О магнетном пољу, соленоидима и електромагнетима

Магнетно поље електричне струје

Магнетно поље се не ствара само природним или вештачким трајни магнети, али и проводник ако кроз њега пролази електрична струја. Дакле, постоји веза између магнетних и електричних појава.

Није тешко осигурати да се око жице кроз коју тече струја формира магнетно поље. Поставите равну жицу преко покретне магнетне игле паралелно са њом и провуците електричну струју кроз њу. Стрелица ће заузети положај окомито на жицу.

Које силе могу изазвати ротацију магнетне игле? Очигледно, јачина магнетног поља створеног око жице. Искључите напајање и магнетна игла ће се вратити у нормалан положај. Ово сугерише да када се струја искључи, магнетно поље жице такође нестаје.

Дакле, електрична струја која пролази кроз жицу ствара магнетно поље. Да бисте сазнали у ком правцу ће се магнетна игла скренути, примените правило десне руке.Ако десну руку ставите на жицу, дланом надоле, тако да се смер струје поклапа са смером прстију, тада ће савијени палац показати правац отклона северног пола магнетне игле постављене испод жице. . Користећи ово правило и знајући поларитет стрелице, такође можете одредити правац струје у жици.

Праволинијско жичано магматско поље има облик концентричних кругова. Ако десну руку ставите на жицу, дланом надоле, тако да струја потече из прстију, тада ће савијени палац показивати на северни пол магнетне игле.Такво поље се назива кружно магнетно поље.

Правац линија силе кружног поља зависи од правци електричне струје у проводнику и одређује се такозваним карданским правилом. Ако је кардан ментално уврнут у правцу струје, онда ће се смер ротације његове ручке поклопити са смером линија магнетног поља поља. Примењујући ово правило, можете сазнати смер струје у жици ако знате смер линија поља поља које ствара та струја.

Враћајући се на експеримент са магнетном иглом, можете се уверити да је увек позиционирана својим северним крајем у правцу линија магнетног поља.

Тако настаје магнетно поље око праве жице кроз коју пролази електрична струја. Има облик концентричних кругова и назива се кружно магнетно поље.

Табани итд. Магнетно поље соленоида

Магнетно поље настаје око било које жице, без обзира на њен облик, под условом да кроз жицу тече електрична струја.

В електротехника којом се бавимо различите врсте калемовакоји се састоји од већег броја окрета.Да бисмо истражили магнетно поље завојнице од интереса, прво размотримо какав облик има магнетно поље једног завоја.

Замислите калем дебеле жице који пролази кроз комад картона и повезан са извором напајања. Када електрична струја прође кроз завојницу, око сваког појединачног дела завојнице формира се кружно магнетно поље. Према правилу «гимбал», лако је одредити да линије магнетног поља унутар петље имају исти смер (према нама или даље од нас, у зависности од смера струје у петљи) и да излазе са једне стране петље и улази са друге стране.Серија таквих калемова, у облику спирале, је такозвани соленоид (калем).

Магнетно поље се формира око соленоида када струја пролази кроз њега. Добија се као резултат сабирања магнетних поља сваког окрета и по облику подсећа на магнетно поље праволинијског магнета. Линије магнетног поља соленоида, као и код праволинијског магнета, напуштају један крај соленоида и враћају се на други. Унутар соленоида имају исти правац. Дакле, крајеви соленоида су поларизовани. Крај са којег излазе далеководи је северни пол соленоида, а крај где електрични водови улазе је његов јужни пол.

Полови соленоида се могу одредити десним правилом, али за то морате знати правац струје у њеним окретима. Ако десну руку ставите на соленоид, дланом надоле, тако да струја тече из прстију, тада ће савијени палац показивати на северни пол соленоида... Из овог правила произилази да поларитет соленоида зависи о правцу струје у њему.Ово је лако проверити у пракси довођењем магнетне игле до једног од полова соленоида и затим променом смера струје у соленоиду. Стрелица ће се одмах окренути за 180 °, односно показаће да су се полови соленоида променили.

Соленоид има способност да повуче плућа.употребне предмете. Ако се челична шипка стави унутар соленоида, након неког времена, под утицајем магнетног поља соленоида, шипка ће бити магнетизована. Овај метод се користи у производњи трајни магнети.

Електромагнети

Електромагнет је калем (соленоид) са гвозденим језгром смештеним унутар њега. Облици и величине електромагнета су различити, али је општа структура свих њих иста.

Намотај електромагнета је оквир направљен најчешће од пресоване плоче или влакна и има различите облике у зависности од намене електромагнета. Жица изолована бакром је намотана на оквир у неколико слојева - завојница електромагнета. Има различит број завоја и направљен је од жице различитих пречника, у зависности од намене електромагнета.

Да би се изолација завојнице заштитила од механичких оштећења, завојница је прекривена једним или више слојева папира или другог изолационог материјала. Почетак и крај намотаја се изводе и спајају на излазне терминале причвршћене на оквир или на флексибилне жице са ушима на крајевима.

Намотај електромагнета је монтиран на језгро од меког, жареног гвожђа или легура гвожђа са силицијумом, никлом итд. Ово гвожђе има најмање остатака магнетизам... Језгра су најчешће направљена од танких лимова, изолованих једно од другог.Облици језгра могу бити различити, у зависности од намене електромагнета.

Ако електрична струја пролази кроз калем електромагнета, тада се око завојнице формира магнетно поље које магнетизује језгро. Пошто је језгро направљено од меког гвожђа, одмах ће бити магнетизовано. Ако затим искључите струју, магнетна својства језгра ће такође брзо нестати и оно ће престати да буде магнет. Полови електромагнета, попут соленоида, одређени су правилом десне руке. Ако у завојници електромагнета игмЕат струјни правац, онда ће се поларитет електромагнета у складу с тим променити.

Деловање електромагнета је слично деловању трајног магнета. Међутим, постоји велика разлика између то двоје. Стални магнет је увек магнетан, а електромагнет - само када електрична струја прође кроз његов калем.

Поред тога, сила привлачења трајног магнета је непромењена, пошто је магнетни флукс трајног магнета непромењен. Сила привлачења електромагнета није константна.Исти електромагнет може имати различиту гравитацију. Сила привлачења било ког магнета зависи од величине његовог магнетног флукса.

Привлачење електромагнета муља, а самим тим и његов магнетни флукс, зависи од величине струје која пролази кроз калем овог електромагнета. Што је струја већа, то је већа сила привлачења електромагнета и, обрнуто, што је мања струја у калему електромагнета, то је мања сила која привлачи магнетна тела на себе.

Али за електромагнете различитог дизајна и величине, снага њихове привлачности зависи не само од величине струје у завојници.Ако, на пример, узмемо два електромагнета истог уређаја и величине, али један са малим бројем намотаја, а други са много већим бројем, онда је лако видети да је при истој струји сила привлачења ово последње ће бити много веће. Заиста, што је већи број калемова, то је веће, при датој струји, магнетно поље које се ствара око тог намотаја, пошто се оно састоји од магнетних поља сваког завоја. То значи да ће магнетни флукс електромагнета и, сходно томе, сила његовог привлачења бити већи, што је већи број завоја калема.

Постоји још један разлог који утиче на величину магнетног флукса електромагнета. Ово је квалитет његовог магнетног кола. Магнетно коло је пут дуж којег се магнетни флукс затвара. Магнетно коло има одређени магнетни отпор... Магнетни отпор зависи од магнетне пропустљивости средине кроз коју пролази магнетни флукс. Што је већа магнетна пермеабилност овог медија, то је мањи његов магнетни отпор.

Пошто је ммагнетна пермеабилност феромагнетних тела (гвожђе, челик) много пута већа од магнетне пропустљивости ваздуха, стога је исплативије направити електромагнете тако да њихово магнетно коло не садржи ваздушне делове. Производ јачине струје и броја завоја калема електромагнета назива се магнетомоторна сила... Магнетомоторна сила се мери бројем ампер-завоја.

На пример, струја од 50 мА тече кроз калем електромагнета са 1200 обртаја. Магнетомоторна сила таквог електромагнета једнака 0,05 НС 1200 = 60 ампера.

Дејство магнетомоторне силе је слично деловању електромоторне силе у електричном колу. Као што је ЕМФ узрок електричне струје, магнетомоторна сила ствара магнетни флукс у електромагнету. Као што у електричном колу, како се ЕМФ повећава, повећава се вредност струје, тако и у магнетном колу, са повећањем магнетомоторне силе, расте и магнетни флукс.

Деловање магнетног отпора слично деловању отпора електричног кола. Као што када се отпор електричног кола повећа, струја се смањује, тако и у магнетном колу повећање магнетног отпора изазива смањење магнетног флукса.

Зависност магнетног флукса електромагнета од магнетомоторне силе и његовог магнетног отпора може се изразити формулом сличном формули Омовог закона: магнетомоторна сила = (магнетни флукс / релуктанција)

Магнетни флукс је једнак магнетомоторној сили подељеној са релуктанцијом.

Број завоја калема и магнетни отпор за сваки електромагнет је константна вредност. Због тога се магнетни флукс датог електромагнета мења само са променом струје која тече кроз калем. Пошто је сила привлачења електромагнета одређена његовим магнетним током, да би се повећала (или смањила) сила привлачења електромагнета, потребно је сходно томе повећати (или смањити) струју у његовом калему.

Поларизовани електромагнет

Поларизовани електромагнет је спој трајног магнета са електромагнетом. Овако је уређена.За полове сталног магнета причвршћени су такозвани наставци стубова од меког гвожђа.Сваки пол служи као електромагнетно језгро.На њега се поставља калем са калемом. Оба намотаја су повезана у серију.

Пошто су наставци полова директно повезани са половима трајног магнета, они имају магнетна својства чак и у одсуству струје у намотајима; при томе је њихова сила привлачења непромењена и одређена је магнетним флуксом сталног магнета.

Деловање поларизованог електромагнета је да како струја тече кроз његове калемове, сила привлачења његових полова се повећава или смањује у зависности од величине и правца струје у калемовима. Ово својство поларизованог електромагнета заснива се на дејству електромагнетни поларизовани релеј и други електрични уређаји.

Дејство магнетног поља на проводник са струјом

Ако се жица стави у магнетно поље тако да је окомита на линије поља, а кроз ту жицу прође електрична струја, жица ће почети да се креће и гура је магнетно поље.

Као резултат интеракције магнетног поља са електричном струјом, проводник почиње да се креће, односно електрична енергија се претвара у механичку енергију.

Сила којом се жица одбија од магнетног поља зависи од величине магнетног флукса магнета, струје у жици и дужине тог дела жице који линије силе укрштају. Правац деловања ове силе, односно смер кретања проводника зависи од правца струје у проводнику и одређен је правилом леве руке.

Ако држите длан леве руке тако да у њега улазе линије магнетног поља, а испружена четири прста окренута у правцу струје у проводнику, тада ће савијени палац указати на смер кретања проводника. ... У примени овог правила, морате запамтити да се линије поља пружају од северног пола магнета.