Site Loader

2. Магнитное поле. Магнитная индукция, напряженность магнитного поля. Понятие об электромагнитном поле.

Природа магнитного поля была выяснена Эрстедом, который в 1820 году показал, что вокруг проводника с током образуется магнитное поле, направление которого определяется правилом «буравчика». Ампер изучил зависимость силы взаимодействия между проводниками с током от их конфигураций, установив закон, получивший его имя. Так, два параллельных проводника с токами, текущими в одном направлении, взаимодействуют с силой, приходящейся на единицу длины:

где = 4.10-7 Гн/м — абсолютная магнитная проницаемость вакуума, I1 и I2 -токи, текущие в проводниках, а г — расстояние между проводниками. Эта формула используется для установления основной электрической единицы системы Си — силы тока (Ампер). При силе тока в один ампер два проводника, расположенные на расстоянии один метр друг от друга взаимодействуют с силой 2 10

-7 Ньютона на один метр. Проводники с противоположно направленными токами отталкиваются. В определенном смысле формула (9) является аналогом закона Кулона.

Таким образом, можно дать определение, что магнитным полем называется особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие электрических токов или движущихся электрических зарядов.

Магнитное поле можно обнаружить с помощью магнитной стрелки, на которую будет действовать в магнитном поле пара сил. Магнитную стрелку можно заменить рамкой с током. Она характеризуется величиной магнитного момента: pm = I.S, равного произведению силы тока в рамке I на площадь рамки S. Магнитный момент — вектор, направление которого определяется по правилу правого винта. В магнитном поле на рамку с током действует пара сил, стремящаяся установить магнитный момент рамки по направлению внешнего магнитного поля. В соответствии с этим вводят силовую характеристику магнитного поля В, называемую

индукцией магнитного поля, которая равна отношению максимального момента пары сил, действующих на рамку с током в магнитном поле к магнитному моменту этой рамки рm:

Измеряется величина магнитной индукции в Теслах. Тл = Н.м/А.м2.

В веществе (магнетике) магнитная индукция изменяет свое значение: В=

Во, где — относительная магнитная проницаемость, В0 — магнитная индукция поля в вакууме. Величина Н = В/называется напряженностьюмагнитного поля. Найти магнитное поле, создаваемое любой конфигурацией проводников, позволяет закон Био-Савара- Лапласа. Так магнитная индукция поля, создаваемого бесконечным проводником с током, равняется :

Направление вектора индукции определяется правилом «буравчика» и совпадает с направлением касательной к окружности радиуса г, перпендикулярной вектору тока. В центре кругового проводника с током индукция равна:

В катушке индуктивности, содержащей N витков с током, длиной l, индукция равна:

где n — число витков на единицу длины катушки.

На электрический заряд, движущийся в магнитном поле со скоростью v, действует сила, называемая силой Лоренца. Численное значение этой силы равно: Fл = qvBsina, где a — угол между направлением скорости v и индукции магнитного поля В. Если разложить вектор скорости заряженной частицы на две составляющие — по направлению магнитного поля и перпендикулярно к нему, то можно видеть, что траектория движения частицы будет представлять собой винтовую линию.

На проводник с током в магнитном поле действует сила, называемая силой Ампера. Природа этой силы такая же, как и у силы Лоренца. Абсолютное значение этой силы равно: F = BIlsina, где I — ток в проводнике, 1 — длина проводника, a — угол между направлением силы тока в проводнике и вектором магнитной индукции В. Направление действия силы Ампера определяется правилом левой руки: левую руку нужно расположить так, чтобы силовые линии магнитного поля входили в ладонь, четыре пальца указывали направление силы тока, а отогнутый большой палец укажет направление действия силы.

Потоком вектора магнитной индукции В через площадь S называется интеграл от нормальной составляющей вектора В по площади S:

Поток измеряется в Веберах: Вб = Тл м .

Если поле В однородное, то индуктивность выходит из-под интеграла и поток равен: Фв = BScos a, где a — угол между вектором В и нормалью к плоскости контура, а S — площадь контура.

Английский физик М.Фарадей в 1831 году открыл закон, который носит его имя. Суть закона сводится к тому, что при всяком изменении магнитного потока в контуре, охватывающем площадь S, возникает электродвижущая сила магнитной индукции, равная скорости изменения потока, взятой с обратным знаком.

Знак минус выражает собой правило Ленца и является следствием закона сохранения энергии.

Таким образом, можно утверждать, что изменение магнитного поля вызывает появление электрического поля. Если контур реальный, т.е. представлен в виде проводника, то в нем будет протекать ток, порождающий магнитное поле, которое согласно правилу Ленца будет препятствовать изменениям вызвавшего его появление магнитного поля.

Частным случаем электромагнитной индукции является возникновение электродвижущей силы в контуре при изменении силы тока в этом же контуре. Магнитный поток, создаваемый в контуре, прямо пропорционален протекающему по нему току: Ф = LI, где L -индуктивность контура.

Индуктивность зависит от размера и формы контура и магнитной проницаемости среды. Единицей индуктивности является Генри.

При изменении силы тока в контуре изменяется магнитный поток, пронизывающий этот контур, что приводит к возникновению электродвижущей силы самоиндукции:

В результате самоиндукции изменение силы тока в цепи происходит не мгновенно. Поэтому, в частности, при размыкании любой реальной цепи возникает искра или дуга на контактах выключателя. Для соленоида, имеющего N витков на длине 1 и площадь поперечного сечения S, индуктивность равна: L = , т.е. зависит от геометрии катушки иотносительной магнитной проницаемости материала, из которого изготовлен сердечник.

Одним из проявлений электромагнитной индукции является возникновение замкнутых индукционных токов (токи Фуко) в сплошных проводящих телах: металлических деталях, растворах электролитов, биологических тканях.

Вихревые токи образуются при перемещении проводящего тела в магнитном поле, при изменении со временем индукции поля, а также при совокупном действии обоих факторов. Сила вихревых токов зависит от электрического сопротивления тела и, следовательно, от удельного сопротивления и размеров, а также от скорости изменения магнитного потока.

В физиотерапии разогревание отдельных частей тела человека вихревыми токами назначается как лечебная процедура, называемая индуктотермией.

Единая теория электромагнитного поля была создана английским физиком Д.К.Максвеллом. В основу своей теории он положил гипотезу о том, что всякое переменное электрическое поле порождает вихревое магнитное поле. Переменное электрическое поле было названо Максвеллом током смещения, так как оно, подобно обычному току, вызывает магнитное поле.

Чтобы найти выражение для силы тока смещения, можно рассмотреть прохождение переменного тока по цепи, в которую включен конденсатор с диэлектриком. В проводниках это обычный ток проводимости 1

пр, обусловленный изменением заряда на обкладках конденсатора. Можно предположить, что ток проводимости замыкается в конденсаторе током смещения Iсм, причем Iсм = Iпр = dq/dt. Заряд на обкладках конденсатора

q = CU = .

Тогда сила тока смещения :

Так как электрическое поле конденсатора однородно, то разделив силу тока на площадь пластин, получим выражение для плотности тока смещения:

Из данного выражения следует, что ток смещения направлен в сторону dE/dt. Например, при увеличении напряженности электрического поля -вдоль Е.

Магнитное поле токов смещения было экспериментально обнаружено В.К. Рентгеном.

Из основных уравнений теории Максвелла следует, что возникновение какого-либо поля, электрического или магнитного, в некоторой точке пространства влечет за собой целую цепь взаимных превращений: переменное электрическое поле порождает магнитное, а изменение магнитного поля порождает поле электрическое. Так образуется единое электромагнитное поле.

Теорема Ампера (об эквивалентности магнитного поля тока и магнитного листка)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 8 января 2014; проверки требуют 3 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 8 января 2014; проверки требуют 3 правки.

Теорема Ампера — теорема об эквивалентности магнитного поля тока и магнитного листка.

До открытия магнитного поля порождаемого токами считалось, что источником поля являются особые субстанции — северного и южного магнетизма, взаимодействующие по закону Кулона. Однако магнитные заряды не были найдены. Ампер выдвинул гипотезу, согласно которой единственным источником магнитного поля должны являться токи. К обычным — макроскопическим токам Ампер добавил молекулярные токи. Впоследствии было выяснено, что это движущиеся электроны и ядра. Таким образом, была сформулирована теорема Ампера, связывающая несуществующие магнитные заряды и магнитное поле.[1]

Так называемые магнитные листки — это слои фиктивных магнитных диполей, образующих двойной магнитный слой. Следует отметить, что магнитные диполи являются неразрывными. Кроме того магнитные диполи можно считать элементарными контурами с током.

[2]

Суть теоремы заключалась в следующем: Пусть по замкнутому контуру на поверхности S течет ток I. Тогда можно разбить поверхность на сколь угодно малые участки dS и представить, что по каждому участку текут свои токи I. В силу суперпозиции Магнитное поле, создаваемое такими токами эквивалентно полю создаваемому общим контуром S. С другой стороны каждый контур эквивалент магнитного диполя со своим дипольным моментом. То есть поле можно рассматривать как порождаемое попарно связанными магнитными зарядами.[3]

  1. ↑ Сивухин — общий курс физики Т.3. Электричество и магнетизм М.: Наука — 1977г. — 688с.
  2. ↑ И.Е. Тамм — Электричество. М: ФизМатЛит 2003г. — 615с.
  3. ↑ Ампера Теорема

Постоянный магнит — Википедия

Ферритовые магниты

Постоя́нный магни́т — изделие из магнитотвёрдого материала с высокой остаточной магнитной индукцией, сохраняющее состояние намагниченности в течение длительного времени. Постоянные магниты изготавливаются различной формы и применяются в качестве автономных (не потребляющих энергии) источников магнитного поля.

История развития магнитных материалов[править | править код]

Постоянные магниты, изготовленные из магнетита, применялись в медицине с древнейших времен. Царица Египта Клеопатра носила магнитный амулет. В древнем Китае в «Императорской книге по внутренней медицине» затрагивался вопрос применения магнитных камней для коррекции в теле энергии Ци — «живой силы». В более поздние времена о благотворном влиянии магнитов высказывались великие врачи и философы: Аристотель, Авиценна, Гиппократ. В средние века придворный врач Гилберт, опубликовавший сочинение «О магните», лечил от артрита королеву Елизавету I при помощи постоянного магнита. Русский врач Боткин прибегал к методам магнитотерапии.

Первым искусственным магнитным материалом стала углеродистая сталь, закалённая на структуру мартенсита и содержащая около 1,2—1,5 % углерода. Магнитные свойства такой стали чувствительны к механическим и температурным воздействиям. В ходе эксплуатации постоянных магнитов на её основе наблюдалось явление «старения» магнитных свойств стали.

The energy product of major class of Permanent Magnets.svg

Легирование такой стали вольфрамом и хромом до 3 %, а позднее кобальтом до 6 % совместно с хромом до 6 % позволило доктору Хонда из Тохокского университета создать новый тип стали — КS — с высокой намагниченностью и значительной коэрцитивной силой. Для получения высоких магнитных свойств сталь подвергалась определённой термической обработке. Высокая остаточная индукция у магнитов из сталей KS достигалась уменьшением размагничивающего фактора. Для этого часто магниты выпускались удлинённой, подковообразной формы.

Исследования магнитных свойств сплавов показали, что они в первую очередь зависят от микроструктуры материала. В 1930 году был достигнут качественный скачок в получении новой микроструктуры твердеющих сплавов, и в 1932 году за счёт легирования стали KS никелем, алюминием и медью доктор Т. Мискима получил сталь МК.

Это значительный шаг в разработке ряда сплавов, получивших позднее общее название Альнико (по российским стандартам ЮНДК).

Существенный прорыв в этой области произвели в 1930-х годах японские ученые, доктор Ёгоро Като и доктор Такэси Такэи из Токийского технологического института. Замещение в составе магнетита части оксида двухвалентного железа на оксид кобальта при синтезе феррита по керамической технологии привела к созданию твёрдого раствора кобальтого и железного ферритов. Коэрцитивная сила данного типа феррита достигла 48—72 кА/м (600—900 Э). В Японии коммерческие ферритовые магниты появились приблизительно в 1955 году, в России — в середине 1960-х. Бариевые ферриты постепенно модифицировались в стронциевые, так как последние оказались более технологичными (не требовали очень точной регулировки температуры спекания и экологически были более безопасными). В составе ферритовых магнитов содержится 85—90 % оксида железа, который является отходом металлургической отрасли (с установки регенерации травильных хлоридных растворов Рутнера), что значительно удешевило производство.

Следующий значительный технологический прорыв произошел в лаборатории U.S. Air Force Material Research, где было найдено интерметаллическое соединение самария с кобальтом (SmCo5) с большой константой магнитокристаллической анизотропии. Постоянный магнит, изготовленный из такого материала, позволил достигнуть свойств (ВН)макс = 16—24 мегаГаусс-Эрстедах (МГсЭ), а на соединении Sm2Co17 — 32 МГсЭ, коэрцитивная сила была повышена до 560—1000 кА/м. Магниты из SmCo производятся промышленностью с 1980-х годов. В это же время было обнаружено соединение Nd2Fe14B. Магниты из этого материала появились и в Японии, и в США одновременно в середине 1980-х годов, но технология их производства разнилась. В Японии производство организовывалось по типу магнитов SmCo: производство порошка из литого сплава, затем прессование в магнитном поле и спекание. В США был принят meltspinning process: сначала производится аморфный сплав, затем он измельчается, и изготавливается композиционный материал. Магнитный порошок связывается резиной, винилом, нейлоном или другими пластиками в композиционную массу, которую прессуют (инжектируют) или каландруют в изделия. Магниты из композиционного материала имеют по сравнению со спечёнными несколько более низкие свойства, однако не требуют гальванических покрытий, легко обрабатываются механически, зачастую имеют красивый внешний вид, будучи окрашенными в различные цвета. Магниты из Nd2Fe14B появились на рынке постоянных магнитов в 1990-х годах и очень быстро достигли на спечённых образцах энергии в 50 МгсЭ (400 кДж/м3). Этот материал быстро вытеснил другие, в первую очередь — в миниатюрной электронике.

Свойства магнита определяются характеристиками размагничивающего участка петли магнитного гистерезиса материала магнита: чем выше остаточная индукция Br и коэрцитивная сила Hc, тем выше намагниченность и стабильность магнита.

Индукция постоянного магнита Bd не может превышать Br: равенство Bd = Br возможно лишь в том случае, если магнит представляет собой замкнутый магнитопровод, то есть не имеет воздушного промежутка, однако постоянные магниты, как правило, используются для создания магнитного поля в воздушном (или заполненном другой средой) зазоре, в этом случае Bd < Br, величина разности зависит от формы магнита и свойств среды.

Схематичное изображение линий магнитного поля у магнитов различной формы:

  • The energy product of major class of Permanent Magnets.svg

    цилиндрический или прямоугольный магнит

  • The energy product of major class of Permanent Magnets.svg

    подковообразный магнит

  • The energy product of major class of Permanent Magnets.svg

    кольцеобразный магнит

  • The energy product of major class of Permanent Magnets.svg

    дискообразный магнит

Схематичное изображение линий магнитного поля при взаимодействий двух магнитов в зависимости от расположения их полюсов (одинаковые полюса отталкиваются, разные — притягиваются):

The energy product of major class of Permanent Magnets.svg

Для производства постоянных магнитов обычно используются следующие материалы:[1]

Получают путём прессования и(или) спекания порошка оксидов железа с оксидами других металлов и представляет собой керамику.

бариевые и стронциевые магнитотвердые ферриты

Имеют состав Ba/SrO·6 Fe2O3 и характеризуются высокой устойчивостью к размагничиванию в сочетании с хорошей коррозионной стойкостью. Несмотря на низкие по сравнению с другими классами магнитные параметры и высокую хрупкость, благодаря низкой стоимости магнитотвердые ферриты наиболее широко применяются в промышленности.

неодимовые магниты NdFeB (неодим-железо-бор)

Редкоземельные магниты, изготавливаемые прессованием или литьем из интерметаллида Nd2Fe14B. Преимуществами неодимовых магнитов являются высокие магнитные свойства (Br, Hc и (BH)max), а также невысокая стоимость. В связи со слабой коррозионной устойчивостью обычно покрываются медью, никелем или цинком.

самариевые магниты SmCo (самарий-кобальт)

Изготавливаются методом порошковой металлургии из композиционного сплава SmCo5/Sm2Co17 и характеризуются высокими магнитными свойствами, отличной коррозионной устойчивостью и хорошей стабильностью параметров при температурах до 350 °C, что обеспечивает им преимущества на высоких температурах перед магнитами NdFeB. По магнитной составляющей мощнее ферритовых, но слабее неодимовых магнитов. В состав некоторых марок самариевых магнитов кроме основных элементов — самария и кобальта могут входить и другие добавки: железо, медь, эрбий, гадолиний, цирконий, цериевый мишметалл.

  • Магниты из сплавов металлов (литые магниты)

Отличаются механической стойкостью. В зависимости от марки и технологии изготовления могут иметь столбчатую, равноосную и монокристаллическую структуру.

магниты из сплава альнико (российское название ЮНДК)

Разработаны в 1930-х годах. Изготавливаются на основе сплава Al-Ni-Co-Fe. К их преимуществам можно отнести высокую температурную стабильность в интервале температур до 550 °C, высокую временну́ю стабильность параметров в сочетании с большой величиной коэрцитивной силы, хорошую коррозионную устойчивость. Важным фактором в пользу их выбора может являться значительно меньшая стоимость по сравнению с магнитами из Sm-Co.

магниты из сплава ални
магниты из сплава FeCoCr
магниты из сплавов драгметаллов

Высокими магнитными свойствами и способностью к деформации обладают сплавы кобальтоплатиновые, железоплатиновые, железопалладиевые сплавы[2].

  • Полимерные постоянные магниты (магнитопласты)

Изготавливаются из смеси магнитного порошка и связующей полимерной компоненты (например резины, винила). Достоинством магнитопластов является возможность получения сложных форм изделий с высокой точностью размеров, низкая хрупкость, а также высокая коррозионная устойчивость в сочетании с большой величиной удельного сопротивления и малым весом.

Магнитная мешалка The energy product of major class of Permanent Magnets.svg Дугообразный и плоский демонстрационные магниты. Северный полюс магнита окрашен в синий цвет, южный — в красный

Для применений при обычных температурах самые сильные постоянные магниты делаются из сплавов, содержащих неодим. Они используются в таких областях, как магнитно-резонансная томография, сервоприводы жёстких дисков и создание высококачественных динамиков, а также ведущей части двигателей авиамоделей.

Постоянные магниты на уроках физики обычно демонстрируются в виде подковы, полюса которой окрашены в синий и красный цвет.

Отдельные шарики и цилиндры с сильными магнитными свойствами используются в качестве хай-тек украшений/игрушек — они без дополнительных креплений собираются в цепочки, которые можно носить как браслет. Также в продаже есть конструкторы, состоящие из набора цилиндрических магнитных палочек и стальных шариков. Из них можно собирать множество конструкций, в основном фермового типа.

Кроме того, существуют гибкие плоские магниты на полимерной основе с магнитными добавками, которые используются например, для изготовления декоративных магнитов на холодильники, оформительских и прочих работ. Выпускаются в виде лент и листов, обычно с нанесённым клеевым слоем и плёнкой, его защищающей. Магнитное поле у такого плоского магнита полосатое — с шагом около двух миллиметров по всей поверхности чередуются северные и южные полюса. Полимерная магнитная лента находится также внутри резинового уплотнителя дверок бытовых холодильников, тем самым одновременно равномерно уплотняя и удерживая дверки в закрытом положений[3].

Для дополнительного чтения:

определение, источники и графическое отображение

Понятие магнитного поляЧтобы понять происхождение поля и его характеристики, необходимо иметь представление о многих природных явлениях. Если по-простому, то это явление — специальная форма материи, создаваемая магнитами. Причем источниками магнитного поля могут быть реле, генераторы тока, электродвигатели и др.

Немного истории

Источники магнитного поляПрежде чем уходить вглубь истории, стоит узнать определение магнитного поля: МП — это силовое поле, которое воздействует на движущиеся электрические заряды и тела. Что касается явления магнетизма, то оно уходит корнями в глубокое прошлое, к временам расцвета цивилизаций Малой Азии. Именно на их территории, в Магнезии, были найдены горные породы, которые притягивались друг к другу. Их назвали в честь местности, откуда они произошли.

Однозначно сложно сказать, кто открыл понятие магнитного поля. Однако в начале XIX века Х. Эрстэд проводил эксперимент и выявил, что если магнитную стрелку расположить возле проводника и пустить по нему ток, то стрела начнет отклоняться. Если же берется рамка с током, то на ее поле воздействует внешнее поле.

Касательно современных вариантов, магниты, которые используют при производстве различных товаров, могут оказывать влияние на работу электронных сердечных стимуляторов и других устройств в кардиологии.

Стандартные железные и ферритовые магниты почти не вызывают проблем, так как характеризуются небольшой силой. Однако относительно недавно появились более сильные магниты — сплавы неодима, бора и железа. Они ярко-серебристые и их поле очень сильно. Их применяют в таких сферах промышленности:

  • Швейная.
  • Пищевая.
  • Станкостроительная.
  • Космическая и т. д.

Определение понятия и графическое отображение

Магниты, которые представлены в виде подковы, имеют два конца — два полюса. Именно в этих местах проявляются наиболее выраженные притягивающие свойства. Если магнит подвесить на веревочке, то один конец всегда будет тянуться к северу. На этом принципе основана работа компаса.

Определение понятия магнитного поля Магнитные полюса могут взаимодействовать друг с другом: одноименные отталкиваются, разноименные притягиваются. Вокруг этих магнитов возникает соответствующее поле, которое похоже на электрическое. Стоит упомянуть, что определить магнитное поле органами чувств человека невозможно.

Магнитное поле и его характеристики нередко отображают в виде графиков, при помощи индукционных линий. Термин означает, что существуют линии, касательные которых сходятся с вектором магнитной индукции. Этот параметр состоит в свойствах МП и служит определяющим фактором его мощности и направления.

Если поле сверхинтенсивное, то линий будет гораздо больше.

Понятие магнитного поля в виде изображения:

Графическое отображение магнитного поля

У прямых проводников с электрическим током существуют линии в виде концентрической окружности. Их центральная часть будет размещена на осевой линии проводника. Магнитные линии направляются согласно правилу буравчика: режущий элемент ввинчивают таким образом, чтобы он был указан в сторону тока, а ручка бы указывала на направление линий.

Поле, которое создается одним источником, может иметь разную мощность в различных средах. Все благодаря магнитным параметрам среды, а конкретнее, абсолютной магнитопроницаемости, которую измеряют в Генри на метр (г/м). Другие параметры полей — это магнитная постоянная — полная вакуумная проницаемость, и относительная постоянная.

Проницаемость, напряженность и индукция

Проницаемость — безразмерное значение. Среды, которые имеют проницаемость меньше единицы, именуются диамагнитными. В них поле не мощнее, чем в вакууме. К таким элементам относят воду, поваренную соль, висмут, водород. Вещества с проницаемостью выше единицы называют парамагнитными. К ним можно отнести:

  • Воздух.
  • Литий.
  • Магний.
  • Натрий.

Показатель магнитной проницаемости диамагнетиков и парамагнетиков не зависит от такого фактора, как напряжение наружного поля. Проще говоря, эта величина постоянна для конкретной среды.

Проницаемость магнитного поля К отдельной группе причисляют ферромагнетики. Их магнитопроницаемость может быть равна отметке в несколько тысяч. Такие вещества способны активно намагничиваться и увеличивать поле. Ферромагнетики широко распространены в электротехнике.

Специалисты изображают взаимосвязанность напряженности наружного поля и магнитной индукции ферромагнитов при помощи кривой намагничивания, т. е. графиков. Там, где изгибается график кривой, уменьшается скорость увеличения индукции. После изгиба, при достижении определенного показателя, появляется насыщение и кривая немного приподнимается, приближаясь к значениям прямой. В этом месте происходит рост индукции, но довольно-таки небольшой. Подводя итог, можно сказать, что график отношений напряженности с индукцией — предмет непостоянный, и что проницаемость элемента зависит от внешнего поля.

Напряженность полей

Еще одной немаловажной характеристикой МП называют напряженность, которая используется наряду с вектором индукции. Это определение — векторный параметр. Он определяет интенсивность внешнего поля. Объяснить мощные поля у ферромагнетиков можно наличием в них небольших элементов, которые представляются малыми магнитами.

Напряженность магнитного поля

Если ферромагнитный компонент не имеет магнитного поля, то у него могут отсутствовать магнитные свойства, потому что поля доменов будут иметь различную ориентацию. Рассматривая характеристики, можно поместить ферромагнетик во внешнее МП, например, в катушку с током, в это время домены изменят свое положение по направлению поля. А вот если наружное МП слишком слабое, то переворачивается лишь небольшое количество доменов, которое близко к нему.

По мере того как внешнее поле будет наращивать свои силы, все большее число доменов начнет поворачиваться по его направлению. Как только все домены повернутся, появится новое определение — магнитное насыщение.

Перемены поля

Кривая намагничивания не сходится с кривой размагничивания в тот момент, когда сила тока возрастает до своего насыщения в катушке с ферромагнетиком. Иное происходит с нулевой напряженностью, т. е. магнитная индукция будет содержать другие показатели, которые именуются остаточной индукцией. Если индукция отстает от намагничивающей силы, то это называют гистерезисом.

Чтобы добиться абсолютного размагничивания сердечника ферромагнетика в катушке, необходимо дать ток обратного направления, создавая тем самым нужную напряженность.

Перемены магнитного поляРазличные ферромагнитные элементы нуждаются в разных отрезках. Чем он больше такой отрезок, тем больше энергии необходимо для размагничивания. Когда компонент полностью размагнитится, он достигнет состояния, которое называют коэрцитивной силой.

Если и дальше увеличивать ток в катушке, то в один момент индукция опять достигнет состояния насыщения, но уже с другим положением линий. При размагничивании в другую сторону появляется остаточная индукция. Это может пригодиться при производстве постоянного магнита. Детали, которые имеют хорошую способность к перемагничиванию, применяются в машиностроении.

Правила Ленца, левой и правой руки

По закону левой руки можно без проблем узнать направление тока. Так, при установке руки, когда в ладонь впускаются магнитные линии и 4 пальца показывают на направление тока в проводнике, большой палец покажет направленность силы. Такая сила будет направлена перпендикулярно току и вектору индукции.

Проводник, перемещающийся в МП, называется прообразом электрического двигателя, когда электроэнергия превращается в механическую. Когда проводник движется в МП, внутри него вызывается электродвижущая сила, имеющая показатели, пропорциональные индукции, используемой длине и скорости передвижения. Это соотношение именуется электромагнитной индукцией.

Правила ЛенцаДля определения направления ЭДС используют правило правой руки: ее тоже располагают таким образом, чтобы в ладошку проникали линии, при этом пальцы покажут, куда направлена индуктированная ЭДС, а большой палец направит на перемещение проводника. Проводник, который двигается в МП под воздействием механической силы, считается упрощенным вариантом электрогенератора, где механическая энергия превращается в электрическую.

Когда магнит вводится в катушку, происходит повышение магнитного потока в контуре, а МП, которое создается индуцируемым током, направляется против увеличения роста магнитного потока. Чтобы определить направление, нужно смотреть на магнит со стороны северного поля.

Если проводник способен создавать сцепление потоков при прохождении через него электричества, то это называется индуктивностью проводника. Такая характеристика относится к основным, когда упоминают электрические цепи.

Поле Земли

Сама планета Земля представляет собой один большой магнит. Ее окружает сфера, где преобладают магнитные силы. Немалая часть научных исследователей утверждает, что магнитное поле Земли возникло из-за ядра. Оно имеет жидкостную оболочку и твердый внутренний состав. Так как планета вращается, то в жидкой части появляются бесконечные течения, а движение электрозарядов создает вокруг планеты поле, которое служит защитным барьером от вредных космических частиц, например, от солнечного ветра. Поле изменяет направление частиц, отправляя их вдоль линий.

Магнитное поле Земли

Землю называют магнитным диполем. Южный полюс располагается на географическом Северном, а Северный МП, наоборот, на Южном географическом. В действительности полюса не совпадают не только по месторасположению. Дело в том, что магнитная ось наклоняется по отношению к вращательной оси планеты на 11,6 градуса. Из-за такой небольшой разницы появляется возможность использовать компас. Стрелка прибора в точности укажет на Южный магнитный полюс и немного с искажением — на Северный географический. Если бы компас существовал 730 тысяч лет назад, он бы направлял и на магнитный, и на обычный Северный полюс.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *