Направление силы Ампера – кратко правило для определения направления действия

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 237.

Обновлено 12 Января, 2021

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 237.

Обновлено 12 Января, 2021

Опыты показывают, что на проводник с током, помещенный в магнитное поле, со стороны этого поля действует сила, называемая силой Ампера (по имени физика, открывшего ее). Поговорим о направлении силы Ампера.

Закон и сила Ампера

После того как в середине XIX в. Х. Эрстед открыл, что вокруг проводника появляется магнитное поле, многие исследователи стали изучать это явление. Выяснилось, что магнитное поле оказывает силовое действие не только на стрелку компаса, но и на проводник с электрическим током. Однако направление силы, с которой поле действует на проводник, не совпадало по направлению ни с направлением тока в проводнике, ни с направлением вектора магнитной индукции.

Наиболее глубокое исследование силы взаимодействия магнитного поля с электрическим током провел А. Ампер.

Рис. 1. А. Ампер.

Он установил закон, впоследствии названный его именем:

$$F= I |\overrightarrow B| Δl sin \alpha,$$

где:

• $F$ — модуль силы, действующей на проводник;
• $Δl$ — длина проводника;
• $I$ — величина тока в проводнике;
• $\overrightarrow B$ — вектор магнитной индукции;
• $\alpha$ — угол между линиями магнитного поля и направлением тока в проводнике.

Сила, определяемая законом Ампера, также носит имя этого исследователя.

В дальнейшем оказалось, что в основе силы Ампера лежит действие магнитного поля на движущиеся заряды. Если носитель заряда двигается в магнитном поле, то со стороны этого поля на него начинает действовать сила Лоренца. В проводнике множество носителей заряда, и силы Лоренца, действующие на каждый из них, складываются в силу Ампера.

Правило левой руки

В отличие от кулоновских сил, которые направлены вдоль силовых линий поля, сила Ампера направлена иначе. Исследования показывают, что ее направление не совпадает ни с направлением линий магнитной индукции, ни с направлением тока в проводнике. Сила Ампера оказывается перпендикулярна обоим этим направлениям.

То есть, если ток в проводнике течет вперед, а магнитное поле направлено справа налево, то сила Ампера будет направлена вертикально вверх, перпендикулярно обоим направлениям. Если направить вектор магнитной индукции вверх (не меняя направление тока вперед), направление силы Ампера также изменится: она будет направлена слева направо. Наконец, если повернуть проводник так, чтобы ток двигался слева направо (вектор магнитной индукции оставить направленным вверх), то сила Ампера всё равно будет направлена перпендикулярно обоим направлениям, спереди назад.

Для определения направления силы Ампера вывели мнемоническое правило левой руки: если четыре вытянутых пальца левой руки указывают направление тока, а вектор магнитной индукции прокалывает ладонь (входит в ладонь), то отставленный большой палец укажет направление силы Ампера.

Рис. 2. Правило левой руки.

Действительно, отставленный большой палец всегда перпендикулярен как остальным четырем пальцам руки, так и направлению «прокола ладони».

При изменении направления движения тока на обратное сила Ампера также поменяет свое направление на обратное. Этим объясняется ориентирующее действие магнитного поля на рамку с током. В двух сторонах рамки ток течет вдоль одной прямой, но в разных направлениях. В результате сила Ампера, порожденная одним и тем же полем, будет также направлена вдоль одной прямой, но в разных направлениях. Следовательно, на рамку начнет действовать вращающий момент, и его действие прекратится лишь тогда, когда прямая действия силы Ампера не окажется в плоскости рамки.

Рис. 3. Ориентирующее действие магнитного поля на рамку.

Что мы узнали?

На проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила Ампера. Ее величина зависит от силы тока, вектора индукции и определяется законом Ампера. Ее направление перпендикулярно и направлению тока в проводнике, и направлению вектора магнитной индукции. Оно определяется специальным мнемоническим правилом левой руки.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 237.

---

А какая ваша оценка?

Фізика «Реферат на тему Сила Ампера»

 

 

 

 

 

 

 

 

                          Реферат

          Тема:  Сила Ампера

 

 

                                              

Учень 9-А класу

                                             Олешківської Гімназії

                                                      Завірюха Олександр

 

 

 

 

Сила Ампера

Сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него проводник с током, называется силой Ампера.

Величина этой силы, действующей на элемент Δl проводника с током I в магнитном поле с индукцией  B⃗  B→ , определяется законом Ампера:

 ΔF=B⋅I⋅Δl⋅sinα ΔF=B⋅I⋅Δl⋅sin⁡α , (1)

где α – угол между направлениями тока и вектора индукции.

Направление силы Ампера можно найти с помощью правила левой руки 

если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца совпадали по направлению с направлением тока, то отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы, действующей на элемент проводника.

Использование этого правила затруднительно лишь в том случае, когда угол α мал. Поскольку, однако, величина B∙sin α представляет собой модуль перпендикулярной проводнику с током компоненты вектора индукции  B⃗ ⊥ B→⊥ (рис. 2), то ориентацию ладони можно определять именно этой компонентой – она должна входить в открытую ладонь левой руки.

Из (1) следует, что сила Ампера равна нулю, если проводник с током расположен вдоль линий магнитной индукции, и максимальна, если проводник перпендикулярен этим линиям.

Закон Ампера выполняется для любого магнитного поля. Предположим, что это поле создается длинным линейным проводником с током 

I₂, параллельным первому проводнику c током I₁ и находящимся на расстоянии r от него. Тогда индукцию магнитного поля в точках расположения первого проводника можно определить (с учетом замены I → I₂) по формуле:

 B=μ0⋅I2π⋅r=μ0⋅I22π⋅r B=μ0⋅I2π⋅r=μ0⋅I22π⋅r .

Подставляя это выражение в (1) и замечая, что в рассматриваемом случае параллельных проводников α = 90°, находим силу, действующую на линейный элемент Δl первого проводника,

 ΔF=μ0⋅I22π⋅r⋅I1⋅Δl=μ0⋅I2⋅I1⋅Δl2π⋅r ΔF=μ0⋅I22π⋅r⋅I1⋅Δl=μ0⋅I2⋅I1⋅Δl2π⋅r . (2)

Совершенно ясно, что точно такое же выражение можно записать для силы, действующей на второй проводник.

Используя правило буравчика (для определения магнитной индукции проводника с током) и правило левой руки (для определения силы, действующей на проводник с током), можно убедиться в том, что если токи в проводниках текут в одинаковых направлениях, то эти проводники притягиваются (рис. 3 а, б), а если в разных – отталкиваются (рис. 4, а, б), что и подтверждается опытом.

           А             рис 3                б

       А         рис 4                  б

Выражение (2) было положено в основу принципа определения единицы силы тока. Если в (2) считать 

I₁ = I₂ = 1 А, r = 1 м, Δl = 1 м, то получим F = 2∙10^-7 Н/м. Другими словами,

если по двум параллельным, бесконечно длинным линейным проводникам, расположенным на расстоянии 1 м друг от друга, текут одинаковые токи в 1 А, то эти токи взаимодействуют с силой 2∙10^-7 Н на каждый метр длины проводников.

Заметим, что единица силы тока – ампер – в СИ принадлежит, наряду с секундой, метром, килограммом, кельвином, молем и канделой, к числу основных единиц измерения физических величин.

Момент сил, действующий на прямоугольную рамку с током

Поместим в однородном магнитном поле с индукцией  B⃗  B→ прямоугольную рамку с током ABCD (рис. 5 а – вид сбоку; рис. 5 б – вид сверху), где обозначим AB = a, AD = b, β – угол между перпендикуляром к рамке и вектором магнитной индукции.

На участки AD и BC магнитное поле действуют с силами, которые меняются от нуля до максимального значения (в зависимости от угла поворота рамки β) и стремятся растянуть рамку (на рис. 5 эти силы не указаны). На участки AB и CD магнитное поле действуют с постоянными силами  F⃗ 1 F→1 и  F⃗ 2 F→2, которые направлены в противоположные стороны (на рис. 5 а силы направлены перпендикулярно плоскости рисунка) и стремятся повернуть рамку вокруг оси OO´. Таким образом, эти силы  F⃗ 1 F→1 и  F⃗ 2 F→2 создают вращающий момент  M=F1⋅l1+F2⋅l2 M=F1⋅l1+F2⋅l2 , где  F1=F2=I⋅B⋅l F1=F2=I⋅B⋅l (угол α = 90°),  l1=l2=AD2sinβ=b2sinβ l1=l2=AD2sin⁡β=b2sin⁡β ,  l=AB=CD=a l=AB=CD=a . Тогда

 M=2F1⋅l1=2I⋅B⋅a⋅b2⋅sinβ=I⋅B⋅a⋅b⋅sinβ=I⋅B⋅S⋅sinβ M=2F1⋅l1=2I⋅B⋅a⋅b2⋅sin⁡β=I⋅B⋅a⋅b⋅sin⁡β=I⋅B⋅S⋅sin⁡β ,

где  S=a⋅b S=a⋅b – площадь рамки.

Момент сил будет максимальным при β = 90° (рамка расположена вдоль линий индукции)

 Mmax=I⋅B⋅S Mmax=I⋅B⋅S . (3)

Отметим, что формула (3) справедлива не только для квадратной рамки, но и для плоской рамки другой формы.

Применение силы Ампера в технике

Электрический двигатель постоянного тока

В электрических двигателях для преобразования электрической энергии в механическую используется действие силы Ампера.

Основными частями электродвигателя постоянного тока (рис. 6) являются индуктор 4, с помощью которого создается постоянное магнитное поле, якорь 3, через обмотки которого пропускается ток, и коллектор 1 с электрическими щетками 2, с помощью которых осуществляется соединение обмоток якоря с источником тока

В простейшей машине постоянного тока индуктор – это постоянный магнит или электромагнит со стальным сердечником. Обмотки электромагнита индуктора называются обмотками возбуждения. Магнит индуктора имеет полюсные наконечники такой формы, что между ними образуется отверстие цилиндрической формы. Между полюсными наконечниками индуктора помещается якорь. Якорь состоит из сердечника – стального цилиндра с пазами, параллельными оси цилиндра, и обмоток, вложенных в пазы сердечника (рис. 7). Выводы каждой обмотки соединены с медными контактами коллектора.

Якорь насажен на ось, концы которой установлены в подшипниках, и может свободно вращаться вокруг этой оси.

Для постоянного вращения рамки с током в магнитном поле необходимо устройство, меняющее направление тока. Такое устройство – коллектор – было изобретено в XIX веке. В простейшем случае он представляет собой два металлических полукольца 1, насаженных на общую с рамкой ось 2, и к которым припаяны провода обмотки 4 (рис. 8). К коллектору с двух противоположных сторон прижимаются щетки 3 из графита или меди; щетки подключаются проводами 5 к источнику постоянного напряжения.

При включении ток проходит через щетки, полукольца и обмотку, в результате чего под действием пары сил Ампера обмотка начинает поворачиваться и поворачивает полукольца коллектора. Когда плоскость обмотки окажется перпендикулярной линиям магнитной индукции, вращающий момент обратится в ноль. Однако это положение обмотка проскакивает по инерции, и с этого момента каждое из полуколец, повернувшись вместе с рамкой, станет прикасаться уже к другой щетке. В результате направление тока в обмотке изменится на противоположное, а возникший после такой смены направления тока вращающий момент будет вынуждать обмотку вращаться в прежнем направлении до тех пор, пока ее плоскость снова не станет перпендикулярной вектору индукции. После этого направление тока в обмотке снова изменится, и она продолжит вращение, и т.д.

Скорость вращения якоря электродвигателя можно регулировать, изменяя силу тока в его обмотках; направление вращения можно изменять, изменяя направление тока в обмотке якоря или индуктора.

Электродвигатель постоянного тока может приводить в движение колеса электровоза, троллейбуса, трамвая, приводить в действие электробритву, магнитофон и другие бытовые электроприборы.

Электроизмерительные приборы

В электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы используется действие магнитного поля на проводник с током (рис. 9).

Измеряемый электрический ток пропускается через рамку 6, помещенную в магнитное поле постоянного магнита 5. Рамка укреплена на оси 2. Измеряемый ток подводится к рамке 6 через спиральную пружину 3. На участки проводников, расположенные перпендикулярно линиям индукции магнитного поля, действует сила Ампера. Если бы подвижная часть измерительного механизма не имела пружину 3, противодействующую ее повороту, то при пропускании тока через рамку происходил бы поворот ее на 180° независимо от силы тока. Но силы упругости, возникающие при закручивании пружины, препятствуют повороту рамки. Сила упругости прямо пропорциональна углу закручивания пружины, поэтому угол поворота, при котором наступает равенство моментов сил Ампера и сил упругости, пропорционален силе тока в рамке. Шкала магнитоэлектрического прибора равномерная.

При изменениях силы тока равновесие моментов сил упругости и сил Ампера нарушается, в результате подвижная система начинает совершать колебания относительно нового положения равновесия. Вместе с ней колеблется и стрелка прибора. Для устранения этих колебаний в приборах применяются специальные успокоители. В них для торможения подвижной системы используется тонкая алюминиевая пластина 7, помещенная между полюсами постоянного магнита 8 и закрепленная на оси вращения подвижной системы. При повороте подвижной системы алюминиевая пластина успокоителя движется в поле постоянного магнита. Наводимые в ней при этом индукционные токи тормозят движение пластины и вместе с тем вращение всей подвижной системы электроизмерительного прибора.

Для того чтобы при любом положении указательной стрелки 4 подвижная часть была уравновешена в поле тяжести, имеются противовесы 9. Установка на нулевое деление шкалы производится с помощью корректора 10.

Прибор можно проградуировать так, чтобы угол поворота определял силу тока в амперах или других единицах. Согласно закону Ома сила тока в приборе  I=UR I=UR . Поэтому прибор можно проградуировать и так, чтобы определенному углу отклонения стрелки соответствовало напряжение U на зажимах прибора в вольтах или других единицах.

Таким образом, прибор может служить как амперметром, так и вольтметром. В последнем случае для увеличения сопротивления прибора нужно последовательно с катушкой включить резистор с большим сопротивлением.

 

 

 

экспериментов Ампера

экспериментов Ампера
Далее: Закон Ампера Вверх: Магнетизм Предыдущий: Историческое введение В 1820 году датский физик Ганс Кристиан Эрстед читал лекцию. демонстрация различных электрических и магнитные эффекты. Внезапно, к своему изумлению, он заметил, что стрелка компаса, которую он держал отклонился, когда он приблизил его к току, несущему провод. Это было очень неожиданное наблюдение, так как до этого момента электричество и магнетизм считался двумя совершенно не связанными явлениями. Слухи об этом открытии быстро распространились по научным источникам. и французский физик Андре Мари Ампер. сразу же решил исследовать дальше. Аппарат Ампера состоял (по существу) из длинного прямого провода, по которому электрический ток Текущий . Ампер быстро обнаружил, что стрелка маленького компаса из ряда концентрических круговых петель в плоскости перпендикулярно проводу с током — см. рис. 20. Направление циркуляции вокруг этих магнитных петель принято считать направление, в котором север полюс стрелки компаса точки. Используя это соглашение, циркуляция петель задается правило правой руки . Если большой палец правой руки указывает в направлении тока, то пальцы правой руки циркулируют в том же смысле, что и магнитные петли.

Рисунок 20: Магнитные петли вокруг провода с током.

Следующая серия экспериментов Ампера заключалась в том, чтобы провести короткий тестовый провод, несущий ток, близко к исходной проволоке и исследуют силу, действующую на тестовую проволоку. Этот эксперимент не столь однозначен, как эксперимент Кулона, потому что, в отличие от электрические заряды, электрические токи не могут существовать как точечные объекты. Они должны течь в полных цепях. Мы должны представьте себе, что цепь, которая соединяется с центральным проводом, достаточно далеко, что это не оказывает заметного влияния на результат эксперимента. Цепь, которая соединяется с тестовый провод более проблематичен. К счастью, если провода питания скручены друг вокруг друга, как показано на рис. 21, затем они эффективно компенсируют друг друга, а также не влияют на результат эксперимент.

Рисунок 21: Опыт Ампера.

Ампер обнаружил, что сила, действующая на тестовую проволоку, прямо пропорциональна к его длине. Он также сделал следующие наблюдения. Если ток в испытательном проводе ( т.е. , тестовый ток) течет параллельно току в центральном проводе тогда два провода притягиваются друг к другу. Если ток в тесте провод перепутан, то два провода отталкиваются друг от друга. Если испытательный ток направлен радиально к центральному проводу (и ток в центральном проводе течет вверх) то тестовый провод подвергается действию направленной вниз силы. Если испытательный ток реверсирован, то сила равна вверх. Если испытательный ток вращается в одной плоскости, так что он начинает параллельна центральному току и в конечном итоге направлена ​​​​радиально к нему, то сила на тестовая проволока имеет постоянную величину и всегда находится под прямым углом к испытательный ток. Если испытательный ток параллелен магнитной петле, то на тестовую проволоку не действует никакое усилие. Если испытательный ток вращается в одной плоскости, так что она начинается параллельно центральному току и заканчивается направленной вдоль магнитной петли, то величина силы, действующей на тестовый провод затухает как (где угол тока перевернута и соответствует случай, когда испытательный ток параллелен центральному току), и его направление снова всегда под прямым углом к испытательный ток. Наконец, Ампер смог установить, что привлекательная сила между двумя параллельными проводами с током пропорциональна произведению два течения и падает как один над перпендикуляром расстояние между проводами.

Этот довольно сложный закон силы может быть кратко изложен в векторной записи. при условии, что мы определяем векторное поле, называемое магнитным полем , который заполняет пространство и направление которого всюду касается магнитные петли, обозначенные севером полюс небольшого компас. Зависимость силы на единицу длины, , действующей на тестовый провод с разными возможная ориентация испытательного тока описывается выражением

(152)

где — вектор, направление и величина которого такие же, как у испытательного тока.

Изменение силы на единицу длины, действующей на тестовая проволока на прочность центральный ток и расстояние по перпендикуляру к центральному проводу равны объясняется тем, что напряженность магнитного поля пропорциональна , и обратно пропорциональна . Таким образом, мы можем написать

(153)

Константа пропорциональности называется проницаемость свободного пространства и принимает значение

(154)

Кстати, единицей напряженности магнитного поля в СИ является тесла (Тл), т. е. то же, что ньютон на ампер на метр:

(155)

Понятие о магнитном поле, которое заполняет пространство вокруг провода с током позволяет рассчитать силу на испытании провод удобно разделить на две части. В первой части мы вычисляем магнитное поле, создаваемое током, протекающим по центральному проводу. Это поле циркулирует в плоскости, нормальной к проволоке. Его величина пропорциональна центральному току и обратно пропорциональна перпендикуляру расстояние от провода. Во второй части мы используем уравнение (152) для расчета силы на единицу длина, действующая на проводник с коротким током, помещенный в магнитное поле создается центральным током. Эта сила перпендикулярна как направлению магнитного поля, так и направлению испытательный ток. Заметим, что на данном этапе у нас нет оснований предполагать, что магнитное поле имеет какое-либо реальное существование. Он введен только для облегчения расчета силы, действующей на испытательную проволоку со стороны центральной проволоки. Оказывается, однако, что магнитное поле имеет ли реальное существование, поскольку, как мы увидим, существует энергия, связанная с магнитным полем, которое заполняет пространство.

---

Далее: Закон Ампера Вверх: Магнетизм Предыдущий: Историческое введение

Ричард Фицпатрик 2007-07-14

Как измерить силу магнитов

Магниты бывают разных сил, и вы можете использовать гауссметр для определения силы магнита. Вы можете измерить магнитное поле в теслах или магнитный поток в веберах или теслах • м ² («квадратные метры тесла»). Магнитное поле — это склонность магнитной силы индуцироваться к движущимся заряженным частицам в присутствии этих магнитных полей.

​ Магнитный поток  – это измерение того, какая часть магнитного поля проходит через определенную площадь поверхности такой поверхности, как цилиндрическая оболочка или прямоугольный лист. Поскольку эти две величины, поле и поток, тесно связаны между собой, обе они используются в качестве кандидатов для определения силы магнита. Для определения прочности:

1. С помощью гауссметра вы можете перенести магнит в место, где поблизости нет других магнитных объектов (например, микроволновых печей и компьютеров).
2. Поместите гауссметр прямо на поверхность одного из полюсов магнита.
3. Найдите стрелку на гауссметре и найдите соответствующий заголовок. Большинство измерителей гаусса имеют диапазон от 200 до 400 гаусс, с 0 гаусс (отсутствие магнитного поля) в центре, отрицательный гаусс слева и положительный гаусс справа. Чем левее или правее лежит стрелка, тем сильнее магнитное поле.

••• Syed Hussain Ather

Сила магнитов в различных контекстах и ​​ситуациях может быть измерена величиной магнитной силы или магнитного поля, которое они испускают. Ученые и инженеры принимают во внимание магнитное поле, магнитную силу, поток, магнитный момент и даже магнитную природу магнитов, которые они используют в экспериментальных исследованиях, медицине и промышленности при определении силы магнитов.

Гауссметр можно рассматривать как измеритель силы магнитного поля. Этот метод измерения магнитной силы можно использовать для определения магнитной силы авиагруза, который требует строгого соблюдения правил перевозки неодимовых магнитов. Это верно, потому что сила неодимового магнита тесла и создаваемое им магнитное поле могут мешать работе GPS самолета. Тесла магнитной силы неодима, как и у других магнитов, должна уменьшаться на квадрат расстояния от него.

Магнитное поведение

Поведение магнитов зависит от химического и атомарного материала, из которого они состоят. Эти составы позволяют ученым и инженерам изучать, насколько хорошо материалы пропускают через себя электроны или заряды, чтобы обеспечить намагничивание. Эти магнитные моменты, магнитное свойство придавать полю импульс или вращательную силу в присутствии магнитного поля, в значительной степени зависят от материала, из которого изготовлены магниты, при определении того, являются ли они диамагнитными, парамагнитными или ферромагнитными.

Если магниты сделаны из материалов, которые не имеют или имеют мало неспаренных электронов, они ​ диамагнитны ​. Эти материалы очень слабые и в присутствии магнитного поля создают отрицательную намагниченность. В них трудно индуцировать магнитные моменты.

​ Парамагнетики ​ Материалы имеют неспаренные электроны, поэтому в присутствии магнитного поля материалы демонстрируют частичное выравнивание, которое придает им положительную намагниченность.

Наконец, ферромагнитные материалы, такие как железо, никель или магнетит, обладают очень сильным притяжением, так что эти материалы составляют постоянные магниты. Атомы выровнены таким образом, что они легко обмениваются силами и пропускают ток с большой эффективностью. Это создает мощные магниты с обменной силой около 1000 Тесла, что в 100 миллионов раз сильнее, чем магнитное поле Земли.

Измерение магнитной силы

Ученые и инженеры обычно относятся либо к0017 сила тяги или сила магнитного поля при определении силы магнитов. Сила тяги — это сила, которую вам нужно приложить, чтобы оттянуть магнит от стального предмета или другого магнита. Производители ссылаются на эту силу, используя фунты, чтобы сослаться на вес, которым является эта сила, или Ньютоны, как измерение магнитной силы.

Для магнитов, которые различаются по размеру или магнетизму в зависимости от их собственного материала, используйте поверхность полюса магнита для измерения магнитной силы. Измерьте магнитную силу материалов, которые вы хотите измерить, оставаясь вдали от других магнитных объектов. Кроме того, вы должны использовать только гауссметры, которые измеряют магнитные поля с частотой меньше или равной 60 Гц переменного тока (AC) для бытовых приборов, а не для магнитов.

Сила неодимовых магнитов

Номер класса или N номер используется для описания усилия натяжения. Это число примерно пропорционально силе притяжения неодимовых магнитов. Чем выше число, тем сильнее магнит. Он также сообщает вам силу неодимового магнита Тесла. Магнит N35 составляет 35 мегагаусс или 3500 тесла.

В практических условиях ученые и инженеры могут тестировать и определять класс магнитов, используя произведение максимальной энергии магнитного материала в единицах ​ MGOes, или мегагаусс-эстерд ​, что эквивалентно приблизительно 7957,75 Дж/м ³ (джоулей на кубический метр). MGO магнита сообщают вам максимальную точку на кривой размагничивания магнита , также известной как кривая BH или кривая гистерезиса , функция, которая объясняет силу магнита. Это объясняет, насколько сложно размагнитить магнит и как форма магнита влияет на его прочность и производительность.

Измерение магнита MGOe зависит от магнитного материала. Среди редкоземельных магнитов неодимовые магниты обычно имеют от 35 до 52 MGO, самарий-кобальтовые (SmCo) магниты имеют 26, альнико-магниты имеют 5,4, керамические магниты имеют 3,4, а гибкие магниты имеют 0,6-1,2 MGO. В то время как редкоземельные магниты из неодима и SmCo являются гораздо более сильными магнитами, чем керамические, керамические магниты легко намагничиваются, естественным образом противостоят коррозии и могут быть отлиты в различные формы. Однако после того, как они были отформованы в твердые тела, они легко ломаются, потому что они хрупкие.

Когда объект намагничивается из-за внешнего магнитного поля, атомы внутри него выстраиваются определенным образом, чтобы позволить электронам течь свободно. При снятии внешнего поля материал намагничивается, если сохраняется выравнивание или часть выравнивания атомов. Размагничивание часто включает тепло или противоположное магнитное поле.

Размагничивание, BH или кривая гистерезиса

Название «кривая BH» было названо по оригинальным символам, обозначающим напряженность поля и магнитного поля, соответственно, B и H. Название «гистерезис» используется для описания того, как ток Состояние намагниченности магнита зависит от того, как поле изменилось в прошлом, что привело к его текущему состоянию.

••• Syed Hussain Ather

На приведенной выше диаграмме кривой гистерезиса точки A и E относятся к точкам насыщения как в прямом, так и в обратном направлении соответственно. B и E, называемые точками удерживания или остаточной намагниченностью, намагниченность, остающаяся в нулевом поле после приложения магнитного поля, достаточно сильного, чтобы насытить магнитный материал в обоих направлениях. Это магнитное поле, которое остается после отключения движущей силы внешнего магнитного поля. В некоторых магнитных материалах насыщение — это состояние, когда увеличение приложенного внешнего магнитного поля H не может еще больше увеличить намагниченность материала, поэтому общая плотность магнитного потока B более или менее выравнивается.

C и F представляют собой коэрцитивную силу магнита, то есть сколько обратного или противоположного поля необходимо, чтобы вернуть намагниченность материала обратно к 0 после того, как внешнее магнитное поле было приложено в любом направлении.

Кривая от точек D до A представляет начальную кривую намагничивания. От A до F — нисходящая кривая после насыщения, а отверждение от F до D — нижняя кривая возврата. Кривая размагничивания показывает, как магнитный материал реагирует на внешние магнитные поля, и точку, в которой магнит насыщается, то есть точку, в которой увеличение внешнего магнитного поля больше не увеличивает намагниченность материала.

Выбор магнитов по силе

Различные магниты предназначены для разных целей. Номер марки N52 — это максимально возможная прочность при минимально возможной упаковке при комнатной температуре. N42 также является распространенным выбором, который отличается экономичной прочностью даже при высоких температурах. При некоторых более высоких температурах магниты N42 могут быть более мощными, чем магниты N52, с некоторыми специализированными версиями, такими как магниты N42SH, разработанными специально для высоких температур.

Однако будьте осторожны при применении магнитов в местах с большим количеством тепла. Тепло является сильным фактором размагничивания магнитов. Однако неодимовые магниты со временем обычно очень мало теряют в силе.

Магнитное поле и магнитный поток

Для любого магнитного объекта ученые и инженеры обозначают магнитное поле, движущееся от северного конца магнита к его южному концу. В этом контексте «север» и «юг» являются произвольными характеристиками магнита, чтобы убедиться, что линии магнитного поля проходят в этом направлении, а не стороны света «север» и «юг», используемые в географии и местоположении.

Расчет магнитного потока

Вы можете представить себе магнитный поток как сеть, которая улавливает количество воды или жидкости, протекающей через нее. Магнитный поток, который измеряет, какая часть этого магнитного поля B проходит через определенную площадь A , может быть рассчитана как

\Phi = BA\cos{\theta}

, где θ — угол между линией, перпендикулярной поверхности площадки, и вектором магнитного поля. Этот угол позволяет магнитному потоку учитывать то, как форма области может быть наклонена по отношению к полю, чтобы захватывать различные величины поля. Это позволяет применять уравнение к различным геометрическим поверхностям, таким как цилиндры и сферы.

••• Syed Hussain Ather

Для тока в прямом проводе ​ I ​ магнитное поле на различных радиусах ​ r ​ вдали от электрического провода можно рассчитать, используя ​ Закон Ампера ​

B=\frac{\mu_0I}{2\pi r}

, где μ ₀ («mu ноль») равно 1,25 x 10 ^-6 H/m ​ (генри на метр, в котором генри измеряют индуктивность) постоянная проницаемости вакуума для магнетизма. Вы можете использовать правило правой руки, чтобы определить направление, которое принимают эти силовые линии магнитного поля. Согласно правилу правой руки, если вы направите большой палец правой руки в направлении электрического тока, силовые линии магнитного поля образуют концентрические окружности, направление которых определяется направлением, в котором сгибаются ваши пальцы.