Magnetiese veld van die spoel met stroom. Elektromagnete en hul toepassing

Elektromagnetisme is 'n stel verskynsels wat veroorsaak word deur die aansluiting van elektriese strome en magnetiese velde. Soms lei hierdie verband tot ongewenste effekte. Byvoorbeeld, die stroom wat deur elektriese kabels op die skip vloei, veroorsaak 'n onnodige afwyking van die kompas van die skip. Maar dikwels word elektrisiteit doelbewus gebruik om hoë-intensiteit magnetiese velde te skep. 'N Voorbeeld is elektromagnete. Ons sal vandag oor hulle praat.

Elektriese stroom en magnetiese vloed

Die intensiteit van die magnetiese veld kan bepaal word deur die aantal magnetiese vloedlyne, wat per eenheids area. 'N Magnetiese veld ontstaan oral waar 'n elektriese stroom vloei, en die magnetiese vloed in die lug is eweredig aan laasgenoemde. 'N Reguit draad wat 'n stroom dra, kan in 'n spoel gebuig word. Met 'n voldoende klein radius van die beurt lei dit tot 'n toename in die magnetiese vloed. Die stroom verhoog nie.

Die effek van die konsentrasie van magnetiese vloed kan verder versterk word deur die aantal draaie te verhoog, dws die draad in die spoel draai. Die omgekeerde is ook waar. Die magneetveld van die spoel met stroom kan verswak word as die aantal draaie verminder word.

Ons ontleen 'n belangrike verhouding. By die punt van maksimum magnetiese vloeddigtheid (die grootste aantal vloeibare lyne per eenheidsarea), word die verhouding tussen die elektriese stroom I, die aantal draaie van die draad n en die magnetiese vloed B soos volg uitgedruk: In is proporsioneel teenoor B. Huidige in 12 A, stroom in die spoel van 3 draaie , Skep presies dieselfde magnetiese veld as die stroom van 3 A, wat deur 'n spoel van 12 draaie vloei. Dit is belangrik om dit te leer ken deur praktiese probleme op te los.

solenoïde

'N Spoel wonddraad wat 'n magnetiese veld skep, word 'n solenoïde genoem. Die drade kan op yster (ysterkern) gewikkel word. 'N Nie-magnetiese basis (byvoorbeeld 'n lugkern) is ook geskik. Soos u kan sien, kan u nie net yster gebruik om 'n magnetiese veld van 'n stroomspoel te skep nie. Uit die oogpunt van die grootte van die vloei is enige nie-magnetiese kern gelyk aan lug. Dit is die bogenoemde verhouding wat betrekking het op die stroom, die aantal draaie en die vloei, in hierdie geval is redelik akkuraat. Dus, die magneetveld van 'n spoel met 'n stroom kan verswak word deur hierdie reëlmatigheid toe te pas.

Die gebruik van yster in 'n solenoïde

Waarom word die yster in die solenoïde gebruik? Sy teenwoordigheid beïnvloed die magnetiese veld van die huidige spoel in twee opsigte. Dit verhoog die magnetiese werking van die stroom, dikwels duisende kere en meer. Een belangrike verhouding verhouding kan egter geskend word. Dit is die een wat bestaan tussen die magnetiese vloed en die stroom in die spoele met 'n lugkern.

Mikroskopiese streke in die klier, domeine (meer spesifiek hul magnetiese oomblikke), onder die werking van die magnetiese veld, wat deur stroom geskep word, word in een rigting gebou. As gevolg hiervan, in die teenwoordigheid van 'n ysterkern, skep hierdie stroom 'n groter magnetiese vloed per eenheidseursnit van die draad. Dus, die vloeddigtheid styg aansienlik. Wanneer al die domeine in een rigting gerig is, verhoog 'n verdere toename in die stroom (of aantal draaie in die spoel) slegs die digtheid van die magnetiese vloed effens.

Kom ons praat 'n bietjie oor induksie. Dit is 'n belangrike deel van die onderwerp wat ons interesseer.

Induksie van die magnetiese veld van 'n spoel met 'n stroom

Alhoewel die magnetiese veld van 'n solenoïde met 'n ysterkern baie sterker is as die magnetiese veld van 'n solenoïde met 'n lugkern, word die grootte daarvan beperk deur die eienskappe van yster. Die grootte van die een wat deur die spoel met die lugkern geskep word, het teoreties geen limiet nie. As 'n reël is dit egter baie moeilik en duur om die groot strome te verkry wat nodig is om 'n veld wat vergelykbaar is met die veld van 'n solenoïde met 'n ysterkern te verkry. Volg hierdie pad nie altyd nie.

Wat gebeur as jy die magnetiese veld van die huidige spoel verander? Hierdie aksie kan 'n elektriese stroom op dieselfde manier genereer dat 'n stroom 'n magnetiese veld produseer. Soos die magneet die geleier nader, veroorsaak die magnetiese kraglyne wat die geleier oorsteek, 'n spanning daarin. Die polariteit van die geïnduseerde spanning hang af van die polariteit en rigting van die verandering in die magnetiese vloed. Hierdie effek is veel meer uitgespreek in die spoel as in 'n afsonderlike spoel: dit is eweredig aan die aantal draaie in die kronkel. In die teenwoordigheid van 'n ysterkern, verhoog die geïnduseerde spanning in die solenoïde. Met hierdie metode is dit nodig om die geleier relatief tot die magnetiese vloed te beweeg. As die geleier nie die magnetiese vloedlyne oorsteek nie, sal daar geen spanning wees nie.

Hoe om energie te kry

Elektriese kragopwekkers vervaardig stroom op grond van dieselfde beginsels. Gewoonlik draai die magneet tussen die spoele. Die grootte van die geïnduseerde spanning hang af van die grootte van die veld van die magneet en die spoed van sy rotasie (hulle bepaal die tempo van verandering van die magnetiese vloed). Die spanning in die geleier is direk eweredig aan die spoed van die magnetiese vloed daarin.

In baie kragopwekkers word die magneet vervang deur 'n solenoïde. Ten einde 'n magnetiese veldspoel met 'n stroom te skep, is die solenoïde verbind met ' n stroombron. Wat sal in hierdie geval die elektriese krag wees wat deur die kragopwekker geproduseer word? Dit is gelyk aan die produk van die spanning by die stroom. Aan die ander kant maak die interkonneksie van die stroom in die geleier en die magnetiese vloed dit moontlik om 'n stroom gegenereer deur 'n elektriese stroom in 'n magnetiese veld te gebruik om meganiese beweging te verkry. Hierdie beginsel word gevolg deur elektriese motors en sommige elektriese toestelle. Om egter beweging in hulle te skep, is dit nodig om addisionele elektriese krag te bestee.

Sterk magnetiese velde

Op die oomblik is die gebruik van die verskynsel van supergeleiding moontlik om 'n ongekende intensiteit van die magnetiese veld van die spoel met stroom te verkry. Elektromagnete kan baie sterk wees. In hierdie geval vloei die stroom sonder verlies, dit veroorsaak nie verhitting van die materiaal nie. Dit maak dit moontlik om 'n groot spanning in die lugkolom solenoïde toe te pas en die beperkings wat deur die versadigingseffek veroorsaak word, te vermy. Baie goeie vooruitsigte open so 'n kragtige magnetiese veldspoel met stroom. Elektromagnete en hul gebruik is nie tevergeefs geïnteresseerd in baie wetenskaplikes nie. Sterk velde kan immers gebruik word om op 'n magnetiese "kussing" te beweeg en nuwe soorte elektriese motors en kragopwekkers te skep. Hulle is in staat om hoë krag teen lae koste.

Die energie van die magnetiese veld van die spoel met stroom word aktief deur die mens gebruik. Dit is wyd gebruik vir baie jare, veral op die spoorweë. Oor hoe die magnetiese lyne van die spoelstroomveld gebruik word om die beweging van treine te reguleer, sal ons nou praat.

Magnete op die spoorweë

Spoorweë gebruik gewoonlik stelsels waarin, vir groter veiligheid, elektromagnete en permanente magnete mekaar aanvul. Hoe werk hierdie stelsels? 'N Sterk permanente magneet is naby die spoor op 'n sekere afstand van die verkeersligte aangeheg. Tydens die gang van die trein oor die magneet draai die as van die permanente platmagnet in die bestuurderskajuit 'n klein hoek, waarna die magneet in die nuwe posisie bly.

Regulering van verkeer op die spoorweg

Die beweging van die plat magneet bevat 'n seinklok of sirene. Dan gebeur die volgende. Na 'n paar sekondes gaan die bestuurderskajuit oor die elektromagnet, wat aan 'n verkeerslig gekoppel is. As hy die trein 'n groen straat gee, draai die elektromagnet aan en die as van die permanente magneet in die motor draai na sy oorspronklike posisie en skakel die sein in die taxi uit. Wanneer die rooi of geel lig aan die verkeerslig is, is die elektromagnet afgeskakel, en dan word die rem outomaties aangeskakel, as die operateur natuurlik vergeet het om dit te doen. Die remkring (sowel as die klank sein) is verbind met die netwerk vanaf die oomblik dat die magneet-as draai. As die magneet tydens die vertraging na sy oorspronklike posisie terugkeer, sal die rem nie aanskakel nie.