Det magnetiske felt av spolen med en strøm. Elektromagneter og deres søknad

Elektromagnetismen - et sett av fenomener forårsaket av tilkobling av elektriske strømmer og magnetiske felter. Noen ganger er dette forholdet fører til uønskede effekter. For eksempel fører den strøm som flyter gjennom de elektriske kabler i et skip unødvendig avvik skipets kompass. Imidlertid er elektrisitet ofte bevisst brukt til å lage magnetiske felt av høy intensitet. Som et eksempel elektromagneter. Om dem i dag, og vi skal snakke.

Den elektriske strømmen og den magnetiske fluks

Intensiteten av det magnetiske feltet kan bestemme antall magnetiske flukslinjer, som faller på det arealenhet. Det magnetiske felt opptrer overalt hvor elektriske strøm flyter, og den magnetiske fluks i luft er proporsjonal med sistnevnte. Rett wire som bærer en strøm, kan bøyes i spolen. Ved en tilstrekkelig liten radius på sin side fører dette til en økning i magnetisk fluks. I dette tilfellet er den nåværende ikke økt.

Effekt av konsentrasjon av magnetisk fluks kan ytterligere forbedres ved å øke antall vindinger, dvs. E. Tvinning tråden i spolen. Det motsatte er sant. Det magnetiske felt spolestrøm kan reduseres ved å redusere antall vindinger.

Vi utlede viktig forhold. Ved punktet for maksimal magnetisk flukstetthet (det per arealenhet fleste strømningslinjer) Forholdet mellom den elektriske strømmen I, er antall vindinger av tråd n, og den magnetiske fluks B uttrykkes som følger: I en strøm som er proporsjonal med V. 12 A, strømmen gjennom spolen på 3 omdreininger det skaper nøyaktig det samme magnetiske felt som den strøm av 3 a, er strømmen gjennom spolen på 12 omdreininger. Det er viktig å vite, løse praktiske problemer.

solenoid

Spolen av viklet tråd, er et magnetisk felt som kalles en solenoid. Trådene kan være viklet på jern (jernkjerne). Passende og ikke magnetisk base (f.eks luftkjerne). Som du ser, kan du bruke ikke bare jern for å skape et magnetfelt spole med strøm. Med hensyn til størrelsen av en hvilken som helst ikke-magnetisk kjernefluksen tilsvarende avstand. Det vil si at den ovennevnte forholdet mellom strømmen og antall vindinger i dette tilfellet er utført nøyaktig. Således, kan det magnetiske felt av spolestrømmen reduseres, hvis vi bruker dette mønsteret.

Bruken av jern i solenoiden

Hvorfor i magnet brukt jern? Dens nærvær påvirker det magnetiske felt av spolen med strømmen i to henseender. Det øker den magnetiske effekten av den nåværende, ofte tusenvis av ganger eller mer. Men det kan bli brutt en viktig proporsjonalitet. Det dreier seg om den som eksisterer mellom den magnetiske fluks og strømmen i spolene med luftkjerne.

Mikroskopisk felt i jern domener (mer presist, deres magnetiske momenter) under virkningen av et magnetisk felt som genereres strømmer er konstruert i en retning. Som et resultat av nærværet av jernkjernen av strøm frembringer et større magnetisk fluks per enhetstverrsnitt ledninger. Dermed øker flukstettheten betraktelig. Når alle domener innrettet i en retning, noe som ytterligere øker strømmen (eller antall vindinger i spolen) bare litt øker den magnetiske flukstettheten.

Nå fortelle deg litt om induksjon. Dette er en viktig del av emner av interesse for oss.

Den magnetiske induksjonsspole med strøm

Selv om det magnetiske felt av en solenoid med en jernkjerne er mye sterkere enn det magnetiske felt fra magnetkjernen luft, er dens verdi begrenset av egenskapene til jern. Størrelsen av spolen som skaper en luftkjerne har teoretisk ingen grense. Imidlertid, som en regel, motta store strømmer for å danne et felt som er sammenlignbare i størrelse til feltspolen med en jernkjerne, er det meget vanskelig og kostbart. Ikke alltid gå på denne måten.

Hva skjer hvis du endrer magnetfelt av spolen med en gjeldende? Denne handlingen kan danne en elektrisk strøm på den samme måte som den nåværende genererer et magnetisk felt. Når man nærmer seg magneten til lederlinjene magnetisk kraft som krysser lederen induserer en spenning i denne. Polariteten av den induserte spenning er avhengig av polariteten og retning av endring av den magnetiske fluks. Denne effekt er mye mer uttalt i spolen enn i en separat spole: det er proporsjonal med antallet av vindinger i viklingen. I nærvær av jernkjernen av den induserte spenning i magnet øker. Med denne fremgangsmåten, må lederøret beveger seg i forhold magnetisk fluks. Hvis elektroden ikke krysser linjene av magnetisk fluks, vil en spenning oppstå.

Hvordan få energi

Elektriske generatorer genererer strøm basert på de samme prinsippene. Vanligvis medfører dreining av magneten mellom spolene. Størrelsen av den induserte spenning er avhengig av feltstyrken av magneten og dens hastighet (de bestemmer endringshastigheten for den magnetiske fluks). Den spenning i lederen er direkte proporsjonal med hastigheten av den magnetiske fluks i denne.

I mange magnet generatorer er erstattet av en solenoid. For å skape et magnetisk felt av spolen med en strøm, blir den solenoid koplet til strømkilden. Som i dette tilfellet den elektriske kraften som produseres av generatoren? Det er lik produktet av spenningen over strøm. På den annen side er strømmen i lederen og forholdet mellom magnetisk fluks tillater bruk av fluksen som genereres av elektrisk strøm i magnetfeltet for å produsere mekanisk bevegelse. Ifølge dette prinsippet, er motoren i gang og noen elektriske apparater. Men for å skape en bevegelse der du må bruke en ekstra elektrisk kraft.

Sterke magnetfelt

For tiden er å bruke fenomenet med superledning, er det mulig å oppnå en enestående intensitet av magnetfeltet polen med strøm. Elektromagnetene kan være svært kraftig. Når denne strøm flyter tapsfri m. E. ikke forårsaker oppvarming av materialet. Dette gjør det mulig å anvende et mye stress i luft-kjerne solenoider og unngå de begrensninger som følger av metningseffekten være. Meget gode utsikter avslører et kraftig magnetfelt spole med strøm. Elektromagneter og deres bruk er ikke forgjeves interesserte mange forskere. Tross alt, kan et sterkt felt benyttes til bevegelse av magnet "pute" og etablering av nye typer av elektriske motorer og generatorer. De er i stand til høy produksjon til lave kostnader.

Energien av det magnetiske felt spolestrømmen brukes aktivt av menneskeheten. Det hadde lenge vært mye brukt, særlig på jernbanen. Om hvordan du bruker de magnetiske feltlinjer av spolen med strøm for å kontrollere bevegelsen av tog, har vi nå diskuterer.

Magneter på jernbanen

System som vanligvis brukes på jernbane, som for større sikkerhet elektromagneter og permanentmagneter er komplementære. Hvordan kan betjene systemet? Sterk permanent magnet er festet i nærheten av skinnen i en viss avstand fra trafikklysene. Under passering av tog over magneten aksen for permanentmagneten planet i førerhuset dreies ved hjelp av en liten vinkel, hvoretter magneten forblir i stilling.

Regulering av trafikken på jernbanen

flat magnet bevegelse omfatter alarmklokke eller sirene. Deretter skjer følgende. Etter et par sekunder drosjesjåføren passerer over den elektromagnet, som er forbundet med trafikklysene. Dersom toget gir grønt lys, er solenoiden energisert og aksen til permanentmagneten i bilen dreies til sin opprinnelige stilling, å slå av alarmen i cockpiten. Når trafikklyset er rødt eller gult lys er elektromagneten slås av, og deretter etter en forsinkelse, gjelder automatisk bremsene, selvfølgelig, hvis det glemte å gjøre sjåføren. Bremsekrets (og lyd) blir koblet til nettverket siden rotasjonsaksen til magneten. Hvis magneten under forsinkelses tilbake til sin opprinnelige stilling, er bremsen ikke er aktivert.