จะเกิดอะไรขึ้นรอบๆ คอยล์ที่มีกระแสไหลผ่าน? แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสนามแม่เหล็กของขดลวดที่พากระแสไฟฟ้า สนามแม่เหล็กกระแสตรง

สิ่งที่น่าสนใจในทางปฏิบัติที่สุดคือสนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน รูปที่ 97 แสดงขดลวดที่ประกอบด้วยขดลวดจำนวนมากพันรอบโครงไม้ เมื่อมีกระแสไฟในขดลวด ตะไบเหล็กจะถูกดึงดูดจนสุดปลาย เมื่อกระแสไฟดับ ก็จะหลุดออกไป

ข้าว. 97. การดึงดูดตะไบเหล็กด้วยขดลวดกระแส

ถ้าขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าแขวนอยู่บนตัวนำที่บางและยืดหยุ่นได้ ขดลวดนั้นจะถูกติดตั้งในลักษณะเดียวกับเข็มแม่เหล็กของเข็มทิศ ปลายขดด้านหนึ่งหันไปทางทิศเหนือ อีกด้านจะหันไปทางทิศใต้ ซึ่งหมายความว่าขดลวดที่มีกระแสเหมือนเข็มแม่เหล็กมีสองขั้ว - เหนือและใต้ (รูปที่ 98)

ข้าว. 98. เสาขดปัจจุบัน

มีสนามแม่เหล็กรอบๆ ขดลวดนำกระแส เช่นเดียวกับสนามไฟฟ้ากระแสตรงที่สามารถตรวจจับได้โดยใช้ขี้เลื่อย (รูปที่ 99) เส้นแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าก็เป็นเส้นโค้งปิดเช่นกัน เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าด้านนอกขดลวดพวกมันจะถูกส่งจากขั้วเหนือของขดลวดไปทางทิศใต้ (ดูรูปที่ 99)

ข้าว. 99. เส้นแม่เหล็กของขดลวดกระแส

ขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีเป็นแม่เหล็ก สะดวกเพราะสามารถเปลี่ยนเอฟเฟกต์แม่เหล็กได้ (ทำให้แรงขึ้นหรืออ่อนลง) ได้ในช่วงกว้าง ลองดูวิธีที่คุณสามารถทำได้

รูปที่ 97 แสดงการทดลองโดยสังเกตการกระทำของสนามแม่เหล็กของขดลวดกับกระแส หากคุณเปลี่ยนขดลวดเป็นอันอื่นด้วยจำนวนรอบลวดที่มากขึ้นจากนั้นด้วยความแรงของกระแสไฟฟ้าเท่ากันก็จะดึงดูดวัตถุเหล็กได้มากขึ้น วิธี, ผลกระทบทางแม่เหล็กของคอยล์ที่มีกระแสไฟฟ้าจะแรงกว่าและจำนวนรอบของขดลวดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น.

มาเชื่อมต่อลิโน่กับวงจรที่มีคอยล์ (รูปที่ 100) แล้วใช้มันเพื่อเปลี่ยนความแรงของกระแสในคอยล์ เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น ผลของสนามแม่เหล็กของคอยล์กระแสจะเพิ่มขึ้น และเมื่อกระแสลดลงก็จะอ่อนตัวลง.

ข้าว. 100. ผลของสนามแม่เหล็กของขดลวด

ปรากฎว่าเอฟเฟกต์แม่เหล็กของคอยล์ที่มีกระแสสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างมีนัยสำคัญโดยไม่ต้องเปลี่ยนจำนวนรอบและความแรงของกระแสในนั้น ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องสอดแท่งเหล็ก (แกน) เข้าไปในขดลวด เหล็กที่ใส่เข้าไปในขดลวดช่วยเพิ่มผลแม่เหล็กของขดลวด(รูปที่ 101)

ข้าว. 101. ผลของสนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีแกนเหล็ก

ขดลวดที่มีแกนเหล็กอยู่ข้างในเรียกว่าแม่เหล็กไฟฟ้า.

แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นหนึ่งในส่วนหลักของอุปกรณ์ทางเทคนิคหลายชนิด รูปที่ 102 แสดงแม่เหล็กไฟฟ้ารูปโค้งที่ยึดกระดอง (แผ่นเหล็ก) พร้อมโหลดแบบแขวน

ข้าว. 102. แม่เหล็กไฟฟ้ารูปโค้ง

แม่เหล็กไฟฟ้าถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีเนื่องจากมีคุณสมบัติที่โดดเด่น พวกมันจะล้างอำนาจแม่เหล็กอย่างรวดเร็วเมื่อปิดกระแสไฟฟ้า สามารถทำได้หลายขนาด ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ ในขณะที่แม่เหล็กไฟฟ้ากำลังทำงาน การกระทำของแม่เหล็กสามารถปรับได้โดยการเปลี่ยนความแรงของกระแสในขดลวด

โรงงานใช้แม่เหล็กไฟฟ้าที่มีแรงยกสูงเพื่อขนส่งผลิตภัณฑ์ที่ทำจากเหล็กหรือเหล็กหล่อ รวมถึงเศษเหล็กและเหล็กหล่อ (รูปที่ 103)

ข้าว. 103. การใช้แม่เหล็กไฟฟ้า

รูปที่ 104 แสดงภาพตัดขวางของตัวคั่นเกรนแม่เหล็ก ตะไบเหล็กละเอียดมากผสมเข้ากับเมล็ดข้าว ขี้เลื่อยเหล่านี้ไม่เกาะติดกับเมล็ดเรียบของเมล็ดพืชที่ดีต่อสุขภาพ แต่เกาะติดกับเมล็ดวัชพืช เมล็ดพืช 1 ถูกเทออกจากถังลงบนถังหมุน 2. ภายในถังมีแม่เหล็กไฟฟ้าแรงสูง 5. ด้วยการดึงดูดอนุภาคเหล็ก 4 จะช่วยขจัดเมล็ดวัชพืชออกจากการไหลของเมล็ดพืช 3 และด้วยวิธีนี้จะทำความสะอาดเมล็ดข้าวจากวัชพืชและบังเอิญ จับวัตถุที่เป็นเหล็ก

ข้าว. 104. ตัวคั่นแม่เหล็ก

แม่เหล็กไฟฟ้าถูกใช้ในโทรเลข โทรศัพท์ และอุปกรณ์อื่นๆ อีกมากมาย

คำถาม

1. ขดลวดนำกระแสที่แขวนอยู่บนตัวนำบางยาวติดตั้งในทิศทางใด มีอะไรคล้ายคลึงกับเข็มแม่เหล็ก?
2. ผลกระทบทางแม่เหล็กของคอยล์ที่มีกระแสสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างไร?
3. แม่เหล็กไฟฟ้าเรียกว่าอะไร?
4. แม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้ในโรงงานมีจุดประสงค์อะไร?
5. เครื่องแยกเม็ดแม่เหล็กทำงานอย่างไร

แบบฝึกหัดที่ 41

1. จำเป็นต้องสร้างแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งสามารถปรับแรงยกได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนการออกแบบ วิธีการทำเช่นนี้?
2. จะต้องทำอย่างไรจึงจะเปลี่ยนขั้วแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไปเป็นขั้วตรงข้าม?
3. จะสร้างแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีกำลังแรงได้อย่างไรหากผู้ออกแบบได้รับเงื่อนไขว่ากระแสในแม่เหล็กไฟฟ้าค่อนข้างเล็ก?
4. แม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้ในเครนมีกำลังมหาศาล แม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้ในการขจัดตะไบเหล็กที่หลุดออกจากดวงตานั้นอ่อนแอมาก ความแตกต่างนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร?

ออกกำลังกาย

คงจะสมเหตุสมผลที่จะพูดถึงตัวแทนขององค์ประกอบวิทยุแบบพาสซีฟอีกตัวหนึ่งนั่นคือตัวเหนี่ยวนำ แต่เรื่องราวของพวกเขาจะต้องเริ่มต้นจากระยะไกลโดยนึกถึงการมีอยู่ของสนามแม่เหล็กเนื่องจากเป็นสนามแม่เหล็กที่ล้อมรอบและทะลุผ่านขดลวดและอยู่ในสนามแม่เหล็กซึ่งส่วนใหญ่มักจะสลับกันที่ขดลวดทำงาน กล่าวโดยสรุป นี่คือที่อยู่อาศัยของพวกเขา

แม่เหล็กเป็นคุณสมบัติของสสาร

แม่เหล็กเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของสสาร เช่นเดียวกับมวลหรือสนามไฟฟ้า ปรากฏการณ์ของแม่เหล็ก เช่น ไฟฟ้า เป็นที่รู้จักกันมานานแล้ว แต่วิทยาศาสตร์ในยุคนั้นไม่สามารถอธิบายแก่นแท้ของปรากฏการณ์เหล่านี้ได้ ปรากฏการณ์ที่ไม่อาจเข้าใจได้เรียกว่า "แม่เหล็ก" ตามชื่อเมืองแมกนีเซียซึ่งครั้งหนึ่งเคยอยู่ในเอเชียไมเนอร์ มันมาจากแร่ที่ขุดใกล้ ๆ เพื่อให้ได้แม่เหล็กถาวร

แต่แม่เหล็กถาวรไม่ได้น่าสนใจเป็นพิเศษในขอบเขตของบทความนี้ เนื่องจากสัญญาว่าจะพูดคุยเกี่ยวกับตัวเหนี่ยวนำเราจึงมักจะพูดถึงแม่เหล็กไฟฟ้าเพราะมันยังห่างไกลจากความลับที่ว่าแม้แต่รอบเส้นลวดที่มีกระแสไฟฟ้าก็ยังมีสนามแม่เหล็กอยู่

ในสภาวะปัจจุบัน มันค่อนข้างง่ายที่จะศึกษาปรากฏการณ์แม่เหล็กอย่างน้อยในระดับเริ่มต้น ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องประกอบวงจรไฟฟ้าอย่างง่ายจากแบตเตอรี่และหลอดไฟสำหรับไฟฉาย คุณสามารถใช้เข็มทิศธรรมดาเป็นตัวบ่งชี้สนามแม่เหล็ก ทิศทางและความแรงของมันได้

สนามแม่เหล็กกระแสตรง

ดังที่คุณทราบ เข็มทิศจะแสดงทิศทางไปทางทิศเหนือ หากคุณวางสายไฟของวงจรที่ง่ายที่สุดที่กล่าวถึงข้างต้นไว้ใกล้ ๆ แล้วเปิดหลอดไฟ เข็มของเข็มทิศจะเบี่ยงเบนไปจากตำแหน่งปกติเล็กน้อย

การต่อหลอดไฟอีกดวงแบบขนานจะทำให้กระแสในวงจรเพิ่มเป็นสองเท่า ทำให้มุมการหมุนของลูกศรเพิ่มขึ้นเล็กน้อย นี่แสดงว่าสนามแม่เหล็กของเส้นลวดที่นำกระแสไฟฟ้ามีขนาดใหญ่ขึ้น เครื่องมือวัดแบบพอยน์เตอร์ทำงานบนหลักการนี้

หากขั้วของแบตเตอรี่กลับด้าน เข็มเข็มทิศจะหมุนปลายอีกด้าน - ทิศทางของสนามแม่เหล็กในสายไฟก็เปลี่ยนไปเช่นกัน เมื่อวงจรปิด เข็มของเข็มทิศจะกลับสู่ตำแหน่งที่ถูกต้อง ไม่มีกระแสในขดลวดและไม่มีสนามแม่เหล็ก

ในการทดลองทั้งหมดนี้ เข็มทิศมีบทบาทเป็นเข็มแม่เหล็กทดสอบ เช่นเดียวกับการศึกษาค่าคงที่ สนามไฟฟ้าเกิดจากการทดสอบประจุไฟฟ้า

จากการทดลองง่ายๆ ดังกล่าว เราสามารถสรุปได้ว่าแม่เหล็กเกิดขึ้นเนื่องจากกระแสไฟฟ้า ยิ่งกระแสไฟฟ้าแรงขึ้นเท่าใด คุณสมบัติทางแม่เหล็กของตัวนำก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น สนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรมาจากไหนเนื่องจากไม่มีใครเชื่อมต่อแบตเตอรี่ด้วยสายไฟ?

พื้นฐาน การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าแม่เหล็กถาวรนั้นขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ทางไฟฟ้า: อิเล็กตรอนแต่ละตัวมีอยู่ในตัวเอง สนามไฟฟ้าและมีคุณสมบัติแม่เหล็กเบื้องต้น เฉพาะในสารส่วนใหญ่เท่านั้นคุณสมบัติเหล่านี้จะทำให้เป็นกลางซึ่งกันและกัน และด้วยเหตุผลบางอย่างพวกมันจึงรวมกันเป็นแม่เหล็กขนาดใหญ่อันเดียว

แน่นอนว่าในความเป็นจริงทุกสิ่งไม่ได้ดั้งเดิมและเรียบง่าย แต่โดยทั่วไปแล้วแม้แต่แม่เหล็กถาวรก็มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมเนื่องจากการเคลื่อนไหว ค่าไฟฟ้า.

พวกมันเป็นเส้นแม่เหล็กชนิดใด?

เส้นแม่เหล็กสามารถมองเห็นได้ชัดเจน ในบทเรียนฟิสิกส์ของโรงเรียน เพื่อจุดประสงค์นี้ ตะไบโลหะจะถูกเทลงบนแผ่นกระดาษแข็ง และวางแม่เหล็กถาวรไว้ด้านล่าง ด้วยการแตะแผ่นกระดาษแข็งเบา ๆ คุณจะได้ภาพดังแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1.

จะเห็นได้ง่ายว่าเส้นแรงแม่เหล็กออกจากขั้วเหนือแล้วเข้าสู่ทิศใต้โดยไม่หัก แน่นอน เราสามารถพูดได้ว่ามันตรงกันข้าม จากใต้ไปเหนือ แต่นั่นคือวิธีที่เป็น จากเหนือลงใต้ เช่นเดียวกับที่พวกเขาเคยยอมรับทิศทางของกระแสจากบวกถึงลบ

หากคุณส่งลวดที่มีกระแสไฟฟ้าผ่านกระดาษแข็งแทนที่จะเป็นแม่เหล็กถาวร ตะไบโลหะจะแสดงตัวนำซึ่งเป็นสนามแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กนี้ดูเหมือนเส้นวงกลมที่มีศูนย์กลางร่วมกัน

หากต้องการศึกษาสนามแม่เหล็ก คุณสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้ขี้เลื่อย ก็เพียงพอแล้วที่จะขยับเข็มแม่เหล็กทดสอบไปรอบๆ ตัวนำที่มีกระแสไหลอยู่ เพื่อดูว่าเส้นแรงแม่เหล็กนั้นเป็นวงกลมที่มีศูนย์กลางร่วมกันแบบปิดจริงๆ หากคุณเลื่อนลูกศรทดสอบไปในทิศทางที่สนามแม่เหล็กเบี่ยงเบน คุณจะกลับไปยังจุดเดิมจากจุดที่คุณเริ่มเคลื่อนที่อย่างแน่นอน เหมือนเดินรอบโลก ถ้าไปไม่หันไปไหน ไม่ช้าก็เร็ว ก็มาถึงที่เดิม

รูปที่ 2.

ทิศทางของสนามแม่เหล็กของตัวนำกระแสไฟจะถูกกำหนดโดยกฎของสว่าน ซึ่งเป็นเครื่องมือสำหรับเจาะรูในไม้ ทุกอย่างง่ายมากที่นี่: ต้องหมุนสว่านเพื่อให้การเคลื่อนที่ไปข้างหน้าสอดคล้องกับทิศทางของกระแสในเส้นลวดจากนั้นทิศทางการหมุนของที่จับจะแสดงตำแหน่งของสนามแม่เหล็ก

รูปที่ 3.

“ กระแสน้ำกำลังมาจากเรา” - ไม้กางเขนที่อยู่ตรงกลางวงกลมคือขนลูกศรที่บินเลยระนาบของภาพวาดและจุดที่ "กระแสน้ำกำลังมาหาเรา" แสดงปลายลูกศรที่บินจากด้านหลัง ระนาบของแผ่นงาน อย่างน้อย นี่คือคำอธิบายของการกำหนดเหล่านี้ในบทเรียนฟิสิกส์ที่โรงเรียน

รูปที่ 4.

หากเราใช้กฎสว่านกับตัวนำแต่ละตัว จากนั้นเมื่อกำหนดทิศทางของสนามแม่เหล็กในตัวนำแต่ละตัวแล้ว เราสามารถพูดได้อย่างมั่นใจว่าตัวนำที่มีทิศทางกระแสเดียวกันจะดึงดูด และสนามแม่เหล็กของพวกมันจะรวมกัน ตัวนำที่มีกระแสในทิศทางต่างกันจะผลักกัน สนามแม่เหล็กของพวกมันจะถูกชดเชย

ตัวเหนี่ยวนำ

ถ้าตัวนำกระแสไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของวงแหวน (เลี้ยว) แสดงว่าจะมีตัวมันเอง ขั้วแม่เหล็กเหนือและใต้ แต่สนามแม่เหล็กของการหมุนหนึ่งครั้งมักจะมีขนาดเล็ก ผลลัพธ์ที่ดีกว่ามากสามารถทำได้โดยการพันลวดในรูปของขดลวด ส่วนนี้เรียกว่าตัวเหนี่ยวนำหรือเพียงแค่ตัวเหนี่ยวนำ ในกรณีนี้ สนามแม่เหล็กของแต่ละรอบจะรวมกันและเสริมกำลังซึ่งกันและกัน

รูปที่ 5.

รูปที่ 5 แสดงให้เห็นว่าสามารถหาผลรวมของสนามแม่เหล็กของขดลวดได้อย่างไร ดูเหมือนว่าแต่ละรอบสามารถขับเคลื่อนจากแหล่งของตัวเองได้ ดังแสดงในรูปที่. 5.2 แต่จะต่ออนุกรมได้ง่ายกว่า (เพียงพันด้วยลวดเส้นเดียว)

เห็นได้ชัดว่ายิ่งขดลวดมีการหมุนมากเท่าใด สนามแม่เหล็กก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น สนามแม่เหล็กยังขึ้นอยู่กับกระแสที่ผ่านขดลวดด้วย ดังนั้นจึงค่อนข้างถูกต้องตามกฎหมายที่จะประมาณความสามารถของขดลวดในการสร้างสนามแม่เหล็กโดยเพียงแค่คูณกระแสที่ผ่านขดลวด (A) ด้วยจำนวนรอบ (W) ค่านี้เรียกว่าแอมแปร์ - รอบ

แกนคอยล์

สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างมากหากใส่แกนของวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกเข้าไปในขดลวด รูปที่ 6 แสดงตารางที่มีการซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์ของสารต่างๆ

ตัวอย่างเช่น เหล็กหม้อแปลงจะทำให้สนามแม่เหล็กแรงขึ้นประมาณ 7..7.5 พันเท่า กว่าในกรณีที่ไม่มีแกน กล่าวอีกนัยหนึ่ง ภายในแกนกลาง สนามแม่เหล็กจะหมุนเข็มแม่เหล็กแรงขึ้น 7,000 เท่า (สิ่งนี้สามารถจินตนาการได้ทางจิตใจเท่านั้น)

รูปที่ 6.

ที่ด้านบนของตารางมีสารพาราแมกเนติกและไดอะแมกเนติก ความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์ µ ถูกกำหนดโดยสัมพันธ์กับสุญญากาศ ดังนั้นสารพาราแมกเนติกจึงทำให้สนามแม่เหล็กแข็งแรงขึ้นเล็กน้อย และสารไดอะแมกเนติกจะทำให้สนามแม่เหล็กอ่อนลงเล็กน้อย โดยทั่วไปสารเหล่านี้ไม่มีผลกระทบต่อสนามแม่เหล็กมากนัก แม้ว่าที่ความถี่สูง บางครั้งจะใช้แกนทองเหลืองหรืออะลูมิเนียมเพื่อปรับแต่งวงจร

ที่ด้านล่างของตารางคือสารเฟอร์โรแมกเนติกที่ช่วยเพิ่มสนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแสไหลผ่านอย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น แกนเหล็กของหม้อแปลงไฟฟ้าจะทำให้สนามแม่เหล็กแรงขึ้นถึง 7,500 เท่าพอดี

วิธีการวัดสนามแม่เหล็กและวิธีการวัด

เมื่อจำเป็นต้องใช้หน่วยในการวัดปริมาณไฟฟ้า ประจุของอิเล็กตรอนจึงถือเป็นมาตรฐาน จากประจุของอิเล็กตรอนหน่วยที่มีตัวตนจริงและจับต้องได้ก็ถูกสร้างขึ้น - คูลอมบ์และทุกอย่างกลายเป็นเรื่องง่ายบนพื้นฐานของมัน: แอมแปร์, โวลต์, โอห์ม, จูล, วัตต์, ฟารัด

อะไรสามารถใช้เป็นจุดเริ่มต้นในการวัดสนามแม่เหล็กได้? การจับอิเล็กตรอนกับสนามแม่เหล็กเป็นปัญหาอย่างมาก ดังนั้นหน่วยวัดในสนามแม่เหล็กจึงเป็นตัวนำซึ่งมีกระแสตรง 1 A ไหลผ่าน

ลักษณะสำคัญดังกล่าวคือความตึง (H) โดยจะแสดงแรงที่สนามแม่เหล็กกระทำต่อตัวนำทดสอบที่กล่าวถึงข้างต้น หากสิ่งนี้เกิดขึ้นในสุญญากาศ สุญญากาศมีวัตถุประสงค์เพื่อแยกอิทธิพลของสิ่งแวดล้อม ดังนั้นลักษณะนี้ - ความตึงเครียดจึงถือว่าบริสุทธิ์อย่างยิ่ง หน่วยของแรงตึงคือ แอมแปร์ต่อเมตร (a/m) แรงดันไฟฟ้านี้ปรากฏที่ระยะห่าง 16 ซม. จากตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้า 1A

ความแรงของสนามแม่เหล็กบ่งบอกถึงความสามารถทางทฤษฎีของสนามแม่เหล็กเท่านั้น ความสามารถที่แท้จริงในการกระทำจะสะท้อนให้เห็นอีกค่าหนึ่ง นั่นคือการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก (B) นี่คือการแสดงแรงจริงที่สนามแม่เหล็กกระทำต่อตัวนำที่มีกระแส 1A

รูปที่ 7.

หากกระแส 1A ไหลในตัวนำยาว 1 ม. และถูกผลัก (ดึงดูด) ด้วยแรง 1 N (102 G) พวกเขาก็บอกว่าค่าของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่จุดที่กำหนดคือ 1 เทสลาพอดี

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กเป็นปริมาณเวกเตอร์ นอกเหนือจากค่าตัวเลขแล้ว ยังมีทิศทางซึ่งมักจะเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของเข็มแม่เหล็กทดสอบในสนามแม่เหล็กที่กำลังศึกษาอยู่

รูปที่ 8.

หน่วยของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กคือเทสลา (TL) แม้ว่าในทางปฏิบัติมักใช้หน่วยเกาส์ที่เล็กกว่า: 1TL = 10,000G มันมากหรือน้อย? สนามแม่เหล็กที่อยู่ใกล้แม่เหล็กอันทรงพลังสามารถเข้าถึงเทสลาได้หลายตัว ใกล้กับเข็มเข็มทิศแม่เหล็กไม่เกิน 100 เกาส์ สนามแม่เหล็กของโลกใกล้พื้นผิวอยู่ที่ประมาณ 0.01 เกาส์ และต่ำกว่านั้นด้วยซ้ำ

เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B แสดงลักษณะของสนามแม่เหล็กที่จุดเดียวในอวกาศ เพื่อประเมินผลกระทบของสนามแม่เหล็กในพื้นที่หนึ่ง จึงมีการนำแนวคิดอื่นมาใช้: ฟลักซ์แม่เหล็ก (Φ)

ในความเป็นจริง มันแสดงถึงจำนวนเส้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ผ่านพื้นที่ที่กำหนด ผ่านบางพื้นที่: Φ=B*S*cosα ภาพนี้สามารถแสดงในรูปแบบของเม็ดฝน: หนึ่งบรรทัดคือหนึ่งหยด (B) และทั้งหมดรวมกันคือฟลักซ์แม่เหล็ก Φ นี่คือวิธีที่สายไฟแม่เหล็กของแต่ละรอบของขดลวดเชื่อมต่อเข้ากับฟลักซ์ทั่วไป

รูปที่ 9.

ในระบบ SI หน่วยของฟลักซ์แม่เหล็กคือเวเบอร์ (Wb) ฟลักซ์ดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อการเหนี่ยวนำของ 1 เทสลาทำหน้าที่บนพื้นที่ 1 ตร.ม.

ตามกฎแล้วฟลักซ์แม่เหล็กในอุปกรณ์ต่าง ๆ (มอเตอร์, หม้อแปลงไฟฟ้า ฯลฯ ) จะผ่านเส้นทางหนึ่งเรียกว่าวงจรแม่เหล็กหรือเพียงวงจรแม่เหล็ก หากวงจรแม่เหล็กปิด (แกนของหม้อแปลงวงแหวน) แสดงว่าความต้านทานต่ำ ฟลักซ์แม่เหล็กจะผ่านไปโดยไม่มีสิ่งกีดขวางและกระจุกตัวอยู่ภายในแกนกลาง รูปด้านล่างแสดงตัวอย่างขดลวดที่มีวงจรแม่เหล็กแบบปิดและแบบเปิด

รูปที่ 10.

แต่สามารถเลื่อยแกนและดึงชิ้นส่วนออกมาเพื่อสร้างช่องว่างแม่เหล็กได้ สิ่งนี้จะเพิ่มความต้านทานแม่เหล็กโดยรวมของวงจร ดังนั้นฟลักซ์แม่เหล็กจึงลดลง และการเหนี่ยวนำโดยรวมในแกนทั้งหมดจะลดลง เหมือนกับการบัดกรีความต้านทานขนาดใหญ่แบบอนุกรมเข้ากับวงจรไฟฟ้า

รูปที่ 11.

หากช่องว่างที่เกิดขึ้นถูกปิดกั้นด้วยเหล็กชิ้นหนึ่งปรากฎว่ามีการเชื่อมต่อส่วนเพิ่มเติมที่มีความต้านทานแม่เหล็กต่ำกว่าขนานกับช่องว่างซึ่งจะคืนค่าฟลักซ์แม่เหล็กที่ถูกรบกวน สิ่งนี้คล้ายกับการสับเปลี่ยนในวงจรไฟฟ้ามาก อย่างไรก็ตาม ยังมีกฎสำหรับวงจรแม่เหล็กด้วย ซึ่งเรียกว่ากฎของโอห์มสำหรับวงจรแม่เหล็ก

รูปที่ 12.

ส่วนหลักของฟลักซ์แม่เหล็กจะผ่านการสับเปลี่ยนแม่เหล็ก ปรากฏการณ์นี้ใช้ในการบันทึกสัญญาณเสียงหรือวิดีโอแบบแม่เหล็ก: ชั้นเฟอร์โรแมกเนติกของเทปครอบคลุมช่องว่างในแกนกลางของหัวแม่เหล็กและฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมดจะถูกปิดผ่านเทป

ทิศทางของฟลักซ์แม่เหล็กที่เกิดจากขดลวดสามารถกำหนดได้โดยใช้กฎมือขวา: หากนิ้วที่ยื่นออกมาสี่นิ้วระบุทิศทางของกระแสในขดลวด นิ้วหัวแม่มือก็จะระบุทิศทางของเส้นแม่เหล็ก ดังแสดงในรูป 13.

รูปที่ 13.

เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าเส้นแม่เหล็กออกจากขั้วเหนือแล้วเข้าสู่ทิศใต้ ดังนั้นนิ้วหัวแม่มือในกรณีนี้จึงระบุตำแหน่งของขั้วโลกใต้ คุณสามารถตรวจสอบว่าสิ่งนี้เป็นจริงอีกครั้งหรือไม่โดยใช้เข็มเข็มทิศ

มอเตอร์ไฟฟ้าทำงานอย่างไร?

เป็นที่ทราบกันว่าไฟฟ้าสามารถสร้างแสงและความร้อนและมีส่วนร่วมในกระบวนการเคมีไฟฟ้าได้ หลังจากแนะนำพื้นฐานของแม่เหล็กแล้ว คุณสามารถพูดคุยเกี่ยวกับวิธีการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าได้

มอเตอร์ไฟฟ้าอาจมีการออกแบบ กำลัง และหลักการทำงานที่แตกต่างกันมาก เช่น กระแสตรงและกระแสสลับ สเต็ปเปอร์ หรือสับเปลี่ยน แต่ด้วยการออกแบบที่หลากหลาย หลักการทำงานจึงขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กของโรเตอร์และสเตเตอร์

กระแสไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านขดลวดเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กเหล่านี้ ยิ่งกระแสไฟฟ้ามากขึ้นและการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กภายนอกก็จะยิ่งสูง มอเตอร์ก็จะยิ่งมีพลังมากขึ้น แกนแม่เหล็กถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงสนามแม่เหล็กนี้ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้มอเตอร์ไฟฟ้ามีชิ้นส่วนที่เป็นเหล็กจำนวนมาก มอเตอร์กระแสตรงบางรุ่นใช้แม่เหล็กถาวร

รูปที่ 14.

ที่นี่อาจกล่าวได้ว่าทุกอย่างชัดเจนและเรียบง่าย: เราส่งกระแสไฟฟ้าผ่านเส้นลวดและได้สนามแม่เหล็ก อันตรกิริยากับสนามแม่เหล็กอื่นทำให้ตัวนำนี้เคลื่อนที่และทำงานทางกลด้วย

ทิศทางการหมุนสามารถกำหนดได้ตามกฎมือซ้าย หากนิ้วที่ยื่นออกมาสี่นิ้วระบุทิศทางของกระแสในตัวนำ และเส้นแม่เหล็กเข้าสู่ฝ่ามือ นิ้วหัวแม่มือที่งอจะระบุทิศทางของตัวนำที่ถูกผลักออกไปในสนามแม่เหล็ก

เรายังคงศึกษาประเด็นปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าต่อไป และในบทเรียนวันนี้ เราจะพิจารณาสนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแสและแม่เหล็กไฟฟ้า

สิ่งที่น่าสนใจในทางปฏิบัติที่สุดคือสนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ในการรับขดลวดคุณต้องใช้ตัวนำหุ้มฉนวนแล้วพันรอบกรอบ คอยล์นี้ประกอบด้วย จำนวนมากเปลี่ยนลวด โปรดทราบ: สายไฟเหล่านี้พันไว้รอบโครงพลาสติก และสายนี้มีขั้วต่อสองตัว (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. รอก

นักวิทยาศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงสองคนศึกษาสนามแม่เหล็กของขดลวด: Andre-Marie Ampère และ François Arago พวกเขาพบว่าสนามแม่เหล็กของขดลวดสอดคล้องกับสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรอย่างสมบูรณ์ (รูปที่ 2)

ข้าว. 2. สนามแม่เหล็กของขดลวดและแม่เหล็กถาวร

ทำไมเส้นแม่เหล็กของคอยล์ถึงมีลักษณะเช่นนี้?

หากกระแสตรงไหลผ่านตัวนำตรง จะมีสนามแม่เหล็กปรากฏขึ้นรอบๆ ทิศทางของสนามแม่เหล็กสามารถกำหนดได้โดย "กฎของสว่าน" (รูปที่ 3)

ข้าว. 3. สนามแม่เหล็กของตัวนำ

เรางอตัวนำนี้เป็นเกลียว ทิศทางของกระแสยังคงเหมือนเดิม สนามแม่เหล็กของตัวนำก็มีอยู่รอบๆ ตัวนำ สนามของส่วนต่างๆ ของตัวนำจะเพิ่มขึ้น สนามแม่เหล็กจะกระจุกตัวอยู่ภายในขดลวด เป็นผลให้เราได้ภาพสนามแม่เหล็กของขดลวดดังต่อไปนี้ (รูปที่ 4)

ข้าว. 4. สนามแม่เหล็กของขดลวด

มีสนามแม่เหล็กรอบๆ ขดลวดนำกระแส เช่นเดียวกับสนามของตัวนำตรงที่สามารถตรวจจับได้โดยใช้ขี้เลื่อย (รูปที่ 5) เส้นสนามแม่เหล็กของขดลวดนำกระแสก็ปิดเช่นกัน

ข้าว. 5. ตำแหน่งของตะไบโลหะใกล้กับขดลวดปัจจุบัน

ถ้าขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าแขวนอยู่บนตัวนำที่บางและยืดหยุ่นได้ ขดลวดนั้นจะถูกติดตั้งในลักษณะเดียวกับเข็มแม่เหล็กของเข็มทิศ ปลายขดด้านหนึ่งหันไปทางทิศเหนือ อีกด้านจะหันไปทางทิศใต้ ซึ่งหมายความว่าขดลวดที่มีกระแสเหมือนเข็มแม่เหล็กมีสองขั้ว - เหนือและใต้ (รูปที่ 6)

ข้าว. 6. เสาขด

บน ไดอะแกรมไฟฟ้าขดลวดถูกกำหนดดังนี้:

ข้าว. 7. การกำหนดคอยล์บนไดอะแกรม

ขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีเป็นแม่เหล็ก สะดวกเพราะเอฟเฟกต์แม่เหล็กสามารถเปลี่ยนแปลงได้ภายในขอบเขตที่กว้าง

สนามแม่เหล็กของขดลวดมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับสนามแม่เหล็กของตัวนำ (ที่กระแสเดียวกัน)

เมื่อกระแสไหลผ่านขดลวด จะเกิดสนามแม่เหล็กรอบๆ ขดลวด ยิ่งกระแสไหลผ่านขดลวดมากเท่าไร สนามแม่เหล็กก็จะยิ่งแรงขึ้นเท่านั้น

สามารถแก้ไขได้โดยใช้เข็มแม่เหล็กหรือขี้กบโลหะ
นอกจากนี้สนามแม่เหล็กของขดลวดยังขึ้นอยู่กับจำนวนรอบด้วย ยิ่งมีจำนวนรอบมากขึ้น สนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแสไฟก็จะยิ่งแรงขึ้นเท่านั้น นั่นคือเราสามารถควบคุมสนามของขดลวดได้โดยการเปลี่ยนจำนวนรอบหรือกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวด

แต่การค้นพบที่น่าสนใจที่สุดคือการค้นพบของวิศวกรชาวอังกฤษปลาสเตอร์เจียน เขาสาธิตสิ่งต่อไปนี้: นักวิทยาศาสตร์หยิบขดบนแกนเหล็ก ประเด็นก็คือโดยการส่งกระแสไฟฟ้าผ่านการหมุนของขดลวดเหล่านี้ สนามแม่เหล็กจะเพิ่มขึ้นหลายเท่า - และวัตถุเหล็กทั้งหมดที่อยู่รอบ ๆ ก็เริ่มถูกดึงดูดมาที่อุปกรณ์นี้ (รูปที่ 8) อุปกรณ์นี้เรียกว่า "แม่เหล็กไฟฟ้า"

ข้าว. 8. แม่เหล็กไฟฟ้า

เมื่อพวกเขาคิดที่จะทำตะขอเหล็กและติดไว้กับอุปกรณ์นี้ พวกเขาก็สามารถที่จะลากสิ่งของต่างๆ ได้ แล้วแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร?

คำนิยาม

แม่เหล็กไฟฟ้า- เป็นขดลวดที่มีการหมุนจำนวนมากวางอยู่บนแกนเหล็กซึ่งจะได้รับคุณสมบัติของแม่เหล็กเมื่อผ่านขดลวด กระแสไฟฟ้า.

แม่เหล็กไฟฟ้าในแผนภาพถูกกำหนดให้เป็นขดลวดและมีเส้นแนวนอนอยู่ด้านบน (รูปที่ 9) เส้นนี้แสดงถึงแกนเหล็ก

ข้าว. 9. การกำหนดแม่เหล็กไฟฟ้า

เมื่อเราศึกษาปรากฏการณ์ทางไฟฟ้า เรากล่าวว่ากระแสไฟฟ้ามีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน รวมถึงกระแสแม่เหล็กด้วย และหนึ่งในการทดลองที่เราพูดคุยกันนั้นเกี่ยวข้องกับการที่เรานำลวดที่เชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า พันรอบตะปูเหล็ก และสังเกตว่าวัตถุเหล็กต่าง ๆ เริ่มดึงดูดเข้ากับตะปูนี้ได้อย่างไร (รูปที่ 10) นี่คือแม่เหล็กไฟฟ้าที่ง่ายที่สุด และตอนนี้เราเข้าใจแล้วว่าแม่เหล็กไฟฟ้าที่ง่ายที่สุดนั้นได้มาจากการไหลของกระแสในขดลวด รอบจำนวนมาก และแน่นอนว่าแกนโลหะ

ข้าว. 10. แม่เหล็กไฟฟ้าที่ง่ายที่สุด

ปัจจุบันแม่เหล็กไฟฟ้าแพร่หลายมาก แม่เหล็กไฟฟ้าทำงานได้เกือบทุกที่และทุกที่ ตัวอย่างเช่น หากเราต้องลากของที่ค่อนข้างใหญ่ เราก็ใช้แม่เหล็กไฟฟ้า และด้วยการปรับความแรงของกระแส เราจะเพิ่มหรือลดความแรงตามนั้น อีกตัวอย่างหนึ่งของการใช้แม่เหล็กไฟฟ้าก็คือกระดิ่งไฟฟ้า

การเปิดปิดประตูและเบรกบางส่วน ยานพาหนะ(เช่นรถราง) มีแม่เหล็กไฟฟ้าให้บริการด้วย

อ้างอิง

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. ฟิสิกส์ 8 / เอ็ด ออร์โลวา วี.เอ., รอยเซนา ไอ. - ม.: นีโมซิน.
2. Peryshkin A.V. ฟิสิกส์ 8. - ม.: อีแร้ง, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. ฟิสิกส์ 8. - ม.: การตรัสรู้.

1. พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต "ไซต์" ()
2. พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต "ไซต์" ()
3. พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต "class-fizika.narod.ru" ()

การบ้าน

1. รีลคืออะไร?
2. ขดลวดใดมีสนามแม่เหล็กหรือไม่?
3. อธิบายแม่เหล็กไฟฟ้าที่ง่ายที่สุด

ประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่จะสร้างสนามแม่เหล็กในพื้นที่โดยรอบ การไหลของอิเล็กตรอนที่ไหลผ่านตัวนำจะสร้างสนามแม่เหล็กรอบตัวนำ หากคุณพันลวดโลหะเป็นวงแหวนรอบแกน คุณจะได้ขดลวด ปรากฎว่าสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดดังกล่าวมีคุณสมบัติที่น่าสนใจและที่สำคัญที่สุดคือมีประโยชน์

เหตุใดสนามแม่เหล็กจึงเกิดขึ้น?

คุณสมบัติทางแม่เหล็กของสารบางชนิดซึ่งทำให้พวกมันดึงดูดวัตถุที่เป็นโลหะนั้นเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ แต่เราจัดการเพื่อทำความเข้าใจแก่นแท้ของปรากฏการณ์นี้ให้ใกล้ชิดยิ่งขึ้นเท่านั้น ต้น XIXศตวรรษ. จากการเปรียบเทียบกับประจุไฟฟ้า มีความพยายามที่จะอธิบายผลกระทบของแม่เหล็กโดยใช้ประจุแม่เหล็กบางชนิด (ไดโพล) ในปี ค.ศ. 1820 นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก ฮันส์ เออร์สเตด ค้นพบว่าเข็มแม่เหล็กจะเบนเข็มเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำที่อยู่ใกล้เข็มนั้น

ในเวลาเดียวกัน Andre Ampere นักวิจัยชาวฝรั่งเศสได้กำหนดว่าตัวนำสองตัวที่วางขนานกันจะทำให้เกิดแรงดึงดูดซึ่งกันและกันเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านพวกมันไปในทิศทางเดียว และจะเกิดแรงผลักกันหากกระแสน้ำมีทิศทางต่างกัน

ข้าว. 1. การทดลองของแอมแปร์กับสายไฟที่นำกระแสไฟฟ้า เข็มเข็มทิศใกล้กับสายไฟที่ไหลผ่าน

จากการสังเกตเหล่านี้ แอมแปร์ได้ข้อสรุปว่าปฏิกิริยาระหว่างกระแสกับเข็ม แรงดึงดูด (และแรงผลัก) ของสายไฟ และแม่เหล็กถาวรระหว่างกันสามารถอธิบายได้หากเราถือว่าสนามแม่เหล็กถูกสร้างขึ้นโดยการเคลื่อนย้ายประจุไฟฟ้า นอกจากนี้ แอมแปร์ยังได้ตั้งสมมติฐานที่ชัดเจนว่ามีกระแสโมเลกุลที่ไม่ทำให้หมาด ๆ ภายในสาร ซึ่งเป็นสาเหตุของการปรากฏตัวของสนามแม่เหล็กคงที่ จากนั้นปรากฏการณ์แม่เหล็กทั้งหมดสามารถอธิบายได้ด้วยปฏิกิริยาของประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่ และไม่มีประจุแม่เหล็กพิเศษอยู่

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ (ทฤษฎี) ด้วยความช่วยเหลือซึ่งทำให้สามารถคำนวณขนาดของสนามแม่เหล็กและแรงปฏิสัมพันธ์ได้รับการพัฒนาโดย James Maxwell นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ จากสมการของแมกซ์เวลล์ซึ่งรวมปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็กเข้าด้วยกัน สรุปได้ว่า:

• สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าเท่านั้น
• สนามแม่เหล็กคงที่มีอยู่ในตัวแม่เหล็กตามธรรมชาติ แต่ในกรณีนี้ สาเหตุของสนามคือการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องของกระแสโมเลกุล (กระแสน้ำวน) ในมวลของสสาร
• สนามแม่เหล็กสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้สนามไฟฟ้ากระแสสลับ แต่หัวข้อนี้จะกล่าวถึงในบทความถัดไปของเรา

สนามแม่เหล็กของขดลวดกระแส

ลวดโลหะที่พันเป็นวงแหวนบนแท่งทรงกระบอก (ไม้ พลาสติก ฯลฯ) ถือเป็นขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า ลวดจะต้องหุ้มฉนวน กล่าวคือ หุ้มด้วยฉนวนบางชนิด (เคลือบเงาหรือถักเปียพลาสติก) เพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจรของวงเลี้ยวที่อยู่ติดกัน จากผลของการไหลของกระแส สนามแม่เหล็กของทุกรอบจะเพิ่มขึ้นและปรากฎว่าสนามแม่เหล็กทั้งหมดของขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าเหมือนกัน (คล้ายกันโดยสิ้นเชิง) กับสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวร

ข้าว. 2. สนามแม่เหล็กของขดลวดและแม่เหล็กถาวร

ภายในขดลวด สนามแม่เหล็กจะสม่ำเสมอเช่นเดียวกับในแม่เหล็กถาวร จากภายนอก เส้นสนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าสามารถตรวจจับได้โดยใช้ตะไบโลหะขนาดเล็ก เส้นสนามแม่เหล็กปิดอยู่ โดยการเปรียบเทียบกับเข็มแม่เหล็กของเข็มทิศ ขดลวดที่มีกระแสจะมีสองขั้ว - ทิศใต้และทิศเหนือ เส้นแรงออกจากขั้วโลกเหนือและไปสิ้นสุดที่ทิศใต้

สำหรับคอยล์แบกกระแสไฟฟ้า มีชื่อเพิ่มเติมที่แยกจากกันซึ่งใช้ขึ้นอยู่กับการใช้งาน:

• ตัวเหนี่ยวนำหรือเพียงแค่ - ตัวเหนี่ยวนำ- คำนี้ใช้ในวิศวกรรมวิทยุ
• คันเร่ง(คันเร่ง - ตัวควบคุม, ลิมิตเตอร์) ใช้ในวิศวกรรมไฟฟ้า
• โซลินอยด์- คำประสมนี้มาจากคำภาษากรีกสองคำ: โซลิน - แชนเนล, ไปป์ และ เอโดส - คล้ายกัน) นี่คือชื่อที่ตั้งให้กับคอยล์พิเศษที่มีแกนทำจากโลหะผสมแม่เหล็กพิเศษ (เฟอร์โรแมกเนติก) ซึ่งใช้เป็นกลไกระบบเครื่องกลไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ในการสตาร์ทรถยนต์ โซลินอยด์ก็คือโซลินอยด์

ข้าว. 3. ตัวเหนี่ยวนำ ตัวเหนี่ยวนำ โซลินอยด์

พลังงานสนามแม่เหล็ก

คอยล์ที่มีกระแสจะเก็บพลังงานจากแหล่งพลังงาน (แบตเตอรี่, แอคคิวมูเลเตอร์) ซึ่งมีค่ามากกว่า ค่ากระแส I และค่า L จะยิ่งมากขึ้น ซึ่งเรียกว่าตัวเหนี่ยวนำ พลังงานสนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแส W คำนวณโดยใช้สูตร:

$$ W = (( L*I^2)\มากกว่า 2 ) $$

สูตรนี้คล้ายกับสูตรพลังงานจลน์ของร่างกาย ตัวเหนี่ยวนำมีความคล้ายคลึงกับมวลของร่างกาย และกระแสไฟฟ้าใกล้เคียงกับความเร็วของร่างกาย พลังงานแม่เหล็กเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของกระแสไฟฟ้า เช่น พลังงานจลน์แปรผันตามกำลังสองของความเร็ว

ในการคำนวณค่าความเหนี่ยวนำของขดลวดมีสูตรดังนี้

$$ L = μ *((N^2*S)\over l_к) $$

N คือจำนวนรอบของขดลวด

S คือพื้นที่หน้าตัดของขดลวด

l k คือความยาวของขดลวด

μ—การซึมผ่านของแม่เหล็กของวัสดุแกน—ค่าอ้างอิง แกนกลางเป็นแท่งโลหะวางอยู่ภายในขดลวด ช่วยให้คุณเพิ่มขนาดของสนามแม่เหล็กได้อย่างมาก

เราได้เรียนรู้อะไรบ้าง?

ดังนั้นเราจึงได้เรียนรู้ว่าสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าเท่านั้น สนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าคล้ายกับสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวร พลังงานของสนามแม่เหล็กของขดลวดสามารถคำนวณได้โดยการรู้ความแรงของกระแส I และความเหนี่ยวนำ L

ทดสอบในหัวข้อ

การประเมินผลการรายงาน

คะแนนเฉลี่ย: 4. คะแนนรวมที่ได้รับ: 52

ลองวาดวงกลมรัศมีกัน รตรงกับเส้นแม่เหล็กเฉลี่ยของขดลวดวงแหวน (รูปที่ 3-11) โดยมีขดลวดกระจายสม่ำเสมอประกอบด้วย ɯ เปลี่ยน

กระแสไฟฟ้าทั้งหมดที่เจาะทะลุพื้นผิวที่ล้อมรอบด้วยเส้นแม่เหล็กเฉลี่ย Σ ฉัน = ฉันɯ

เนื่องจากมีความสมมาตรทำให้สนามมีความแรง เอ็นที่จุดที่อยู่บนเส้นแม่เหล็กเฉลี่ยก็จะมีเหมือนกัน

พลังแม่เหล็ก

เอฟ เอ็ม = ฮล = ชม 2πR

ตามกฎของกระแสรวม

ฉันɯ = ฮล.

ความแรงของสนามแม่เหล็กที่เส้นกึ่งกลางแม่เหล็ก (เส้นกึ่งกลาง) ของขดลวดวงแหวน

ฮ= ฉันɯ : ล

ข้าว. 3-11.วงแหวนคอยล์.

และการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

บี = μ อา = μ ก(ฉันɯ/ลิตร)

เมื่อพิจารณาการเหนี่ยวนำแม่เหล็กบนเส้นกึ่งกลางของขดลวดวงแหวนเท่ากับค่าเฉลี่ย (ซึ่งยอมรับได้เมื่อ ร 1 - ร 2 < ร 1), ลองเขียนนิพจน์สำหรับฟลักซ์แม่เหล็กของขดลวด:

ฟ = บีเอส=μ ก((ฉันɯS):ล)

ข้าว. 3-12.

การพึ่งพาอาศัยกัน (3-20) คล้ายกับกฎของโอห์มสำหรับวงจรไฟฟ้า จึงเรียกว่ากฎของโอห์มสำหรับวงจรแม่เหล็ก ที่นี่ F - ฟลักซ์แม่เหล็กคล้ายกับกระแส เอฟ เอ็ม- n. กับ. คล้ายกับอี ง. ส อาร์ เอ็ม- ความต้านทานของวงจรแม่เหล็ก - วงจรแม่เหล็ก - ใกล้เคียงกับความต้านทานของวงจรไฟฟ้า ควรเข้าใจวงจรแม่เหล็กที่นี่ว่าเป็นวงจรแม่เหล็กซึ่งเป็นแกนกลางที่อยู่ภายใต้อิทธิพลของ n กับ. ฟลักซ์แม่เหล็กถูกปิด

ขดลวดทรงกระบอก (รูปที่ 3-12) ถือได้ว่าเป็นส่วนหนึ่งของขดลวดวงแหวนที่มีขนาดใหญ่เป็นอนันต์

รัศมีที่มีขดลวดอยู่บนส่วนหนึ่งของแกนซึ่งมีความยาวเท่ากับความยาวของขดลวด ความแรงของสนามแม่เหล็กและการเหนี่ยวนำแม่เหล็กบนเส้นกึ่งกลางที่ศูนย์กลางของขดลวดถูกกำหนดโดยใช้สูตรเดียวกันกับขดลวดวงแหวน แต่สำหรับขดลวดทรงกระบอก สูตรเหล่านี้เป็นสูตรโดยประมาณ สามารถใช้เพื่อกำหนดได้ เอ็นและ ในภายในขดยาวซึ่งมีความยาวมากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของมันมาก

บทความในหัวข้อ สนามแม่เหล็กของขดลวดปัจจุบัน