A mágneses mező jellemzőinek megértéséhez sok jelenséget meg kell határozni. Ugyanakkor előre emlékeznie kell arra, hogyan és miért jelenik meg. Tudja meg, mi a mágneses mező teljesítményjellemzője. Az is fontos, hogy ilyen tér ne csak a mágnesekben forduljon elő. Ezzel kapcsolatban nem árt megemlíteni a Föld mágneses terének jellemzőit.
Mezőkitörés
Először is le kell írni a mező megjelenését. Ezt követően leírhatja a mágneses teret és annak jellemzőit. A töltött részecskék mozgása során jelenik meg. Befolyásolhatja a mozgó elektromos töltéseket, különösen a vezető vezetőkön. A mágneses mező és a mozgó töltések vagy az áramot átfolyó vezetők közötti kölcsönhatás elektromágnesesnek nevezett erők hatására jön létre.
A mágneses mező intenzitása vagy teljesítményeegy bizonyos térbeli pontot mágneses indukcióval határoznak meg. Ez utóbbit a B. szimbólum jelöli
A mező grafikus ábrázolása
A mágneses mező és jellemzői grafikusan ábrázolhatók indukciós vonalak segítségével. Ezt a meghatározást vonalaknak nevezzük, amelyek érintői bármely pontban egybeesnek a mágneses indukció y vektorának irányával.
Ezek a vonalak a mágneses mező jellemzői közé tartoznak, és irányának és intenzitásának meghatározására szolgálnak. Minél nagyobb a mágneses tér intenzitása, annál több adatvonal rajzolódik ki.
Mik azok a mágneses vonalak
A mágneses vonalak árammal rendelkező egyenes vezetőkben koncentrikus kör alakúak, amelynek középpontja ennek a vezetőnek a tengelyén található. A mágneses vonalak irányát az áramerősségű vezetők közelében a kardánszabály határozza meg, ami így hangzik: ha a kardán úgy van elhelyezve, hogy az áram irányában csavarodik be a vezetőbe, akkor a kardán forgásiránya. a fogantyú megfelel a mágneses vonalak irányának.
Az árammal rendelkező tekercsnél a mágneses tér irányát is a kardánszabály határozza meg. A fogantyút az áram irányába is el kell forgatni a mágnesszelep fordulataiban. A mágneses indukció vonalainak iránya megegyezik a karmantyú transzlációs mozgásának irányával.
Az egyenletesség és inhomogenitás meghatározása a mágneses tér fő jellemzője.
Egy árammal, egyenlő feltételek mellett létrehozva a mezőintenzitása eltérő lesz a különböző közegekben az anyagok eltérő mágneses tulajdonságai miatt. A közeg mágneses tulajdonságait abszolút mágneses permeabilitás jellemzi. Henry per méterben mérve (g/m).
A mágneses tér jellemzői közé tartozik a vákuum abszolút mágneses permeabilitása, az úgynevezett mágneses állandó. Azt az értéket, amely meghatározza, hogy a közeg abszolút mágneses permeabilitása hányszor tér el az állandótól, relatív mágneses permeabilitásnak nevezzük.
Az anyagok mágneses permeabilitása
Ez egy méret nélküli mennyiség. Azokat az anyagokat, amelyek permeabilitási értéke kisebb, mint egy, diamágnesesnek nevezzük. Ezekben az anyagokban a mező gyengébb lesz, mint a vákuumban. Ezek a tulajdonságok jelen vannak a hidrogénben, vízben, kvarcban, ezüstben stb.
Az egynél nagyobb mágneses permeabilitású adathordozókat paramágnesesnek nevezzük. Ezekben az anyagokban a mező erősebb lesz, mint a vákuumban. Ezek a közegek és anyagok közé tartozik a levegő, alumínium, oxigén, platina.
Paramágneses és diamágneses anyagok esetén a mágneses permeabilitás értéke nem függ a külső, mágnesező tér feszültségétől. Ez azt jelenti, hogy az érték egy adott anyag esetében állandó.
A ferromágnesek egy speciális csoportba tartoznak. Ezeknél az anyagoknál a mágneses permeabilitás eléri a több ezret vagy még többet is. Ezeket az anyagokat, amelyeknek az a tulajdonságuk, hogy mágnesezettek és felerősítik a mágneses teret, széles körben használják az elektrotechnikában.
Térerő
A mágneses tér jellemzőinek meghatározásához a mágneses indukciós vektorral együtt a mágneses térerősségnek nevezett érték használható. Ez a kifejezés egy vektormennyiség, amely meghatározza a külső mágneses tér intenzitását. A mágneses tér iránya minden irányban azonos tulajdonságú közegben, az intenzitásvektor egybeesik a térpont mágneses indukciós vektorával.
A ferromágnesek erős mágneses tulajdonságait véletlenszerűen mágnesezett kis részek jelenléte magyarázza bennük, amelyek kis mágnesként is ábrázolhatók.
Mágneses tér hiányában előfordulhat, hogy a ferromágneses anyagok nem rendelkeznek kifejezett mágneses tulajdonságokkal, mivel a tartománymezők eltérő orientációt kapnak, és teljes mágneses terük nulla.
A mágneses tér fő jellemzői szerint, ha egy ferromágnest külső mágneses térbe, például árammal működő tekercsbe helyezünk, akkor a külső tér hatására a tartományok elfordulnak a külső mező iránya. Ezenkívül a tekercs mágneses mezője megnő, és a mágneses indukció nő. Ha a külső tér kellően gyenge, akkor az összes olyan tartománynak csak egy része fog felborulni, amelyek mágneses tere megközelíti a külső tér irányát. A külső tér erősségének növekedésével a forgó tartományok száma nő, és a külső térfeszültség egy bizonyos értékénél szinte minden alkatrész elfordul, így a mágneses mezők a külső tér irányába helyezkednek el. Ezt az állapotot mágneses telítettségnek nevezik.
A mágneses indukció és az intenzitás kapcsolata
A ferromágneses anyag mágneses indukciója és a külső tér erőssége közötti összefüggést a mágnesezési görbének nevezett grafikon segítségével ábrázolhatjuk. A görbe grafikonjának hajlításánál a mágneses indukció növekedési üteme csökken. Egy kanyar után, ahol a feszültség elér egy bizonyos szintet, telítettség lép fel, és a görbe enyhén emelkedik, fokozatosan egyenes alakot öltve. Ebben a szakaszban az indukció még mindig növekszik, de meglehetősen lassan és csak a külső tér erősségének növekedése miatt.
Az indikátor adatainak grafikus függése nem közvetlen, ami azt jelenti, hogy arányuk nem állandó, és az anyag mágneses permeabilitása nem állandó mutató, hanem a külső tértől függ.
Az anyagok mágneses tulajdonságainak változásai
Ha egy ferromágneses maggal rendelkező tekercsben az áramerősséget a teljes telítettségig növeljük, majd csökkentjük, a mágnesezési görbe nem esik egybe a lemágnesezési görbével. Nulla intenzitás esetén a mágneses indukció nem lesz azonos értékű, de valamilyen mutatót kap, amelyet reziduális mágneses indukciónak neveznek. Azt a helyzetet, amikor a mágneses indukció a mágnesező erőtől lemarad, hiszterézisnek nevezzük.
A tekercsben lévő ferromágneses mag teljes lemágnesezéséhez fordított áramot kell adni, ami megteremti a szükséges feszültséget. Különféle ferromágnesesekhezkülönböző hosszúságú szegmensekre van szükség. Minél nagyobb, annál több energiára van szükség a lemágnesezéshez. Azt az értéket, amelynél az anyag teljesen lemágnesezett, koercitív erőnek nevezzük.
A tekercsben lévő áram további növelésével az indukció ismét a telítési indexig növekszik, de a mágneses vonalak eltérő irányával. Ellenkező irányú lemágnesezéskor maradék indukciót kapunk. A maradék mágnesesség jelenségét állandó mágnesek létrehozására használják nagy maradék mágnesességű anyagokból. Az újramágnesezésre képes anyagokat elektromos gépek és eszközök magjainak létrehozására használják.
Bal kézszabály
Az áramerősségű vezetőre ható erő irányát a bal kéz szabálya határozza meg: amikor a szűz kéz tenyere úgy van elhelyezve, hogy a mágneses vonalak behatolnak, és a négy ujj kinyújtva van. a vezetőben folyó áram irányában a hajlított hüvelykujj jelzi az erő irányát. Ez az erő merőleges az indukcióvektorra és az áramerősségre.
A mágneses térben mozgó áramvezető vezető egy olyan villanymotor prototípusának tekinthető, amely az elektromos energiát mechanikai energiává változtatja.
Jobb kézszabály
A vezető mágneses térben történő mozgása során elektromotoros erő indukálódik benne, melynek értéke arányos a mágneses indukcióval, az érintett vezető hosszával és mozgásának sebességével. Ezt a függőséget elektromágneses indukciónak nevezik. Nál néla vezetőben indukált EMF irányának meghatározásához a jobb kéz szabályát alkalmazzuk: ha a jobb kéz ugyanúgy helyezkedik el, mint a bal oldali példában, akkor a mágneses vonalak a tenyérbe jutnak, és a hüvelykujj jelzi az irányt a vezető mozgása, a kinyújtott ujjak jelzik az indukált EMF irányát. A mágneses fluxusban, külső mechanikai erő hatására mozgó vezető a legegyszerűbb példa az elektromos generátorra, amelyben a mechanikai energia elektromos energiává alakul.
Az elektromágneses indukció törvénye többféleképpen is megfogalmazható: zárt áramkörben EMF indukálódik, az áramkör által lefedett mágneses fluxus bármilyen változása esetén az áramkörben az EFE számszerűen megegyezik a változás sebességével az áramkört lefedő mágneses fluxus.
Ez az űrlap egy átlagos EMF-mutatót ad, és az EMF függőségét nem a mágneses fluxustól, hanem a változás sebességétől jelzi.
Lenz törvénye
Meg kell emlékezni Lenz törvényére is: az áramkörön áthaladó mágneses tér változása által indukált áram, annak mágneses tere megakadályozza ezt a változást. Ha a tekercs meneteit különböző nagyságú mágneses fluxusok lyukasztják át, akkor a teljes tekercsen indukált EMF egyenlő a különböző fordulatok EMF összegével. A tekercs különböző fordulataihoz tartozó mágneses fluxusok összegét fluxuskapcsolásnak nevezzük. Ennek a mennyiségnek, valamint a mágneses fluxusnak a mértékegysége weber.
Amikor az áramkörben az elektromos áram megváltozik, az általa létrehozott mágneses fluxus is megváltozik. Ugyanakkor az elektromágneses indukció törvénye szerint belülvezető, EMF indukálódik. A vezetőben bekövetkező áramváltozással összefüggésben jelenik meg, ezért ezt a jelenséget önindukciónak, a vezetőben indukált EMF-et pedig önindukciós EMF-nek nevezik.
A fluxus kapcsolat és a mágneses fluxus nemcsak az áram erősségétől függ, hanem az adott vezető méretétől és alakjától, valamint a környező anyag mágneses permeabilitásától is.
Vezető induktivitása
Az arányossági együtthatót a vezető induktivitásának nevezzük. A vezető azon képességére utal, hogy fluxuskötést hozzon létre, amikor az elektromosság áthalad rajta. Ez az elektromos áramkörök egyik fő paramétere. Bizonyos áramköröknél az induktivitás állandó. Ez a kontúr méretétől, konfigurációjától és a közeg mágneses permeabilitásától függ. Ebben az esetben az áramkörben lévő áramerősség és a mágneses fluxus nem számít.
A fenti definíciók és jelenségek magyarázatot adnak arra, hogy mi a mágneses tér. Megadjuk a mágneses tér főbb jellemzőit is, amelyek segítségével definiálható ez a jelenség.
