Јачина магнетног поља. Магнетизирајућа сила

Увек постоји електрична струја око жице или завојнице магнетно поље… Магнетно поље сталног магнета је узроковано кретањем електрона по њиховим орбитама у атому.

Магнетно поље карактерише његова снага. Јачина магнетног поља Х је слична механичкој јачини. То је векторска величина, односно има величину и правац.

Магнетно поље, односно простор око магнета, може се представити као испуњен магнетним линијама, за које се сматра да излазе са северног пола магнета и улазе у јужни пол (сл. 1). Тангенте на магнетну линију указују на смер јачине магнетног поља.

Магнетно поље је јаче тамо где су магнетне линије гушће (на половима магнета или унутар намотаја са струјом).

Што је већа струја И и број завоја ω намотаја, веће је магнетно поље у близини жице (или унутар завојнице).

Јачина магнетног поља Х у било којој тачки простора већа је што је већи производ ∙ ω и што је дужина магнетне линије краћа:

Х = (И ∙ ω) / л.

Из једначине следи да је јединица за мерење јачине магнетног поља ампер по метру (А / м).

За сваку магнетну линију у датом униформном пољу, производи Х1 ∙ л1 = Х2 ∙ л2 = … = Х ∙ л = И ∙ ω су једнаки (слика 1).

Пиринач. 1.

Производ Х ∙ л у магнетним колима је сличан напону у електричним колима и назива се магнетни напон, а узет дуж целе дужине линије магнетне индукције назива се сила магнетизирања (нс) Фм: Фм = Х ∙ л = И ∙ ​​ω.

Сила магнетизирања Фм се мери у амперима, али се у техничкој пракси уместо назива ампер користи назив ампер-окрет, који наглашава да је Фм пропорционална струји и броју завоја.

За цилиндрични калем без језгра, чија је дужина много већа од његовог пречника (л≫д), магнетно поље унутар завојнице се може сматрати униформним, тј. са истом јачином магнетног поља Х у целом унутрашњем простору калема (сл. 1). Пошто је магнетно поље изван таквог калема много слабије него унутар њега, спољашње магнетно поље се може занемарити и у прорачуну се претпоставља да је н. ц калем је једнак производу јачине поља унутар завојнице пута дужине намотаја.

Поларитет магнетног поља жице и струјног намотаја је одређен правилом кардана. Ако се кретање кардана унапред поклапа са смером струје, онда ће смер ротације ручке кардана указати на смер магнетних линија.

Примери

1. Кроз калем од 2000 завоја протиче струја од 3 А. Шта је н. в. калемови?

Фм = И ∙ ω = 3 ∙ 2000 = 6000 А. Снага магнетизирања завојнице је 6000 ампер-навоја.

2. Намотај од 2500 завоја треба да има н. стр 10000 А. Која струја мора да тече кроз њега?

И = Фм / ω = (И ∙ ω) / ω = 10000/2500 = 4 А.

3.Кроз калем тече струја И = 2 А. Колико завоја мора бити у калему да би се обезбедило н. село 8000 А?

ω = Фм / И = (И ∙ ω) / И = 8000/2 = 4000 обртаја.

4. Унутар намотаја дужине 10 цм са 100 обртаја потребно је обезбедити јачину магнетног поља Х = 4000 А / м. Колику струју треба да носи калем?

Сила магнетизирања завојнице је Фм = Х ∙ л = И ∙ ω. Дакле, 4000 А / м ∙ 0,1 м = И ∙ 100; И = 400/100 = 4 А.

5. Пречник намотаја (соленоида) је Д = 20 мм, а његова дужина л = 10 цм Намотај је намотан од бакарне жице пречника д = 0,4 мм. Колика је јачина магнетног поља унутар завојнице ако је укључена на 4,5В?

Број завоја без узимања у обзир дебљине изолације ω = л∶д = 100∶0,4 = 250 завоја.

Дужина петље π ∙ д = 3,14 ∙ 0,02 м = 0,0628 м.

Дужина намотаја л1 = 250 ∙ 0,0628 м = 15,7 м.

Активни отпор калема р = ρ ∙ л1 / С = 0,0175 ∙ (4 ∙ 15,7) / (3,14 ∙ 0,16) = 2,2 Охм.

Струја И = У / р = 4,5 / 2,2 = 2,045 А ≈2 А.

Јачина магнетног поља унутар завојнице Х = (И ∙ ω) / л = (2 ∙ 250) / 0,1 = 5000 А / м.

6. Одредити јачину магнетног поља на удаљености од 1, 2, 5 цм од праве жице кроз коју тече струја И = 100 А.

Хајде да употребимо формулу Х ∙ л = И ∙ ω.

За равну жицу ω = 1 и л = 2 ∙ π ∙ р,

одакле је Х = И / (2 ∙ π ∙ р).

Х1 = 100 / (2 ∙ 3,14 ∙ 0,01) = 1590 А / м; Х2 = 795 А/м; Х3 = 318 А/м.