Ano ang nangyayari sa paligid ng isang coil na may kasalukuyang. Electromagnets - ang magnetic field ng isang coil na may kasalukuyang. DC magnetic field
Ang pinakadakilang praktikal na interes ay ang magnetic field ng isang kasalukuyang-carrying coil. Ang Figure 97 ay nagpapakita ng isang coil na binubuo ng isang malaking bilang ng mga pagliko ng wire na sugat sa paligid ng isang kahoy na frame. Kapag may agos sa likid, ang mga iron filing ay naaakit sa mga dulo nito; kapag ang agos ay pinatay, sila ay nahuhulog.
kanin. 97. Pag-akit ng mga iron filing sa pamamagitan ng coil na may current
Kung ang isang coil na may kasalukuyang ay nasuspinde sa manipis at nababaluktot na mga conductor, pagkatapos ay mai-install ito sa parehong paraan tulad ng magnetic needle ng isang compass. Ang isang dulo ng coil ay haharap sa hilaga, ang isa ay haharap sa timog. Nangangahulugan ito na ang isang coil na may kasalukuyang, tulad ng isang magnetic needle, ay may dalawang pole - hilaga at timog (Larawan 98).
kanin. 98. Mga pole ng coil na may kasalukuyang
Mayroong magnetic field sa paligid ng isang kasalukuyang nagdadala ng coil. Ito, tulad ng direktang kasalukuyang field, ay maaaring makita gamit ang sup (Larawan 99). Ang mga magnetic na linya ng magnetic field ng isang coil na may kasalukuyang ay mga saradong curve din. Karaniwang tinatanggap na sa labas ng coil sila ay nakadirekta mula sa north pole ng coil sa timog (tingnan ang Fig. 99).
kanin. 99. Magnetic na mga linya ng coil na may kasalukuyang
Ang mga coils na may kasalukuyang ay malawakang ginagamit sa teknolohiya bilang mga magnet. Ang mga ito ay maginhawa dahil ang kanilang magnetic action ay maaaring mabago (lumakas o humina) sa isang malawak na hanay. Tingnan natin ang mga paraan kung paano natin ito magagawa.
Ang Figure 97 ay nagpapakita ng isang eksperimento kung saan ang pagkilos ng magnetic field ng isang coil na may kasalukuyang ay sinusunod. Kung papalitan mo ang coil ng isa pa na may mas malaking bilang ng mga liko ng wire, pagkatapos ay may parehong kasalukuyang lakas, ito ay makaakit ng higit pang mga bagay na bakal. Ibig sabihin, ang magnetic effect ng isang coil na may kasalukuyang ay mas malakas, mas malaki ang bilang ng mga liko sa loob nito.
Isasama namin ang isang rheostat sa circuit na naglalaman ng coil (Fig. 100) at sa tulong nito ay babaguhin namin ang kasalukuyang lakas sa coil. Sa pagtaas ng kasalukuyang lakas, ang epekto ng magnetic field ng coil na may kasalukuyang pagtaas, na may pagbaba, ito ay humina..
kanin. 100. Ang pagkilos ng magnetic field ng coil
Lumalabas din na ang magnetic effect ng isang coil na may kasalukuyang ay maaaring makabuluhang tumaas nang hindi binabago ang bilang ng mga liko nito at ang kasalukuyang lakas dito. Upang gawin ito, kailangan mong magpasok ng isang bakal na pamalo (core) sa loob ng likid. Ang bakal na ipinasok sa loob ng coil ay nagpapaganda ng magnetic effect ng coil.(Larawan 101).
kanin. 101. Ang pagkilos ng magnetic field ng isang coil na may core na bakal
Ang isang coil na may core na bakal sa loob ay tinatawag na electromagnet.
Ang isang electromagnet ay isa sa mga pangunahing bahagi ng maraming mga teknikal na aparato. Ang Figure 102 ay nagpapakita ng isang hugis-arc na electromagnet na may hawak na anchor (isang bakal na plato) na may nakasuspinde na karga.
kanin. 102. Arcuate electromagnet
Ang mga electromagnet ay malawakang ginagamit sa engineering dahil sa kanilang mga kahanga-hangang katangian. Mabilis silang nag-demagnetize kapag naka-off ang kasalukuyang, depende sa layunin na maaari silang gawin sa iba't ibang laki, habang gumagana ang electromagnet, ang magnetic effect nito ay maaaring iakma sa pamamagitan ng pagbabago ng kasalukuyang lakas sa coil.
Ang mga electromagnet na may malaking puwersa ng pag-aangat ay ginagamit sa mga pabrika upang magdala ng mga produktong gawa sa bakal o cast iron, pati na rin ang bakal at cast iron shavings, ingots (Fig. 103).
kanin. 103. Paglalapat ng mga electromagnet
Ang Figure 104 ay nagpapakita ng isang sectional view ng isang magnetic grain separator. Ang napakahusay na paghahain ng bakal ay inihahalo sa butil. Ang mga sup na ito ay hindi dumidikit sa makinis na butil ng mga kapaki-pakinabang na cereal, ngunit dumidikit sa mga butil ng damo. Ang mga butil 1 ay ibinubuhos mula sa hopper papunta sa isang umiikot na drum 2. Sa loob ng drum ay may isang malakas na electromagnet 5. Sa pamamagitan ng pag-akit ng mga particle ng bakal 4, inaalis nito ang mga butil ng damo mula sa daloy ng butil 3 at sa ganitong paraan nililinis ang butil mula sa mga damo at hindi sinasadya. mga nahulog na bagay na bakal.
kanin. 104. Magnetic separator
Ginagamit ang mga electromagnet sa telegraph, telephone set at sa maraming iba pang device.
Mga tanong
- Sa anong direksyon naka-mount ang isang kasalukuyang nagdadala na coil sa mahabang manipis na konduktor? Ano ang pagkakatulad nito sa isang magnetic needle?
- Ano ang ilang mga paraan upang mapataas ang magnetic effect ng isang current-carrying coil?
- Ano ang isang electromagnet?
- Ano ang layunin ng mga electromagnet sa mga pabrika?
- Paano gumagana ang isang magnetic grain separator?
Pagsasanay 41
- Kinakailangan na bumuo ng isang electromagnet, ang puwersa ng pag-aangat na maaaring iakma nang hindi binabago ang disenyo. Paano ito gagawin?
- Ano ang kailangang gawin upang baguhin ang mga magnetic pole ng isang coil na may kasalukuyang sa kabaligtaran?
- Paano bumuo ng isang malakas na electromagnet kung ang taga-disenyo ay binibigyan ng kondisyon na ang kasalukuyang sa electromagnet ay medyo maliit?
- Ang mga electromagnet na ginamit sa crane ay may napakalaking kapangyarihan. Ang mga electromagnet, sa tulong kung saan ang mga pag-file ng bakal ay hindi sinasadyang lumabas sa mga mata, ay napakahina. Paano nakakamit ang pagkakaibang ito?
Mag-ehersisyo
Magiging lohikal na pag-usapan ang tungkol sa isa pang kinatawan ng mga passive na elemento ng radyo - inductors. Ngunit ang kuwento tungkol sa kanila ay kailangang magsimula sa malayo, tandaan ang pagkakaroon ng isang magnetic field, dahil ito ay ang magnetic field na pumapalibot at tumatagos sa mga coils, ito ay sa magnetic field, kadalasang variable, na gumagana ang mga coils. Sa madaling salita, ito ang kanilang tirahan.
Magnetism bilang isang pag-aari ng bagay
Ang magnetismo ay isa sa pinakamahalagang katangian ng bagay, tulad ng, halimbawa, mass o electric field. Ang mga phenomena ng magnetism, gayunpaman, pati na rin ang kuryente, ay kilala sa mahabang panahon, ngunit ang agham noong panahong iyon ay hindi maipaliwanag ang kakanyahan ng mga phenomena na ito. Ang isang hindi maintindihan na kababalaghan ay tinawag na "magnetism" sa pangalan ng lungsod ng Magnesia, na dating nasa Asia Minor. Ito ay mula sa mineral na minahan sa malapit na ang mga permanenteng magnet ay nakuha.
Ngunit ang mga permanenteng magnet ay hindi partikular na kawili-wili sa loob ng balangkas ng artikulong ito. Dahil ipinangako na pag-usapan ang tungkol sa mga inductors, malamang na pag-uusapan natin ang tungkol sa electromagnetism, dahil malayo sa isang lihim na mayroong isang magnetic field kahit sa paligid ng isang wire na may kasalukuyang.
Sa mga modernong kondisyon, medyo madaling pag-aralan ang kababalaghan ng magnetism sa paunang antas, hindi bababa sa. Upang gawin ito, kailangan mong tipunin ang pinakasimpleng electrical circuit mula sa isang baterya at isang ilaw na bombilya para sa isang flashlight. Ang isang ordinaryong compass ay maaaring gamitin bilang isang tagapagpahiwatig ng magnetic field, direksyon at intensity nito.
DC magnetic field
Tulad ng alam mo, ang compass ay nagpapakita ng direksyon sa Hilaga. Kung ilalagay mo ang mga wire ng pinakasimpleng circuit na nabanggit sa itaas sa malapit, at i-on ang bombilya, kung gayon ang karayom ng compass ay medyo lilihis mula sa normal na posisyon nito.
Sa pamamagitan ng pagkonekta ng isa pang ilaw na bombilya nang magkatulad, maaari mong i-double ang kasalukuyang sa circuit, na tataas nang bahagya ang anggulo ng pag-ikot ng arrow. Iminumungkahi nito na ang magnetic field ng kasalukuyang nagdadala ng wire ay naging mas malaki. Sa prinsipyong ito gumagana ang mga instrumento sa pagsukat ng pointer.
Kung ang polarity ng baterya ay baligtad, ang compass needle ay iikot din sa kabilang dulo - ang direksyon ng magnetic field sa mga wire ay nagbago din sa direksyon. Kapag naka-off ang circuit, babalik ang compass needle sa nararapat nitong posisyon. Walang kasalukuyang sa likid, at walang magnetic field.
Sa lahat ng mga eksperimentong ito, gumaganap ang compass bilang isang pagsubok na magnetic needle, tulad ng pag-aaral ng isang pare-pareho. electric field ginawa ng isang pagsubok na singil ng kuryente.
Batay sa mga simpleng eksperimento, mahihinuha na ang magnetism ay nagkakaroon dahil sa isang electric current: mas malakas ang kasalukuyang ito, mas malakas ang magnetic properties ng conductor. At saan, kung gayon, nagmula ang magnetic field ng mga permanenteng magnet, dahil walang nagkonekta ng baterya na may mga wire sa kanila?
Pangunahin siyentipikong pananaliksik napatunayan na ang permanenteng magnetism ay nakabatay din sa electrical phenomena: ang bawat electron ay nasa sarili nitong electric field at may elementarya. magnetic properties. Sa karamihan ng mga sangkap lamang ang mga katangiang ito ay kapwa neutralisado, at sa ilang kadahilanan ay nagdaragdag sila ng hanggang sa isang malaking magnet.
Siyempre, sa katotohanan ang lahat ay hindi gaanong primitive at simple, ngunit, sa pangkalahatan, kahit na ang mga permanenteng magnet ay may mga magagandang katangian dahil sa paggalaw. mga singil sa kuryente.
Ano ang mga magnetic lines?
Ang mga magnetikong linya ay makikita nang biswal. Sa isang eksperimento sa paaralan sa mga aralin sa pisika, para dito, ang mga metal filing ay ibinubuhos sa isang sheet ng karton, at isang permanenteng magnet ang inilalagay sa ibaba. Sa pamamagitan ng bahagyang pag-tap sa isang sheet ng karton, maaari mong makuha ang larawang ipinapakita sa Figure 1.
Larawan 1.
Madaling makita na ang mga magnetic lines ng puwersa ay lumalabas sa north pole at pumapasok sa timog nang hindi nasisira. Siyempre, masasabi ng isa na, sa kabaligtaran, mula sa timog hanggang sa hilaga, ngunit ito ay tinatanggap, samakatuwid, mula sa hilaga hanggang sa timog. Sa parehong paraan tulad ng dati nilang kinuha ang direksyon ng kasalukuyang mula plus hanggang minus.
Kung, sa halip na isang permanenteng magnet, ang isang wire na may kasalukuyang ay dumaan sa karton, pagkatapos ay ipapakita ito ng mga metal filing, ang konduktor, isang magnetic field. Ang magnetic field na ito ay may anyo ng concentric circular lines.
Upang pag-aralan ang magnetic field, magagawa mo nang walang sup. Ito ay sapat na upang ilipat ang isang pagsubok na magnetic needle sa paligid ng isang kasalukuyang nagdadala ng conductor upang makita na ang mga magnetic na linya ng puwersa ay talagang saradong concentric na bilog. Kung ililipat natin ang pansubok na arrow sa direksyon kung saan pinalihis ito ng magnetic field, tiyak na babalik tayo sa parehong punto kung saan tayo nagsimulang gumalaw. Katulad nito, tulad ng paglalakad sa paligid ng Earth: kung pupunta ka kahit saan nang hindi lumingon, sa lalong madaling panahon darating ka sa parehong lugar.
Figure 2.
Ang direksyon ng magnetic field ng isang conductor na may kasalukuyang ay tinutukoy ng panuntunan ng isang gimlet, isang tool para sa pagbabarena ng mga butas sa isang puno. Ang lahat ay napaka-simple dito: ang gimlet ay dapat na paikutin upang ang paggalaw ng pagsasalin nito ay tumutugma sa direksyon ng kasalukuyang sa wire, pagkatapos ay ang direksyon ng pag-ikot ng hawakan ay magpapakita kung saan nakadirekta ang magnetic field.
Larawan 3
"Ang kasalukuyang nagmumula sa amin" - ang krus sa gitna ng bilog ay ang balahibo ng isang arrow na lumilipad lampas sa eroplano ng larawan, at kung saan ang "Kasalukuyan ay dumarating sa amin", ang arrowhead ay ipinapakita na lumilipad mula sa likod ng eroplano ng sheet . Hindi bababa sa, ang gayong paliwanag sa mga pagtatalagang ito ay ibinigay sa mga aralin sa pisika sa paaralan.
Larawan 4
Kung ilalapat natin ang panuntunan ng gimlet sa bawat konduktor, pagkatapos ay sa pamamagitan ng pagtukoy sa direksyon ng magnetic field sa bawat konduktor, masasabi natin nang may kumpiyansa na ang mga konduktor na may parehong kasalukuyang direksyon ay umaakit, at ang kanilang mga magnetic field ay nagdaragdag. Ang mga konduktor na may mga alon ng iba't ibang direksyon ay nagtataboy sa isa't isa, ang kanilang magnetic field ay nabayaran.
Inductor
Kung ang isang konduktor na may kasalukuyang ay ginawa sa anyo ng isang singsing (coil), pagkatapos ay mayroon itong sariling mga magnetic pole, hilaga at timog. Ngunit ang magnetic field ng isang pagliko, bilang panuntunan, ay maliit. Ang mas mahusay na mga resulta ay maaaring makamit sa pamamagitan ng paikot-ikot na kawad sa anyo ng isang likid. Ang nasabing bahagi ay tinatawag na inductor o simpleng inductance. Sa kasong ito, ang mga magnetic field ng indibidwal ay nagdaragdag, na kapwa nagpapatibay sa isa't isa.
Larawan 5
Ipinapakita ng Figure 5 kung paano makukuha ang kabuuan ng mga magnetic field ng coil. Tila ang bawat pagliko ay maaaring palakasin mula sa sarili nitong pinagmulan, tulad ng ipinapakita sa Fig. 5.2, ngunit mas madaling ikonekta ang mga pagliko sa serye (hangin lamang gamit ang isang wire).
Ito ay lubos na halata na ang mas maraming mga liko ay mayroon, ang mas malakas na magnetic field nito. Ang magnetic field ay nakasalalay din sa kasalukuyang sa pamamagitan ng coil. Samakatuwid, medyo lehitimong suriin ang kakayahan ng isang coil na lumikha ng isang magnetic field sa pamamagitan lamang ng pagpaparami ng kasalukuyang sa pamamagitan ng coil (A) sa bilang ng mga liko (W). Ang halagang ito ay tinatawag na ampere - turns.
core coil
Ang magnetic field na nilikha ng coil ay maaaring makabuluhang tumaas kung ang isang core ng ferromagnetic material ay ipinasok sa coil. Ang Figure 6 ay nagpapakita ng isang talahanayan na may kamag-anak na magnetic permeability ng iba't ibang mga sangkap.
Halimbawa, gagawin ng transpormer na bakal ang magnetic field ng mga 7..7.5 libong beses na mas malakas kaysa sa kawalan ng isang core. Sa madaling salita, sa loob ng core, ang magnetic field ay paikutin ang magnetic needle ng 7000 beses na mas malakas (ito ay maaari lamang isipin sa pag-iisip).
Larawan 6
Ang mga paramagnetic at diamagnetic na sangkap ay matatagpuan sa tuktok ng talahanayan. Ang relatibong magnetic permeability µ ay nauugnay sa vacuum. Samakatuwid, ang mga paramagnetic na sangkap ay bahagyang nagpapataas ng magnetic field, habang ang mga diamagnetic na sangkap ay bahagyang nagpapahina nito. Sa pangkalahatan, ang mga sangkap na ito ay walang espesyal na epekto sa magnetic field. Bagaman, sa mataas na frequency, ang mga brass o aluminum core ay minsan ginagamit upang ibagay ang mga circuit.
Sa ilalim ng talahanayan ay mga ferromagnetic substance, na lubos na nagpapahusay sa magnetic field ng coil na may kasalukuyang. Kaya, halimbawa, ang isang core na gawa sa transpormer na bakal ay gagawing mas malakas ang magnetic field ng eksaktong 7500 beses.
Ano at paano sukatin ang magnetic field
Kapag ang mga yunit ay kinakailangan upang sukatin ang mga dami ng kuryente, ang singil ng isang elektron ay kinuha bilang isang pamantayan. Mula sa singil ng elektron, nabuo ang isang napaka-totoo at kahit na nasasalat na yunit - ang palawit, at sa batayan nito ang lahat ay naging simple: ampere, volt, ohm, joule, watt, farad.
At ano ang maaaring kunin bilang panimulang punto para sa pagsukat ng mga magnetic field? Napakaproblema na itali ang isang elektron sa magnetic field sa ilang paraan. Samakatuwid, bilang isang yunit ng sukat sa magnetism, ang isang konduktor ay pinagtibay, kung saan ang isang direktang kasalukuyang ng 1 A ay dumadaloy.
Ang pangunahing katangian ay ang pag-igting (H). Ipinapakita nito kung anong puwersa ang kumikilos ang magnetic field sa test conductor na binanggit sa itaas, kung ito ay nangyari sa isang vacuum. Ang vacuum ay inilaan upang ibukod ang impluwensya ng kapaligiran, samakatuwid ang katangiang ito - ang pag-igting ay itinuturing na ganap na dalisay. Ang yunit ng pag-igting ay ang ampere bawat metro (a/m). Ang ganitong pag-igting ay lumilitaw sa layo na 16 cm mula sa konduktor, kung saan dumadaloy ang isang kasalukuyang 1A.
Ang lakas ng field ay nagsasalita lamang ng teoretikal na kakayahan ng magnetic field. Ang tunay na kakayahang kumilos ay makikita ng isa pang halaga ng magnetic induction (B). Siya ang nagpapakita ng totoong puwersa kung saan kumikilos ang magnetic field sa isang konduktor na may kasalukuyang 1A.
Larawan 7
Kung ang isang kasalukuyang ng 1A ay dumadaloy sa isang konduktor na 1m ang haba, at ito ay itinulak palabas (naaakit) na may puwersa ng 1N (102G), pagkatapos ay sinasabi nila na ang magnitude ng magnetic induction sa puntong ito ay eksaktong 1 Tesla.
Ang magnetic induction ay isang vector quantity, bilang karagdagan sa numerical value, mayroon din itong direksyon, na palaging kasabay ng direksyon ng test magnetic needle sa magnetic field na pinag-aaralan.
Larawan 8
Ang yunit ng magnetic induction ay tesla (TL), bagaman sa pagsasagawa ng isang mas maliit na Gauss unit ay madalas na ginagamit: 1TL = 10,000 Gauss. Marami ba o kaunti? Ang magnetic field na malapit sa isang malakas na magnet ay maaaring umabot ng ilang T, malapit sa magnetic needle ng isang compass na hindi hihigit sa 100 gauss, ang magnetic field ng Earth malapit sa ibabaw ay halos 0.01 gauss at mas mababa pa.
Ang magnetic induction vector B ay nagpapakilala sa magnetic field lamang sa isang punto sa espasyo. Upang suriin ang pagkilos ng isang magnetic field sa isang tiyak na espasyo, ang isang konsepto bilang isang magnetic flux (Φ) ay ipinakilala din.
Sa katunayan, kinakatawan nito ang bilang ng mga linya ng magnetic induction na dumadaan sa isang ibinigay na espasyo, sa ilang lugar: Φ=B*S*cosα. Ang larawang ito ay maaaring ilarawan bilang mga patak ng ulan: ang isang linya ay isang patak (B), at lahat ito ay isang magnetic flux Φ. Ito ay kung paano ang mga magnetic na linya ng puwersa ng mga indibidwal na pagliko ng coil ay konektado sa isang karaniwang stream.
Larawan 9
Sa sistema ng SI, ang Weber (Wb) ay kinuha bilang isang yunit ng magnetic flux, ang naturang flux ay nangyayari kapag ang isang induction ng 1 T ay kumikilos sa isang lugar na 1 sq.m.
Ang magnetic flux sa iba't ibang mga aparato (motors, transformer, atbp.), Bilang isang panuntunan, ay dumadaan sa isang tiyak na landas, na tinatawag na magnetic circuit o simpleng magnetic circuit. Kung ang magnetic circuit ay sarado (ang core ng isang ring transpormer), kung gayon ang paglaban nito ay maliit, ang magnetic flux ay pumasa nang walang harang, na puro sa loob ng core. Ang figure sa ibaba ay nagpapakita ng mga halimbawa ng coils na may closed at open magnetic circuits.
Larawan 10.
Ngunit ang core ay maaaring sawn at isang piraso ay maaaring bunutin mula dito, upang makagawa ng magnetic gap. Tataas nito ang pangkalahatang magnetic resistance ng circuit, samakatuwid, bawasan ang magnetic flux, at sa pangkalahatan, bababa ang induction sa buong core. Ito ay kapareho ng paghihinang ng malaking paglaban sa serye sa isang de-koryenteng circuit.
Larawan 11.
Kung ang nagresultang puwang ay naharang sa isang piraso ng bakal, lumalabas na ang isang karagdagang seksyon na may mas mababang magnetic resistance ay konektado parallel sa puwang, na ibabalik ang nabalisa na magnetic flux. Ito ay halos kapareho sa isang shunt sa mga de-koryenteng circuit. Sa pamamagitan ng paraan, mayroon ding batas para sa isang magnetic circuit, na tinatawag na batas ng Ohm para sa isang magnetic circuit.
Larawan 12.
Ang pangunahing bahagi ng magnetic flux ay dadaan sa magnetic shunt. Ito ang kababalaghan na ito na ginagamit sa magnetic recording ng mga signal ng audio o video: ang ferromagnetic layer ng tape ay tinutulay ang puwang sa core ng mga magnetic head, at ang buong magnetic flux ay nagsasara sa pamamagitan ng tape.
Ang direksyon ng magnetic flux na nabuo ng coil ay maaaring matukoy gamit ang right hand rule: kung ang apat na daliri na pinalawak ay nagpapahiwatig ng direksyon ng kasalukuyang sa coil, pagkatapos ay ang hinlalaki ay magsasaad ng direksyon ng magnetic lines, tulad ng ipinapakita sa Figure 13.
Larawan 13.
Karaniwang tinatanggap na ang mga magnetic lines ay umaalis sa north pole at pumapasok sa timog. Samakatuwid, ang hinlalaki sa kasong ito ay nagpapahiwatig ng lokasyon ng south pole. Upang suriin kung ito ay totoo, maaari mong muling gamitin ang compass needle.
Paano gumagana ang isang de-koryenteng motor
Ito ay kilala na ang kuryente ay maaaring lumikha ng liwanag at init, lumahok sa mga proseso ng electrochemical. Matapos makilala ang mga pangunahing kaalaman ng magnetism, maaari mong pag-usapan kung paano gumagana ang mga de-koryenteng motor.
Ang mga de-koryenteng motor ay maaaring may ibang disenyo, kapangyarihan at prinsipyo ng pagpapatakbo: halimbawa, direkta at alternating current, stepping o collector. Ngunit sa lahat ng iba't ibang mga disenyo, ang prinsipyo ng operasyon ay batay sa pakikipag-ugnayan ng mga magnetic field ng rotor at stator.
Upang makuha ang mga magnetic field na ito, ang isang kasalukuyang ay dumaan sa mga windings. Kung mas malaki ang kasalukuyang, at mas mataas ang magnetic induction ng panlabas na magnetic field, mas malakas ang motor. Ginagamit ang mga magnetic circuit upang palakihin ang larangang ito, kaya naman napakaraming bahagi ng bakal sa mga de-koryenteng motor. Ang ilang mga modelo ng DC motor ay gumagamit ng mga permanenteng magnet.
Larawan 14.
Dito, masasabi ng isa, ang lahat ay malinaw at simple: nagpasa kami ng isang kasalukuyang sa pamamagitan ng kawad, nakakuha kami ng magnetic field. Ang pakikipag-ugnayan sa isa pang magnetic field ay nagpapagalaw sa konduktor na ito, at nagsasagawa pa ng mekanikal na gawain.
Ang direksyon ng pag-ikot ay maaaring matukoy ng panuntunan sa kaliwang kamay. Kung ang apat na nakabuka na mga daliri ay nagpapakita ng direksyon ng kasalukuyang sa konduktor, at ang mga magnetic na linya ay pumasok sa palad, kung gayon ang nakatungo na hinlalaki ay magsasaad ng direksyon ng pagpapatalsik ng konduktor sa magnetic field.
Patuloy naming pinag-aaralan ang mga isyu ng electromagnetic phenomena. At sa aralin ngayon, isasaalang-alang natin ang magnetic field ng isang coil na may kasalukuyang at isang electromagnet.
Ang pinakadakilang praktikal na interes ay ang magnetic field ng isang kasalukuyang-carrying coil. Upang makakuha ng isang likid, kailangan mong kumuha ng isang insulated conductor at iikot ito sa paligid ng frame. Ang coil na ito ay naglalaman ng malaking bilang ng mga liko ng alambre. Pakitandaan: ang mga wire na ito ay nasugatan sa isang plastic frame at ang wire na ito ay may dalawang lead (Larawan 1).
kanin. 1. Coil
Dalawang kilalang siyentipiko ang nakikibahagi sa pag-aaral ng magnetic field ng coil: André-Marie Ampère at Francois Arago. Natagpuan nila na ang magnetic field ng coil ay eksaktong kapareho ng magnetic field ng isang permanenteng magnet (Larawan 2).
kanin. 2. Magnetic field ng coil at permanenteng magnet
Bakit ganito ang hitsura ng mga magnetic lines ng coil
Kung ang isang direktang kasalukuyang dumadaloy sa isang tuwid na konduktor, isang magnetic field ang lumitaw sa paligid nito. Ang direksyon ng magnetic field ay maaaring matukoy ng "panuntunan ng gimlet" (Larawan 3).
kanin. 3. Magnetic field ng isang konduktor
Baluktot namin ang konduktor na ito sa isang spiral. Ang direksyon ng kasalukuyang ay nananatiling pareho, ang magnetic field ng konduktor ay umiiral din sa paligid ng konduktor, ang larangan ng iba't ibang mga seksyon ng konduktor ay idinagdag. Sa loob ng coil, ang magnetic field ay magiging puro. Bilang resulta, nakuha namin ang sumusunod na larawan ng magnetic field ng coil (Fig. 4).
kanin. 4. Magnetic field ng coil
Mayroong magnetic field sa paligid ng isang kasalukuyang nagdadala ng coil. Ito, tulad ng larangan ng isang direktang konduktor, ay maaaring makita gamit ang sawdust (Larawan 5). Ang mga linya ng magnetic field ng isang coil na may kasalukuyang ay sarado din.
kanin. 5. Ang lokasyon ng metal filings malapit sa kasalukuyang coil
Kung ang isang coil na may kasalukuyang ay nasuspinde sa manipis at nababaluktot na mga conductor, pagkatapos ay mai-install ito sa parehong paraan tulad ng magnetic needle ng isang compass. Ang isang dulo ng coil ay haharap sa hilaga, ang isa ay haharap sa timog. Nangangahulugan ito na ang isang coil na may kasalukuyang, tulad ng isang magnetic needle, ay may dalawang pole - hilaga at timog (Larawan 6).
kanin. 6. Coil pole
Sa mga de-koryenteng diagram, ang coil ay ipinahiwatig bilang mga sumusunod:
kanin. 7. Pagtatalaga ng coil sa mga diagram
Ang mga coils na may kasalukuyang ay malawakang ginagamit sa teknolohiya bilang mga magnet. Ang mga ito ay maginhawa dahil ang kanilang magnetic action ay maaaring iba-iba sa isang malawak na hanay.
Ang magnetic field ng coil ay malaki kumpara sa magnetic field ng conductor (para sa parehong kasalukuyang lakas).
Kapag ang isang kasalukuyang ay dumaan sa isang coil, isang magnetic field ang nabuo sa paligid nito. Ang mas maraming kasalukuyang dumadaloy sa coil, mas malakas ang magnetic field.
Maaari itong ayusin gamit ang isang magnetic needle o metal shavings.
Gayundin, ang magnetic field ng coil ay depende sa bilang ng mga liko. Ang magnetic field ng isang coil na may kasalukuyang ay mas malakas, mas malaki ang bilang ng mga liko sa loob nito. Iyon ay, maaari nating ayusin ang field ng coil sa pamamagitan ng pagpapalit ng bilang ng mga pagliko nito o ang electric current na dumadaloy sa coil.
Ngunit ang pinaka-kawili-wili ay ang pagtuklas ng English engineer na si Sturgeon. Ipinakita niya ang mga sumusunod: kinuha ng scientist at inilagay ang coil sa core ng bakal. Ang bagay ay, sa pamamagitan ng pagpasa ng isang electric current sa pamamagitan ng mga liko ng mga coil na ito, ang magnetic field ay tumaas ng maraming beses - at ang lahat ng mga bagay na bakal na nasa paligid ay nagsimulang maakit sa device na ito (Larawan 8). Ang aparatong ito ay tinatawag na "electromagnet".
kanin. 8. Electromagnet
Nang maisipan nilang gumawa ng kawit na bakal at ikabit ito sa device na ito, nagkaroon sila ng pagkakataong mag-drag ng iba't ibang load. Kaya ano ang isang electromagnet?
Kahulugan
Electromagnet- ito ay isang coil na may malaking bilang ng mga paikot-ikot na pagliko, ilagay sa isang bakal na core, na nakakakuha ng mga katangian ng isang magnet kapag dumadaan sa paikot-ikot agos ng kuryente.
Ang electromagnet sa diagram ay itinalaga bilang isang coil, at isang pahalang na linya ay matatagpuan sa itaas (Larawan 9). Ang linyang ito ay kumakatawan sa bakal na core.
kanin. 9. pagtatalaga ng electromagnet
Noong nag-aral kami ng mga electrical phenomena, sinabi namin na ang electric current ay may iba't ibang mga katangian, kabilang ang mga magnetic. At ang isa sa mga eksperimento na aming tinalakay ay konektado sa katotohanan na kumuha kami ng isang wire na konektado sa isang kasalukuyang pinagmulan, paikot-ikot ito sa isang bakal na pako at obserbahan kung paano nagsimulang maakit ang iba't ibang mga bagay na bakal sa kuko na ito (Larawan 10). Ito ang pinakasimpleng electromagnet. At ngayon naiintindihan namin na ang pinakasimpleng electromagnet ay ibinibigay sa amin sa pamamagitan ng daloy ng kasalukuyang sa coil, isang malaking bilang ng mga liko at, siyempre, isang metal core.
kanin. 10. Ang pinakasimpleng electromagnet
Ngayon, ang mga electromagnet ay laganap na. Ang mga electromagnet ay gumagana halos kahit saan at saanman. Halimbawa, kung kailangan nating mag-drag ng sapat na malalaking load, gumagamit tayo ng mga electromagnet. At sa pamamagitan ng pagsasaayos ng lakas ng agos, alinsunod dito, tataas o babawasan natin ang lakas. Ang isa pang halimbawa ng paggamit ng mga electromagnet ay ang electric bell.
Pagbukas at pagsasara ng mga pinto at ilang preno Sasakyan(halimbawa, mga tram) ay binibigyan din ng mga electromagnet.
Bibliograpiya
- Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Physics 8 / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. - M.: Mnemosyne.
- Peryshkin A.V. Physics 8. - M.: Bustard, 2010.
- Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Physics 8. - M.: Enlightenment.
- Internet portal na "site" ()
- Internet portal na "site" ()
- Internet portal na "class-fizika.narod.ru" ()
Takdang aralin
- Ano ang coil?
- May magnetic field ba ang anumang coil?
- Ilarawan ang pinakasimpleng electromagnet.
Ang gumagalaw na electric charge ay lumilikha ng magnetic field sa nakapalibot na espasyo. Ang daloy ng mga electron na dumadaan sa isang konduktor ay lumilikha ng magnetic field sa paligid ng konduktor. Kung ang isang metal wire ay nasugatan sa mga singsing sa isang baras, pagkatapos ay isang coil ay makukuha. Ito ay lumalabas na ang magnetic field na nilikha ng naturang coil ay may kawili-wili at, pinaka-mahalaga, kapaki-pakinabang na mga katangian.
Bakit lumitaw ang isang magnetic field
Ang mga magnetic na katangian ng ilang mga sangkap, na ginagawang posible upang maakit ang mga bagay na metal, ay kilala mula noong sinaunang panahon. Ngunit ito ay posible upang makakuha ng mas malapit sa pag-unawa sa kakanyahan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito lamang sa maagang XIX siglo. Sa pamamagitan ng pagkakatulad sa mga singil sa kuryente, may mga pagtatangka na ipaliwanag ang mga magnetic effect sa tulong ng ilang mga magnetic charge (dipoles). Noong 1820, natuklasan ng Danish physicist na si Hans Oersted na ang isang magnetic needle ay lumilihis kapag ang isang electric current ay dumaan sa isang conductor malapit dito.
Kasabay nito, natuklasan ng French researcher na si André Ampère na ang dalawang conductor na matatagpuan parallel sa isa't isa ay nagdudulot ng mutual attraction kapag ang isang electric current ay dumaan sa kanila sa isang direksyon at repulsion kung ang mga alon ay nakadirekta sa magkaibang direksyon.
kanin. 1. Ang karanasan ni Ampere sa mga wire na nagdadala ng kasalukuyang. Compass needle malapit sa wire na may current
Batay sa mga obserbasyon na ito, napagpasyahan ni Ampère na ang pakikipag-ugnayan ng kasalukuyang sa isang arrow, ang pagkahumaling (at pagtanggi) ng mga wire at permanenteng magnet sa kanilang mga sarili ay maaaring ipaliwanag kung ipagpalagay natin na ang magnetic field ay nilikha sa pamamagitan ng paglipat ng mga singil sa kuryente. Bukod pa rito, iniharap ni Ampere ang isang matapang na hypothesis, ayon sa kung saan mayroong mga undamped molecular currents sa loob ng substance, na siyang dahilan ng paglitaw ng isang pare-parehong magnetic field. Pagkatapos ang lahat ng magnetic phenomena ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga gumagalaw na singil sa kuryente, at walang mga espesyal na magnetic charge na umiiral.
Ang modelo ng matematika (teorya), sa tulong kung saan naging posible upang kalkulahin ang magnitude ng magnetic field at ang lakas ng pakikipag-ugnayan, ay binuo ng English physicist na si James Maxwell. Mula sa mga equation ni Maxwell, na pinagsama ang mga electrical at magnetic phenomena, sinundan nito na:
- Ang magnetic field ay lumitaw lamang bilang isang resulta ng paggalaw ng mga singil sa kuryente;
- Ang isang pare-parehong magnetic field ay umiiral sa mga natural na magnetic na katawan, ngunit sa kasong ito, ang sanhi ng field ay ang patuloy na paggalaw ng mga molekular na alon (vortices) sa masa ng bagay;
- Ang isang magnetic field ay maaari ding likhain gamit ang isang alternating electric field, ngunit ang paksang ito ay tatalakayin sa aming mga susunod na artikulo.
Ang magnetic field ng isang coil na may kasalukuyang
Ang isang metal wire na sugat sa mga singsing sa anumang cylindrical rod (wooden, plastic, atbp.) ay isang electromagnetic coil. Ang wire ay dapat na insulated, iyon ay, natatakpan ng ilang uri ng insulator (lacquer o plastic braid) upang maiwasan ang pag-short ng mga katabing liko. Bilang resulta ng kasalukuyang daloy, ang mga magnetic field ng lahat ng mga liko ay nagdadagdag at lumalabas na ang kabuuang magnetic field ng kasalukuyang-carrying coil ay magkapareho (ganap na katulad) sa magnetic field ng isang permanenteng magnet.
kanin. 2. Magnetic field ng coil at permanenteng magnet.
Sa loob ng coil, ang magnetic field ay magiging pare-pareho, tulad ng sa isang permanenteng magnet. Mula sa labas, ang mga linya ng magnetic field ng isang kasalukuyang coil ay maaaring makita gamit ang mga pinong metal filing. Ang mga linya ng magnetic field ay sarado. Sa pamamagitan ng pagkakatulad sa isang magnetic compass needle, ang isang coil na may kasalukuyang ay may dalawang pole - timog at hilaga. Ang mga linya ng puwersa ay lumalabas sa north pole at nagtatapos sa timog.
Para sa mga coils na may kasalukuyang, may mga karagdagang, hiwalay na mga pangalan na ginagamit depende sa application:
- Inductor, o simpleng - inductance. Ang termino ay ginagamit sa radio engineering;
- Throttle(throssel - regulator, limiter). Ginamit sa electrical engineering;
- Solenoid. Ang tambalang salitang ito ay nagmula sa dalawang salitang Griyego: solen - channel, pipe at eidos - katulad). Ito ang pangalan ng mga espesyal na coils na may mga core na gawa sa mga espesyal na magnetic alloys (ferromagnets), na ginagamit bilang mga electromechanical na mekanismo. Halimbawa, sa mga starter ng kotse, ang retractor relay ay isang solenoid.
kanin. 3. Inductors, choke, solenoid
Enerhiya ng magnetic field
Sa isang coil na may kasalukuyang, ang enerhiya ay naka-imbak mula sa isang mapagkukunan ng kapangyarihan (baterya, nagtitipon), na kung saan ay mas malaki, mas malaki ang kasalukuyang I at ang halaga L, na tinatawag na inductance. Ang enerhiya ng magnetic field ng isang coil na may kasalukuyang W ay kinakalkula gamit ang formula:
$$ W = (( L*I^2)\higit sa 2 ) $$
Ang formula na ito ay kahawig ng formula para sa kinetic energy ng isang katawan. Ang inductance ay katulad ng masa ng katawan, at ang kasalukuyang ay katulad ng bilis ng katawan. Ang magnetic energy ay proporsyonal sa parisukat ng kasalukuyang, bilang kinetic energy proporsyonal sa parisukat ng bilis.
Upang kalkulahin ang halaga ng inductance ng coil, mayroong sumusunod na formula:
$$ L = μ *((N^2*S)\over l_k) $$
Ang N ay ang bilang ng mga pagliko ng coil;
S ay ang cross-sectional area ng coil;
l hanggang - ang haba ng likid;
μ - magnetic permeability ng core material - isang reference na halaga. Ang core ay isang metal rod na inilagay sa loob ng coil. Pinapayagan ka nitong makabuluhang taasan ang magnitude ng magnetic field.
Ano ang natutunan natin?
Kaya, natutunan namin na ang magnetic field ay lumitaw lamang bilang isang resulta ng paggalaw ng mga singil sa kuryente. Ang magnetic field ng isang coil na may kasalukuyang ay katulad ng magnetic field ng isang permanenteng magnet. Ang enerhiya ng magnetic field ng coil ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan ng pag-alam sa kasalukuyang lakas I at ang inductance L.
Pagsusulit sa paksa
Pagsusuri ng Ulat
Average na rating: 4 . Kabuuang mga rating na natanggap: 52.
Gumuhit tayo ng bilog na radius R, kasabay ng average na magnetic line ng annular coil (Fig. 3-11), na may pantay na ipinamamahagi na paikot-ikot, na binubuo ng ɯ lumiliko.
Kabuuang kasalukuyang tumatagos sa ibabaw na nililimitahan ng mean magnetic line, Σ ako = akoɯ
Dahil sa mahusay na proporsyon, ang lakas ng field H sa mga puntong matatagpuan sa gitnang magnetic line, ay magiging pareho.
lakas ng magnetizing
F M = Hl = H 2πR
Ayon sa kabuuang kasalukuyang batas
akoɯ = Hl.
Lakas ng magnetic field sa gitnang magnetic line (axial line) ng annular coil
H= akoɯ : l
kanin. 3-11. Ring coil.
at ang magnetic induction
B = μ aH = μ a(akoɯ/l)
Isinasaalang-alang ang magnetic induction sa axial line ng annular coil na katumbas ng average na halaga nito (na katanggap-tanggap kapag R 1 - R 2 < R 1), Sumulat tayo ng isang expression para sa magnetic flux ng coil:
F = B.S.=μ a((IɯS):l)
kanin. 3-12.
Ang dependence (3-20) ay katulad ng Ohm's law para sa isang electric circuit at samakatuwid ay tinatawag na Ohm's law para sa isang magnetic circuit; dito Ф - magnetic flux ay katulad ng kasalukuyang; F M- n. kasama. katulad ng e. d.s, a R M- ang paglaban ng magnetic circuit - ang magnetic circuit - ay katulad ng paglaban ng electrical circuit. Ang magnetic circuit dito ay dapat na maunawaan bilang isang magnetic circuit - isang core kung saan, sa ilalim ng pagkilos ng n. kasama. saradong magnetic flux.
Ang cylindrical coil (fig. 3-12) ay maaaring ituring bilang bahagi ng isang annular coil na may walang katapusang laki.
na may paikot-ikot na matatagpuan lamang sa isang bahagi ng core, ang haba nito ay katumbas ng haba ng coil. Ang lakas ng field at magnetic induction sa axial line sa gitna ng coil ay tinutukoy ng parehong mga formula tulad ng para sa annular coil. Ngunit para sa isang cylindrical coil, ang mga formula na ito ay tinatayang. Maaari silang magamit upang matukoy H at AT sa loob ng isang mahabang coil, ang haba nito ay mas malaki kaysa sa diameter nito.
Artikulo sa paksa Magnetic field ng isang coil na may kasalukuyang