen na samotném proudu, ale také na velikosti a tvaru vodiče a na magnetické propustnosti obklopující látky.

Indukčnost vodiče

Koeficient proporcionality se nazývá indukčnost vodičů. Označuje schopnost dirigenta vytvářet spojení toku, když prochází elektrická energie. Jedná se o jeden z hlavních parametrů elektrických obvodů. U některých obvodů je indukčnost konstantním ukazatelem. Závisí to od velikosti obvodu, jeho konfigurace a magnetické propustnosti média. Proud v obvodu a magnetický tok nebude důležitý.

Výše uvedené definice a jevy poskytují vysvětlení toho, co je magnetické pole. Rovněž jsou uvedeny hlavní charakteristiky magnetického pole, pomocí něhož lze definovat tento jev.