En spesiell form for eksistensen av materie - jordens magnetfelt bidro til opprinnelsen og bevaringen av liv. Fragmenter av dette feltet, biter av malm, tiltrekke jern, ledet elektrisitet til tjeneste for menneskeheten. Uten elektrisitet ville overlevelse vært utenkelig.
Innhold
Hva er linjer med magnetisk induksjon
Magnetfeltet bestemmes av styrken på hvert punkt i rommet. Kurver som forener feltpunkter med like store styrker kalles magnetiske induksjonslinjer. Magnetfeltstyrken ved et bestemt punkt er en effektkarakteristikk, og magnetfeltvektoren B brukes til å evaluere den. Dens retning ved et bestemt punkt på den magnetiske induksjonslinjen skjer tangentielt til den.
Hvis et punkt i rommet påvirkes av flere magnetiske felt, bestemmes intensiteten ved å summere de magnetiske induksjonsvektorene til hvert virkende magnetfelt. I dette tilfellet summeres intensiteten ved et bestemt punkt i absolutt verdi, og den magnetiske induksjonsvektoren er definert som summen av vektorene til alle magnetiske felt.
Til tross for at linjene med magnetisk induksjon er usynlige, har de visse egenskaper:
- Det er generelt akseptert at magnetfeltlinjene går ut ved polen (N) og går tilbake fra (S).
- Retningen til den magnetiske induksjonsvektoren er tangentiell til linjen.
- Til tross for den komplekse formen, krysser ikke kurvene seg og lukker seg nødvendigvis.
- Magnetfeltet inne i magneten er jevnt og linjetettheten er maksimal.
- Bare én linje med magnetisk induksjon går gjennom feltpunktet.
Retningen til linjene for magnetisk induksjon inne i en permanent magnet
Historisk sett, mange steder på jorden, har den naturlige kvaliteten på noen steiner for å tiltrekke seg jernprodukter lenge blitt lagt merke til. Over tid, i det gamle Kina, ble piler skåret ut på en bestemt måte fra biter av jernmalm (magnetisk jernmalm) omgjort til kompasser, som viser retningen til jordens nord- og sørpoler og lar deg navigere i terrenget.
Studier av dette naturfenomenet har bestemt at en sterkere magnetisk egenskap varer lenger i jernlegeringer. Svakere naturlige magneter er malmer som inneholder nikkel eller kobolt. I prosessen med å studere elektrisitet lærte forskerne hvordan man skaffet kunstig magnetiserte produkter fra legeringer som inneholder jern, nikkel eller kobolt.For å gjøre dette ble de introdusert i et magnetfelt skapt av likestrøm, og om nødvendig avmagnetisert med vekselstrøm.
Produkter magnetisert under naturlige forhold eller oppnådd kunstig har to forskjellige poler - stedene hvor magnetismen er mest konsentrert. Magneter samhandler med hverandre ved hjelp av et magnetfelt slik at like poler frastøter og ulikt poler tiltrekker seg. Dette genererer dreiemoment for deres orientering i rommet til sterkere felt, for eksempel jordens felt.
En visuell representasjon av samspillet mellom svakt magnetiserte elementer og en sterk magnet gir den klassiske opplevelsen med stålspon spredt på papp og en flat magnet under. Spesielt hvis sagflisen er avlang, ses det tydelig hvordan de stiller seg opp langs magnetfeltlinjene. Ved å endre plasseringen av magneten under pappen, observeres en endring i konfigurasjonen av bildet deres. Bruken av kompass i dette eksperimentet forsterker ytterligere effekten av å forstå strukturen til magnetfeltet.
En av egenskapene til magnetiske kraftlinjer, oppdaget av M. Faraday, antyder at de er lukkede og kontinuerlige. Linjer som kommer ut av nordpolen til en permanent magnet går inn i sørpolen. Men inne i magneten åpner de seg ikke og kommer inn fra sørpolen mot nord. Antall linjer inne i produktet er maksimalt, magnetfeltet er jevnt, og induksjonen kan svekkes ved avmagnetisering.
Bestemme retningen til den magnetiske induksjonsvektoren ved å bruke gimlet-regelen
På begynnelsen av 1800-tallet oppdaget forskere at et magnetfelt dannes rundt en leder med strøm som strømmer gjennom den. De resulterende kraftlinjene oppfører seg i henhold til de samme reglene som med en naturlig magnet.Videre tjente samspillet mellom det elektriske feltet til en leder med strøm og magnetfeltet som grunnlaget for elektromagnetisk dynamikk.
Å forstå orienteringen i rommet av krefter i samvirkende felt lar oss beregne de aksiale vektorene:
- magnetisk induksjon;
- Størrelsen og retningen til induksjonsstrømmen;
- Vinkelhastighet.
En slik forståelse ble formulert i gimlet-regelen.
Ved å kombinere translasjonsbevegelsen til høyre gimlet med retningen til strømmen i lederen, får vi retningen til magnetfeltlinjene, som er indikert ved rotasjonen av håndtaket.
Ikke å være en fysikklov, brukes gimlet-regelen i elektroteknikk til å bestemme ikke bare retningen til magnetfeltlinjene avhengig av strømvektoren i lederen, men også omvendt, for å bestemme retningen til strømmen i solenoidtrådene på grunn av rotasjonen av de magnetiske induksjonslinjene.
Å forstå dette forholdet tillot Ampère å underbygge loven om roterende felt, noe som førte til opprettelsen av elektriske motorer med forskjellige prinsipper. Alt uttrekkbart utstyr som bruker induktorer følger gimlet-regelen.
Høyrehåndsregel
Å bestemme retningen til en strøm som beveger seg i et magnetfelt til en leder (den ene siden av en lukket sløyfe av ledere) demonstrerer tydelig høyrehåndsregelen.
Den sier at høyre håndflate, vendt til N-polen (feltlinjer kommer inn i håndflaten), og tommelen bøyd 90 grader viser lederens bevegelsesretning, så i en lukket krets (spole) induserer magnetfeltet en elektrisk strøm , bevegelsesvektoren som fire fingre peker på.
Denne regelen viser hvordan DC-generatorer opprinnelig dukket opp. En viss naturkraft (vann, vind) roterte en lukket krets av ledere i et magnetfelt og genererte elektrisitet. Deretter konverterte motorene, etter å ha mottatt en elektrisk strøm i et konstant magnetfelt, den til en mekanisk bevegelse.
Høyrehåndsregelen gjelder også for induktorer. Bevegelsen av den magnetiske kjernen inne i dem fører til utseendet av induksjonsstrømmer.
Hvis de fire fingrene på høyre hånd er på linje med strømmens retning i spolens svinger, vil tommelen som avvikes med 90 grader peke mot nordpolen.
Reglene for gimlet og høyre hånd demonstrerer vellykket samspillet mellom elektriske og magnetiske felt. De gjør det mulig å forstå driften av ulike enheter innen elektroteknikk for nesten alle, ikke bare forskere.
Lignende artikler:
