Jotta ymmärtää, mikä on magneettikentän ominaisuus, on määriteltävä monia ilmiöitä. Samalla sinun on muistettava etukäteen, miten ja miksi se näkyy. Selvitä, mikä on magneettikentän tehoominaisuus. On myös tärkeää, että tällainen kenttä voi esiintyä paitsi magneeteissa. Tässä suhteessa ei ole haittaa mainita maan magneettikentän ominaisuuksia.
Pentojen syntyminen
Ensin meidän pitäisi kuvata kentän ulkonäköä. Sen jälkeen voit kuvata magneettikentän ja sen ominaisuudet. Se näkyy varautuneiden hiukkasten liikkeen aikana. Voi vaikuttaa liikkuviin sähkövarauksiin, erityisesti johtavissa johtimissa. Magneettikentän ja liikkuvien varausten tai johtimien, joiden läpi virta kulkee, välinen vuorovaikutus tapahtuu sähkömagneettisiksi kutsuttujen voimien vuoksi.
Magneettisen kentän intensiteetti tai tehoominaisuustietty spatiaalinen piste määritetään magneettisen induktion avulla. Jälkimmäinen on merkitty symbolilla B.
Graafinen esitys kentästä
Magneettinen kenttä ja sen ominaisuudet voidaan esittää graafisesti käyttämällä induktioviivoja. Tätä määritelmää kutsutaan viivoiksi, joiden tangentit missä tahansa pisteessä osuvat yhteen magneettisen induktion vektorin y suunnan kanssa.
Nämä viivat sisältyvät magneettikentän ominaisuuksiin ja niitä käytetään määrittämään sen suunta ja intensiteetti. Mitä suurempi magneettikentän intensiteetti on, sitä enemmän dataviivoja piirretään.
Mitä ovat magneettiviivat
Magneettiset linjat suorissa johtimissa virralla ovat samankeskisen ympyrän muotoisia, jonka keskipiste sijaitsee tämän johtimen akselilla. Magneettilinjojen suunta virtaa sisältävien johtimien lähellä määräytyy gimlet-säännön mukaan, joka kuulostaa tältä: jos gimletti on sijoitettu niin, että se ruuvataan johtimeen virran suunnassa, niin virran suuntainen pyörimissuunta. kahva vastaa magneettisten viivojen suuntaa.
Virtaisella kelalla magneettikentän suunta määräytyy myös gimlet-säännön mukaan. Kahva on myös käännettävä virran suuntaan solenoidin käännöksissä. Magneettisen induktion linjojen suunta vastaa kiinnikkeen translaatioliikkeen suuntaa.
Tasaisuuden ja epähomogeenisuuden määritelmä on magneettikentän pääominaisuus.
Yhdellä virralla, yhtäläisin ehdoin luotu kenttäeroaa voimakkuudessaan eri väliaineissa näiden aineiden erilaisista magneettisista ominaisuuksista johtuen. Väliaineen magneettisille ominaisuuksille on tunnusomaista absoluuttinen magneettinen permeabiliteetti. Mitattu henrieinä per metri (g/m).
Magneettisen kentän ominaispiirteisiin kuuluu tyhjiön absoluuttinen magneettinen permeabiliteetti, jota kutsutaan magneettivakioksi. Arvoa, joka määrittää kuinka monta kertaa väliaineen absoluuttinen magneettinen permeabiliteetti poikkeaa vakiosta, kutsutaan suhteelliseksi magneettiseksi permeabiliteetiksi.
Aineiden magneettinen läpäisevyys
Tämä on mittaton määrä. Aineita, joiden permeabiliteettiarvo on pienempi kuin yksi, kutsutaan diamagneettisiksi. Näissä aineissa kenttä on heikompi kuin tyhjiössä. Nämä ominaisuudet ovat vedyssä, vedessä, kvartsissa, hopeassa jne.
Media, jonka magneettinen permeabiliteetti on suurempi kuin yksi, kutsutaan paramagneettisiksi. Näissä aineissa kenttä on vahvempi kuin tyhjiössä. Näitä väliaineita ja aineita ovat ilma, alumiini, happi, platina.
Paramagneettisten ja diamagneettisten aineiden tapauksessa magneettisen permeabiliteetin arvo ei riipu ulkoisen magnetoivan kentän jännitteestä. Tämä tarkoittaa, että arvo on vakio tietylle aineelle.
Ferromagneetit kuuluvat erityisryhmään. Näiden aineiden magneettinen permeabiliteetti saavuttaa useita tuhansia tai enemmän. Näitä aineita, joilla on ominaisuus magnetoitua ja vahvistaa magneettikenttää, käytetään laaj alti sähkötekniikassa.
Kentävoima
Magneettisen kentän ominaisuuksien määrittämiseksi yhdessä magneettisen induktiovektorin kanssa voidaan käyttää arvoa, jota kutsutaan magneettikentän voimakkuudeksi. Tämä termi on vektorisuure, joka määrittää ulkoisen magneettikentän intensiteetin. Magneettikentän suunta väliaineessa, jolla on samat ominaisuudet kaikkiin suuntiin, intensiteettivektori osuu yhteen magneettisen induktiovektorin kanssa kenttäpisteessä.
Ferromagneettien voimakkaat magneettiset ominaisuudet selittyvät niissä olevien satunnaisesti magnetoituneiden pienten osien läsnäololla, jotka voidaan esittää pieninä magneetteina.
Ilman magneettikenttää ferromagneettisella aineella ei välttämättä ole voimakkaita magneettisia ominaisuuksia, koska alueen kentät saavat eri suuntauksia ja niiden kokonaismagneettikenttä on nolla.
Magneettikentän pääominaisuuksien mukaan, jos ferromagneetti sijoitetaan ulkoiseen magneettikenttään, esimerkiksi käämiin, jossa virta on, niin ulkoisen kentän vaikutuksesta domeenit kääntyvät sisään ulkoisen kentän suunta. Lisäksi kelan magneettikenttä kasvaa ja magneettinen induktio kasvaa. Jos ulkoinen kenttä on riittävän heikko, vain osa kaikista alueista, joiden magneettikentät lähestyvät ulkoisen kentän suuntaa, kääntyy. Ulkoisen kentän voimakkuuden kasvaessa pyörivien domeenien lukumäärä kasvaa, ja tietyllä ulkoisen kentän jännitteen arvolla lähes kaikki osat pyörivät niin, että magneettikentät sijaitsevat ulkoisen kentän suunnassa. Tätä tilaa kutsutaan magneettiseksi saturaatioksi.
Magneettisen induktion ja intensiteetin välinen suhde
Ferromagneettisen aineen magneettisen induktion ja ulkoisen kentän voimakkuuden välinen suhde voidaan kuvata käyttämällä magnetointikäyräksi kutsuttua kuvaajaa. Käyräkäyrän mutkassa magneettisen induktion kasvunopeus pienenee. Taivutuksen jälkeen, jossa jännitys saavuttaa tietyn tason, tapahtuu kyllästyminen ja käyrä nousee hieman ja saa vähitellen suoran muodon. Tässä osassa induktio kasvaa edelleen, mutta melko hitaasti ja vain ulkoisen kentän voimakkuuden lisääntymisen vuoksi.
Osoittimen tietojen graafinen riippuvuus ei ole suora, mikä tarkoittaa, että niiden suhde ei ole vakio, ja materiaalin magneettinen permeabiliteetti ei ole vakioindikaattori, vaan riippuu ulkoisesta kentästä.
Materiaalien magneettisten ominaisuuksien muutokset
Kun ferromagneettisella ytimellä varustetun kelan virtaa lisätään täyteen kylläisyyteen ja sitten sitä vähennetään, magnetointikäyrä ei ole sama kuin demagnetointikäyrä. Nollaintensiteetillä magneettisella induktiolla ei ole samaa arvoa, mutta se saa jonkin indikaattorin, jota kutsutaan jäännösmagneettiseksi induktioksi. Tilannetta, jossa magneettinen induktio jää jäljelle magnetointivoimasta, kutsutaan hystereesiksi.
Käämin ferromagneettisen ytimen demagnetisoimiseksi kokonaan on annettava käänteinen virta, joka luo tarvittavan jännityksen. Erilaisille ferromagneettisilleaineita, tarvitaan eripituinen segmentti. Mitä suurempi se on, sitä enemmän energiaa tarvitaan demagnetointiin. Arvoa, jolla materiaali on täysin demagnetoitunut, kutsutaan pakkovoimaksi.
Kun kelan virta kasvaa edelleen, induktio kasvaa jälleen saturaatioindeksiin, mutta magneettilinjojen suunnalla. Kun demagnetoidaan vastakkaiseen suuntaan, saadaan jäännösinduktio. Jäännösmagnetismin ilmiötä käytetään kestomagneettien luomiseen aineista, joilla on korkea jäännösmagnetismi. Uudelleenmagnetoituvia materiaaleja käytetään ytimien luomiseen sähkökoneille ja -laitteille.
vasemman käden sääntö
Virralla olevaan johtimeen vaikuttavalla voimalla on suunta, joka määräytyy vasemman käden säännön mukaan: kun neitseellisen käden kämmen on sijoitettu siten, että magneettiviivat tulevat siihen ja neljä sormea ojennettuna johtimessa olevan virran suunnassa taivutettu peukalo osoittaa voiman suunnan. Tämä voima on kohtisuorassa induktiovektoriin ja virtaan nähden.
Magneettisessa kentässä liikkuvaa virtaa kuljettavaa johdinta pidetään sähkömoottorin prototyyppinä, joka muuttaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi.
Oikean käden sääntö
Johtimen liikkeen aikana magneettikentässä sen sisään indusoituu sähkömotorinen voima, jonka arvo on verrannollinen magneettiinduktioon, mukana olevan johtimen pituuteen ja sen liikkeen nopeuteen. Tätä riippuvuutta kutsutaan sähkömagneettiseksi induktioksi. klomääritettäessä indusoidun EMF:n suunta johtimessa, käytetään oikean käden sääntöä: kun oikea käsi sijaitsee samalla tavalla kuin esimerkissä vasemm alta, magneettiviivat tulevat kämmenelle ja peukalo osoittaa suunnan johtimen liikettä, ojennetut sormet osoittavat indusoidun EMF:n suunnan. Magneettivuossa ulkoisen mekaanisen voiman vaikutuksesta liikkuva johdin on yksinkertaisin esimerkki sähkögeneraattorista, jossa mekaaninen energia muunnetaan sähköenergiaksi.
Sähkömagneettisen induktion laki voidaan muotoilla eri tavalla: suljetussa piirissä indusoituu EMF, minkä tahansa tämän piirin kattaman magneettivuon muutoksen yhteydessä piirissä oleva EFE on numeerisesti yhtä suuri kuin muutosnopeus tämän piirin peittävästä magneettivuosta.
Tämä lomake tarjoaa keskimääräisen EMF-indikaattorin ja osoittaa EMF:n riippuvuuden ei magneettivuosta, vaan sen muutosnopeudesta.
Lenzin laki
Sinun on myös muistettava Lenzin laki: piirin läpi kulkevan magneettikentän muutoksen aiheuttama virta, sen magneettikenttä estää tämän muutoksen. Jos käämin kierrokset lävistävät erisuuruiset magneettivuot, koko kelalle indusoituva EMF on yhtä suuri kuin eri kierrosten EMF:n summa. Kelan eri kierrosten magneettivuojen summaa kutsutaan vuolinkoksi. Tämän suuren ja magneettivuon mittayksikkö on weber.
Kun virtapiirissä oleva sähkövirta muuttuu, muuttuu myös sen luoma magneettivuo. Samaan aikaan sähkömagneettisen induktion lain mukaan sisälläjohdin, indusoituu EMF. Se ilmenee johtimen virran muutoksen yhteydessä, joten tätä ilmiötä kutsutaan itseinduktioksi ja johtimeen indusoituvaa EMF:ää kutsutaan itseinduktio-EMF:ksi.
Vuon kytkentä ja magneettivuo eivät riipu pelkästään virran voimakkuudesta, vaan myös tietyn johtimen koosta ja muodosta sekä ympäröivän aineen magneettisesta läpäisevyydestä.
Johtimen induktanssi
Suhteellisuuskerrointa kutsutaan johtimen induktanssiksi. Se viittaa johtimen kykyyn luoda vuokytkentä, kun sähkö kulkee sen läpi. Tämä on yksi sähköpiirien pääparametreista. Tietyissä piireissä induktanssi on vakio. Se riippuu ääriviivan koosta, sen konfiguraatiosta ja väliaineen magneettisesta läpäisevyydestä. Tässä tapauksessa piirin virranvoimakkuudella ja magneettivuolla ei ole merkitystä.
Yllä olevat määritelmät ja ilmiöt antavat selityksen siitä, mikä on magneettikenttä. Myös magneettikentän pääominaisuudet on annettu, joiden avulla tämä ilmiö voidaan määritellä.
