For å forstå hva som kjennetegner et magnetfelt, bør mange fenomener defineres. Samtidig må du huske på forhånd hvordan og hvorfor det vises. Finn ut hva som er kraftkarakteristikken til et magnetfelt. Det er også viktig at et slikt felt ikke bare kan forekomme i magneter. I denne forbindelse skader det ikke å nevne egenskapene til jordens magnetfelt.
Feltemergence
Først bør vi beskrive feltets utseende. Etter det kan du beskrive magnetfeltet og dets egenskaper. Det vises under bevegelse av ladede partikler. Kan påvirke elektriske ladninger i bevegelse, spesielt på ledende ledere. Samspillet mellom et magnetfelt og bevegelige ladninger, eller ledere som strøm flyter gjennom, oppstår på grunn av krefter som kalles elektromagnetiske.
Intensitet eller kraftkarakteristikk for magnetfeltet iet visst romlig punkt bestemmes ved hjelp av magnetisk induksjon. Sistnevnte er merket med symbolet B.
Grafisk representasjon av feltet
Magnetfeltet og dets egenskaper kan representeres grafisk ved hjelp av induksjonslinjer. Denne definisjonen kalles linjer, tangentene som til enhver tid vil falle sammen med retningen til vektoren y til den magnetiske induksjonen.
Disse linjene er inkludert i egenskapene til magnetfeltet og brukes til å bestemme retning og intensitet. Jo høyere intensiteten til magnetfeltet er, jo flere datalinjer vil bli tegnet.
Hva er magnetiske linjer
Magnetiske linjer i rette ledere med strøm har form som en konsentrisk sirkel, hvis sentrum er plassert på denne lederens akse. Retningen til de magnetiske linjene nær ledere med strøm bestemmes av gimlet-regelen, som høres slik ut: hvis gimlet er plassert slik at den vil skrus inn i lederen i strømmens retning, vil rotasjonsretningen til håndtaket tilsvarer retningen til de magnetiske linjene.
For en spole med strøm vil retningen til magnetfeltet også bestemmes av gimlet-regelen. Det er også nødvendig å rotere håndtaket i retning av strømmen i svingene til solenoiden. Retningen til linjene for magnetisk induksjon vil tilsvare retningen til translasjonsbevegelsen til gimlet.
Definisjonen av uniformitet og inhomogenitet er hovedkarakteristikken til magnetfeltet.
Opprettet av én strøm, under like forhold, feltetvil variere i intensitet i forskjellige medier på grunn av forskjellige magnetiske egenskaper i disse stoffene. Mediets magnetiske egenskaper er preget av absolutt magnetisk permeabilitet. Målt i høne per meter (g/m).
Karakteristikken til magnetfeltet inkluderer den absolutte magnetiske permeabiliteten til vakuumet, k alt den magnetiske konstanten. Verdien som bestemmer hvor mange ganger den absolutte magnetiske permeabiliteten til mediet vil avvike fra konstanten kalles den relative magnetiske permeabiliteten.
Magnetisk permeabilitet for stoffer
Dette er en dimensjonsløs mengde. Stoffer med en permeabilitetsverdi på mindre enn én kalles diamagnetiske. I disse stoffene vil feltet være svakere enn i vakuum. Disse egenskapene finnes i hydrogen, vann, kvarts, sølv osv.
Medier med en magnetisk permeabilitet større enn én kalles paramagnetiske. I disse stoffene vil feltet være sterkere enn i vakuum. Disse mediene og stoffene inkluderer luft, aluminium, oksygen, platina.
Når det gjelder paramagnetiske og diamagnetiske stoffer, vil verdien av magnetisk permeabilitet ikke avhenge av spenningen til det eksterne, magnetiserende feltet. Dette betyr at verdien er konstant for et bestemt stoff.
Ferromagneter tilhører en spesiell gruppe. For disse stoffene vil den magnetiske permeabiliteten nå flere tusen eller mer. Disse stoffene, som har egenskapen til å magnetiseres og forsterke magnetfeltet, er mye brukt i elektroteknikk.
Feltstyrke
For å bestemme egenskapene til magnetfeltet, sammen med den magnetiske induksjonsvektoren, kan en verdi som kalles magnetfeltstyrken brukes. Dette begrepet er en vektormengde som bestemmer intensiteten til det eksterne magnetfeltet. Retningen til magnetfeltet i et medium med samme egenskaper i alle retninger, intensitetsvektoren vil falle sammen med den magnetiske induksjonsvektoren i feltpunktet.
De sterke magnetiske egenskapene til ferromagneter forklares av tilstedeværelsen av tilfeldig magnetiserte små deler i dem, som kan representeres som små magneter.
Uten magnetfelt kan det hende at et ferromagnetisk stoff ikke har utt alte magnetiske egenskaper, siden domenefeltene får forskjellige orienteringer, og deres totale magnetfelt er null.
I henhold til hovedkarakteristikkene til det magnetiske feltet, hvis en ferromagnet plasseres i et eksternt magnetfelt, for eksempel i en spole med strøm, vil domenene under påvirkning av det eksterne feltet dreie seg i retning av det ytre feltet. Dessuten vil magnetfeltet ved spolen øke, og den magnetiske induksjonen vil øke. Hvis det eksterne feltet er tilstrekkelig svakt, vil bare en del av alle domener hvis magnetiske felt nærmer seg retningen til det ytre feltet vippe over. Ettersom styrken til det eksterne feltet øker, vil antallet roterte domener øke, og ved en viss verdi av den eksterne feltspenningen vil nesten alle deler roteres slik at magnetfeltene ligger i retning av det eksterne feltet. Denne tilstanden kalles magnetisk metning.
Forholdet mellom magnetisk induksjon og intensitet
Forholdet mellom den magnetiske induksjonen til et ferromagnetisk stoff og styrken til et eksternt felt kan avbildes ved hjelp av en graf som kalles magnetiseringskurven. Ved bøyningen av kurvegrafen avtar økningshastigheten i magnetisk induksjon. Etter en bøy, hvor spenningen når et visst nivå, oppstår metning, og kurven stiger litt, og får gradvis formen av en rett linje. I denne delen vokser induksjonen fortsatt, men ganske sakte og kun på grunn av en økning i styrken til det ytre feltet.
Den grafiske avhengigheten til dataene til indikatoren er ikke direkte, noe som betyr at forholdet deres ikke er konstant, og den magnetiske permeabiliteten til materialet er ikke en konstant indikator, men avhenger av det ytre feltet.
Endringer i de magnetiske egenskapene til materialer
Når man øker strømmen til full metning i en spole med en ferromagnetisk kjerne og deretter reduserer den, vil ikke magnetiseringskurven falle sammen med avmagnetiseringskurven. Med null intensitet vil den magnetiske induksjonen ikke ha samme verdi, men vil få en indikator som kalles restmagnetisk induksjon. Situasjonen med etterslep av magnetisk induksjon fra magnetiseringskraften kalles hysterese.
For å fullstendig avmagnetisere den ferromagnetiske kjernen i spolen, er det nødvendig å gi en omvendt strøm, som vil skape den nødvendige spenningen. For ulike ferromagnetiskestoffer, er det nødvendig med et segment av forskjellige lengder. Jo større den er, jo mer energi trengs for avmagnetisering. Verdien som materialet er fullstendig avmagnetisert ved kalles tvangskraften.
Med en ytterligere økning av strømmen i spolen vil induksjonen igjen øke til metningsindeksen, men med en annen retning på magnetlinjene. Ved avmagnetisering i motsatt retning vil gjenværende induksjon oppnås. Fenomenet restmagnetisme brukes til å lage permanente magneter fra stoffer med høy restmagnetisme. Materialer med evne til å remagnetisere brukes til å lage kjerner for elektriske maskiner og enheter.
venstrehåndsregel
Kraften som påvirker en leder med strøm har en retning som bestemmes av regelen for venstre hånd: når håndflaten til jomfruhånden er plassert på en slik måte at magnetlinjene kommer inn i den, og fire fingre strekkes ut i retning av strømmen i lederen, angir den bøyde tommelen kraftens retning. Denne kraften er vinkelrett på induksjonsvektoren og strømmen.
En strømførende leder som beveger seg i et magnetfelt regnes som en prototype av en elektrisk motor som endrer elektrisk energi til mekanisk energi.
Høyrehåndsregel
Under lederens bevegelse i et magnetfelt induseres en elektromotorisk kraft inne i den, som har en verdi proporsjonal med den magnetiske induksjonen, lengden på den involverte lederen og hastigheten på dens bevegelse. Denne avhengigheten kalles elektromagnetisk induksjon. Påfor å bestemme retningen til den induserte EMF i lederen, brukes høyrehåndsregelen: når høyre hånd er plassert på samme måte som i eksempelet fra venstre, kommer magnetlinjene inn i håndflaten, og tommelen indikerer retningen til bevegelse av lederen, de utstrakte fingrene indikerer retningen til den induserte EMF. En leder som beveger seg i en magnetisk fluks under påvirkning av en ekstern mekanisk kraft er det enkleste eksempelet på en elektrisk generator der mekanisk energi omdannes til elektrisk energi.
Loven om elektromagnetisk induksjon kan formuleres annerledes: i en lukket krets induseres en EMF, med enhver endring i den magnetiske fluksen dekket av denne kretsen, er EFE i kretsen numerisk lik endringshastigheten av den magnetiske fluksen som dekker denne kretsen.
Dette skjemaet gir en gjennomsnittlig EMF-indikator og indikerer avhengigheten til EMF, ikke av den magnetiske fluksen, men av endringshastigheten.
Lenz's lov
Du må også huske Lenz sin lov: strømmen indusert av en endring i magnetfeltet som går gjennom kretsen, dens magnetiske felt forhindrer denne endringen. Hvis svingene til spolen er gjennomboret av magnetiske flukser av forskjellige størrelser, er EMF indusert på hele spolen lik summen av EMF i forskjellige svinger. Summen av de magnetiske fluksene til forskjellige vindinger av spolen kalles flukskobling. Måleenheten for denne mengden, så vel som den magnetiske fluksen, er weber.
Når den elektriske strømmen i kretsen endres, endres også den magnetiske fluksen som skapes av den. Samtidig, i henhold til loven om elektromagnetisk induksjon, inneleder, induseres en EMF. Det vises i forbindelse med en endring i strøm i lederen, derfor kalles dette fenomenet selvinduksjon, og EMF indusert i lederen kalles selvinduksjon EMF.
Flukskobling og magnetisk fluks avhenger ikke bare av strømmens styrke, men også av størrelsen og formen til en gitt leder, og den magnetiske permeabiliteten til det omgivende stoffet.
Lederinduktans
Proporsjonalitetskoeffisienten kalles induktansen til lederen. Det refererer til en leders evne til å skape flukskobling når elektrisitet passerer gjennom den. Dette er en av hovedparametrene til elektriske kretser. For visse kretser er induktansen en konstant. Det vil avhenge av størrelsen på konturen, dens konfigurasjon og den magnetiske permeabiliteten til mediet. I dette tilfellet vil strømstyrken i kretsen og den magnetiske fluksen ikke ha noen betydning.
Definisjonene og fenomenene ovenfor gir en forklaring på hva som er et magnetfelt. Hovedkarakteristikkene til magnetfeltet er også gitt, ved hjelp av disse er det mulig å definere dette fenomenet.
