Kaj je magnetno polje? Magnetno polje in njegove lastnosti

Ko sta povezana z dvema vzporednima vodnikoma električnega toka, ju bosta privlačila ali odbijala, odvisno od smeri (polarnosti) priključenega toka. To je posledica pojava posebne vrste snovi okoli teh prevodnikov. Ta zadeva se imenuje magnetno polje (MF). Magnetna sila je sila, s katero vodniki delujejo drug na drugega.

Teorija magnetizma izvira iz antike, v starodavni civilizaciji Azije. V Magneziji so v gorah našli posebno pasmo, katere kosi so se lahko privabili drug na drugega. Po imenu kraja se je ta pasma imenovala "magneti". Barski magnet vsebuje dva pola. Njegove magnetne lastnosti so še posebej močno opažene na polovicah.

Magnet, ki visi na vrvici, bo prikazal stranice obzorja s svojimi drogovi. Njeni drogovi bodo obrnjeni proti severu in jugu. Kompas naprava deluje po tem načelu. Nasprotna pola dveh magnetov privlačita in podobne droge odbijajo.

Znanstveniki so ugotovili, da se magnetizirana puščica v bližini prevodnika odkloni, ko skozi njo prehaja električni tok. To kaže, da se okoli nje oblikuje poslanec.

Magnetno polje vpliva na:

Premikanje električnih nabojev.
Snovi, ki jih imenujemo feromagnet: železo, lito železo, njihove zlitine.

Trajni magneti so telesa, ki imajo skupni magnetni moment nabitih delcev (elektronov).

1 - Južni pol magneta
2 - Severni pol magneta
3 - MP po zgledu kovinskih oblog
4 - Smer magnetnega polja

Črte sile se pojavijo, ko se stalni magnet približa papirnemu listu, na katerega se vlije plast železnih oblog. Slika nazorno prikazuje lokacije polov z usmerjenimi silami.

Viri magnetnega polja

• Vremensko spreminjajoče se električno polje.
• Premični stroški.
• Trajni magneti.

Že od otroštva poznamo trajne magnete. Uporabljali so jih kot igrače, ki so k sebi privlačile različne kovinske dele. Priložili so jih v hladilnik, vdelali so jih v različne igrače.

Električni naboji, ki so v gibanju, imajo največkrat več magnetne energije kot stalni magneti.

Lastnosti

• Glavna značilnost in lastnost magnetnega polja je relativnost. Če nabito telo pustite brez gibanja v določenem referenčnem okviru in zraven postavite magnetno iglo, bo kazala proti severu, hkrati pa ne bo »čutila« tujega polja, razen zemeljskega polja. In če se nabito telo začne premikati v bližini puščice, se bo okoli telesa pojavil MP. Posledično postane jasno, da se MF oblikuje šele, ko se določen naboj premakne.
• Magnetno polje lahko vpliva in vpliva na električni tok. Zaznamo ga lahko s spremljanjem gibanja nabitih elektronov. V magnetnem polju se bodo delci z nabojem odklonili, vodniki s tekočim tokom se bodo premikali. Okvir s priključenim napajalnikom se bo začel vrteti, magnetizirani materiali pa se bodo premikali določeno razdaljo. Igla kompasa je najpogosteje obarvana modro. To je trak iz magnetiziranega jekla. Kompas je vedno usmerjen proti severu, saj ima Zemlja MP. Ves planet je kot velik magnet s svojimi drogovi.

Človeško telo magnetnega polja ne zazna in ga lahko posnamemo samo s posebnimi napravami in senzorji. Je spremenljivega in stalnega tipa. Nadomestno polje običajno ustvarijo posebni induktorji, ki delujejo na izmenični tok. Stalno polje tvori konstantno električno polje.

pravila

Upoštevajte osnovna pravila za prikazovanje magnetnega polja za različne prevodnike.

Pravilo Gimlet

Črta sila se vleče v ravnino, ki je nameščena pod kotom 90 0 na pot gibanja toka tako, da je sila v vsaki točki usmerjena tangencialno na črto.

Če želite določiti smer magnetnih sil, si morate zapomniti pravilo desnega giba.

Vrtalnik mora biti nameščen vzdolž iste osi s trenutnim vektorjem, ročaj je treba zasukati tako, da se vrtalnik premika v smeri svoje smeri. V tem primeru se orientacija linij določi z vrtenjem ročaja.

Pravilo gimbal

Prevajalno gibanje tetive v obročastem prevodniku kaže, kako je indukcija usmerjena, vrtenje sovpada s trenutnim tokom.

Sile se nadaljujejo znotraj magneta in jih ni mogoče odpreti.

Magnetna polja različnih virov se seštevajo. Pri tem ustvarijo skupno polje.

Magneti z enakimi polovi se odbijajo, tisti z različnimi pa privlačijo. Vrednost moči interakcije je odvisna od razdalje med njimi. Ko se drogovi približajo, se sila povečuje.

Parametri magnetnega polja

• Povezovanje niti ( Ψ ).
• Vektor magnetne indukcije ( IN).
• Magnetni tok ( F).

Intenzivnost magnetnega polja se izračuna glede na velikost magnetne indukcijske vektorice, ki je odvisna od sile F, tvori pa jo tok I vzdolž prevodnika z dolžino l: B \u003d F / (I * l).

Magnetna indukcija se meri v Tesli (T), v čast znanstveniku, ki je proučeval pojave magnetizma in se ukvarjal z njihovimi računskimi metodami. 1 T je enak indukciji magnetnega toka s silo 1 N po dolžini 1m ravno prevodnik pod kotom 90 0 do smeri polja s tokom ene ampere:

1 T \u003d 1 x H / (A x m).

Pravilo leve roke

Pravilo najde smer vektorja magnetne indukcije.

Če dlan leve roke postavimo v polje tako, da črte magnetnega polja vstopijo v dlan s severnega pola pri 90 0 in 4 prsta postavimo vzdolž trenutnega toka, bo palec pokazal smer magnetne sile.

Če je prevodnik pod drugim kotom, je sila neposredno odvisna od toka in projekcije vodnika na ravnino pod pravim kotom.

Sila ni odvisna od vrste materiala prevodnika in njegovega preseka. Če prevodnika ni in se naboji premikajo v drugem mediju, se sila ne bo spremenila.

Kadar je smer vektorja magnetnega polja v eni smeri iste vrednosti, se polje imenuje enotno. Različna okolja vplivajo na velikost indukcijskega vektorja.

Magnetni tok

Magnetna indukcija, ki poteka čez določeno območje S in je omejena na to območje, je magnetni tok.

Če ima območje naklon pod določenim kotom α do indukcijske črte, se magnetni tok zmanjša za velikost kosinusa tega kota. Njegova največja vrednost nastane, ko je območje pod pravim kotom magnetne indukcije:

F \u003d B * S

Magnetni tok se meri v enoti, kot je "Weber", ki je po vrednosti enak indukcijskemu toku 1 T po območjih v 1 m 2.

Flux povezava

Ta koncept se uporablja za ustvarjanje skupne vrednosti magnetnega toka, ki je ustvarjena iz določenega števila prevodnikov, ki se nahajajo med magnetnimi polami.

V primeru, ko enak tok jaz teče skozi navitje s številom obratov n, skupni magnetni tok, ki ga tvorijo vsi zavoji, je pretočna povezava.

Flux povezava Ψ izmerjeno v stopnjah in enako: Ψ \u003d n * F.

Magnetne lastnosti

Prepustnost določa, koliko je magnetno polje v določenem okolju nižje ali večje od indukcije polja v vakuumu. Snov se imenuje magnetizirana, če tvori lastno magnetno polje. Ko snov damo v magnetno polje, se magnetizira.

Znanstveniki so ugotovili razlog, zakaj telesa dobijo magnetne lastnosti. Po hipotezi znanstvenikov so v notranjosti snovi električni tokovi mikroskopske veličine. Elektroni imajo svoj magnetni moment, ki ima kvantno naravo, ki se giblje po določeni orbiti v atomih. Prav ti majhni tokovi določajo magnetne lastnosti.

Če se tokovi gibljejo naključno, se magnetna polja, ki jih povzročijo, samokompenzirajo. Zunanje polje naredi tokove urejene, zato nastane magnetno polje. To je namagnetizacija snovi.

Različne snovi lahko razvrstimo glede na lastnosti interakcije z magnetnimi polji.

Razdeljeni so v skupine:

Paramagnetika - snovi z lastnostmi magnetizacije v smeri zunanjega polja z majhno možnostjo magnetizma. Imajo pozitivno jakost polja. Te snovi vključujejo železov klorid, mangan, platino itd.
Ferrimagneti - snovi z magnetnimi trenutki, ki niso usmerjeni v smer in vrednost. Zanje je značilna prisotnost kompenziranega antiferromagnetizma. Moč in temperatura polja vplivata na njihovo magnetno občutljivost (različni oksidi).
Feromagneti - Snovi s povečano občutljivostjo, odvisno od napetosti in temperature (kristali kobalta, niklja itd.)
Diamagnetika - imajo lastnost magnetizacije v nasprotni smeri zunanjega polja, to je negativno vrednost magnetne občutljivosti, neodvisno od jakosti. Če polja ni, ta snov ne bo imela magnetnih lastnosti. Takšne snovi vključujejo: srebro, bizmut, dušik, cink, vodik in druge snovi.
Antiferromagneti - imajo uravnotežen magnetni trenutek, zaradi katerega nastane nizka stopnja magnetizacije snovi. Pri segrevanju podvržejo fazni prehod snovi, pri katerem nastanejo paramagnetne lastnosti. Ko temperatura pade pod določeno mejo, se takšne lastnosti ne bodo pojavile (krom, mangan).

Upoštevani magneti so razvrščeni tudi v dve kategoriji:

Mehki magnetni materiali ... Imajo nizko prisilno silo. V magnetnih poljih z majhno močjo se lahko nasičijo. Med obratom magnetizacije imajo neznatne izgube. Kot rezultat tega se takšni materiali uporabljajo za proizvodnjo jeder za električne naprave, ki delujejo na izmenično napetost ((generator,)).
Magnetno trd materiali. Imajo povečano silo prisile. Za ponovno magnetiziranje je potrebno močno magnetno polje. Takšni materiali se uporabljajo pri izdelavi trajnih magnetov.

Magnetne lastnosti različnih snovi najdejo svojo uporabo v tehničnih projektih in izumih.

Magnetna vezja

Kombinacija več magnetnih snovi se imenuje magnetno vezje. So podobnosti in jih določata podobni zakoni matematike.

Električne naprave, induktivnosti, delujejo na osnovi magnetnih vezij. V delujočem elektromagnetu tok teče skozi magnetno vezje iz feromagnetnega materiala in zraka, ki ni feromagnetno. Kombinacija teh komponent je magnetno vezje. Mnoge električne naprave vsebujejo magnetna vezja v svoji zasnovi.

Magnetno polje in njegove značilnosti

Načrt predavanja:

Magnetno polje, njegove lastnosti in značilnosti.

Magnetno polje - obliko obstoja snovi, ki se giblje okoli gibajočih se električnih nabojev (prevodniki s trenutnimi, trajnimi magneti).

To ime je posledica dejstva, da ima, kot je leta 1820 odkril danski fizik Hans Oersted, usmerjevalni učinek na magnetno iglo. Oerstedov poskus: magnetno iglo, ki se vrti na iglo, smo postavili pod žico s tokom. Ko je bil tok vklopljen, je bil nameščen pravokotno na žico; ko se je smer toka spremenila, se je obrnil v nasprotno smer.

Glavne lastnosti magnetnega polja:

nastajajo s premikanjem električnih nabojev, prevodniki s tokovnimi, trajnimi magneti in izmeničnim električnim poljem;

deluje s silo na premikanje električnih nabojev, prevodnike s tokom, magnetizirana telesa;

izmenično magnetno polje ustvarja izmenično električno polje.

Iz Oerstedove izkušnje izhaja, da ima magnetno polje usmerjen značaj in mora imeti značilnost vektorske sile. Imenuje se in se imenuje magnetna indukcija.

Magnetno polje je upodobljeno grafično s pomočjo magnetnih sil sil ali magnetnih indukcijskih vodov. Magnetna moč črte imenujemo črte, vzdolž katerih se v magnetnem polju nahajajo železne obloge ali osi majhnih magnetnih puščic. Na vsaki točki takšne črte je vektor usmerjen tangencialno.

Črte magnetne indukcije so vedno zaprte, kar kaže na odsotnost magnetnih nabojev v naravi in \u200b\u200bvrtinčenje magnetnega polja.

Običajno zapustijo severni pol magneta in vstopijo na južni. Gostota črt je izbrana tako, da je število črt skozi enotno površino, pravokotno na magnetno polje, sorazmerno z vrednostjo magnetne indukcije.

H

Magnetni solenoid s tokom

Smer linij je določena s pravilom vijaka. Solenoid je tuljava s tokom, katere zavoji so nameščeni blizu drug drugega, premer zavoja pa je veliko manjši od dolžine tuljave.

Magnetno polje znotraj magnetnega polja je enakomerno. Magnetno polje se imenuje enotno, če je vektor v kateri koli točki konstanten.

Magnetno polje solenoida je podobno kot magnetni trak.

OD

olenoid s tokom je elektromagnet.

Izkušnje kažejo, da za magnetno polje, pa tudi za električno polje, drži načelo superpozicije: indukcija magnetnega polja, ki ga ustvarja več tokov ali premikajočih se nabojev, je enaka vektorskemu znesku indukcij magnetnih polj, ki jih ustvari vsak tok ali naboj:

Vektor se uvaja na enega od treh načinov:

a) iz Amperovega zakona;

b) z delovanjem magnetnega polja na okvir s tokom;

c) iz izraza za Lorentzovo silo.

IN mper eksperimentalno ugotovil, da je sila, s katero magnetno polje deluje na element prevodnika s tokom I, ki se nahaja v magnetnem polju, neposredno sorazmerna s silo

tok I in vektorski produkt dolžinskega elementa z magnetno indukcijo:

- Amperov zakon

H
smer vektorja lahko najdemo po splošnih pravilih vektorskega produkta, iz katerega sledi pravilu leve roke: če je dlan leve roke nameščena tako, da magnetne črte sile vstopajo vanjo, 4 iztegnjeni prsti pa so usmerjeni vzdolž toka, potem bo upognjeni palec pokazal smer sile.

Sile, ki deluje na žico končne dolžine, ugotovimo z integriranjem po celotni dolžini.

Za I \u003d const, B \u003d const, F \u003d BIlsin

Če je  \u003d 90 0, F \u003d BIl

Indukcija magnetnega polja - vektorska fizikalna količina, številčno enaka sili, ki deluje v enotnem magnetnem polju na prevodniku enote dolžine z enotno jakostjo toka, nameščenim pravokotno na črte magnetnega polja.

1Tl je indukcija enakomernega magnetnega polja, v katerem sila 1N deluje na prevodnik dolžine 1m s tokom 1A, ki leži pravokotno na črte magnetnega polja.

Do zdaj smo upoštevali makro tokove, ki tečejo v prevodnikih. Vendar pa po Amperejevi domnevi v katerem koli telesu obstajajo mikroskopski tokovi, ki jih povzroči gibanje elektronov v atomih. Ti mikroskopski molekularni tokovi ustvarjajo svoje magnetno polje in se lahko vrtijo v poljih makrotokov, kar ustvarja dodatno magnetno polje v telesu. Vektor označuje nastalo magnetno polje, ki ga ustvarijo vsi makro in mikro tokovi, tj. pri istem makrotoku ima vektor različne vrednosti v različnih medijih.

Magnetno polje makrotokov opisuje vektor magnetne jakosti.

Za homogen izotropni medij

 0 \u003d 410 -7 H / m - magnetna konstanta,  0 \u003d 410 -7 N / A 2,

 - magnetna prepustnost medija, ki pokaže, kolikokrat se spremeni magnetno polje makrotokov zaradi polja mikrotokov medija.

Magnetni tok. Gaussov izrek za magnetni tok.

Pretočni vektor (magnetni tok) skozi mesto dS imenujemo skalar, ki je enak

kje je projekcija na smer normale na mesto;

 je kot med vektorji in.

Usmerjevalni površinski element,

Vektorski tok je algebrska količina,

če - pri odhodu s površine;

če - pri vstopu na površino.

Tok vektorja magnetne indukcije skozi poljubno površino S je

Za enotno magnetno polje \u003d const

1 Wb - magnetni tok, ki poteka skozi ravno površino s površino 1 m 2, ki se nahaja pravokotno na enakomerno magnetno polje, katerega indukcija je 1 T.

Magnetni tok skozi površino S je številčno enak številu magnetnih polj, ki prečkajo to površino.

Ker so črte magnetne indukcije vedno zaprte, je za zaprto površino število linij, ki vstopajo na površino (F 0), torej skupni tok magnetne indukcije skozi zaprto površino enak nič.

- gaussov izrek: pretok vektorja magnetne indukcije skozi katero koli zaprto površino je nič.

Ta izrek je matematični izraz dejstva, da v naravi ni magnetnih nabojev, na katerih bi se črte magnetne indukcije začele ali končale.

Zakon Bio-Savarda-Laplasa in njegova uporaba za izračun magnetnih polj.

FR je podrobno preučil magnetno polje enosmernih tokov različnih oblik. znanstveniki Bio in Savard. Ugotovili so, da je v vseh primerih magnetna indukcija v poljubni točki sorazmerna s tokovno jakostjo, odvisna od oblike, velikosti prevodnika, lokacije te točke glede na prevodnik in od medija.

Rezultate teh poskusov je povzel Fr. matematik Laplace, ki je upošteval vektorski značaj magnetne indukcije in domneval, da je indukcija na vsaki točki po principu superpozicije vektorska vsota indukcij elementarnih magnetnih polj, ki jih ustvari vsak odsek tega prevodnika.

Laplace je leta 1820 oblikoval zakon, ki se je imenoval zakon Bio-Savard-Laplace: vsak element prevodnika s tokom ustvarja magnetno polje, katerega indukcijski vektor v neki poljubni točki K je določen s formulo:

- zakon Bio-Savard-Laplace.

Iz zakona Bio-Sovar-Laplace izhaja, da smer vektorja sovpada s smerjo vektorskega produkta. Enako smer daje pravilo desnega vijaka (gimlet).

Glede na to,

Element prevodnika, usmerjen s tokom;

Vektor polmera, ki se povezuje s točko K;

Zakon Bio-Savart-Laplace je praktičnega pomena, saj omogoča, da v dani točki v prostoru najdete indukcijo magnetnega polja toka, ki teče skozi prevodnik končnih dimenzij in poljubne oblike.

Za tok poljubne oblike je takšen izračun zapleten matematični problem. Če pa ima trenutna porazdelitev določeno simetrijo, potem uporaba načela superpozicije v povezavi z zakonom Biot-Savard-Laplace omogoča razmeroma enostavno izračunavanje specifičnih magnetnih polj.

Poglejmo nekaj primerov.

A. Magnetno polje ravnega prevodnika s tokom.

za prevodnik končne dolžine:

za prevodnik neskončne dolžine:  1 \u003d 0,  2 \u003d 

B. Magnetno polje v središču krožnega toka:

 \u003d 90 0, sin \u003d 1,

Oersted leta 1820 eksperimentalno odkril, da je kroženje v zaprti zanki, ki obdaja sistem makrotokov, sorazmerno z algebrsko vsoto teh tokov. Koeficient sorazmernosti je odvisen od izbire sistema enot in je enak 1 v SI.

C
integral prek zaprte konture se imenuje kroženje vektorja.

Ta formula se imenuje cirkulacijski izrek ali skupni trenutni zakon:

kroženje vektorja jakosti magnetnega polja vzdolž poljubne zaprte zanke je enako algebrski vsoti makrotokov (ali celotnega toka), ki jih pokriva ta zanka. njegovo specifikacije V prostoru, ki obdaja tokove in trajne magnete, nastane sila poljeklical magnetno... Razpoložljivost magnetno polja odkriti ...

O resnični strukturi elektromagnetnega polja in njegovo značilnosti širjenje v obliki ravninskih valov.

Članek \u003e\u003e Fizika

O PRAVI STRUKTURI ELEKTROMAGNETNEGA PODROČJA IN NJEGOVO ZNAČILNOSTI PROPAGACIJA V OBLIKI PLANSKEGA VALOVA ... druge sestavine posameznega polja: elektromagnetno polje z vektorskimi komponentami in, električnimi polje s sestavnimi deli in magnetno polje s komponentami ...

Magnetni polje, vezja in indukcija

Izvleček \u003e\u003e Fizika

... polja). Glavno značilno magnetno polja je njegovo vektorska sila magnetno indukcija (indukcijski vektor magnetno polja). V SI magnetno ... ki imajo magnetno trenutek. Magnetni polje in njegovo Smer parametrov magnetno vrstice in ...

Magnetni polje (2)

Izvleček \u003e\u003e Fizika

Odsek prevodnika AB s tokom v magnetno polje pravokotno njegovo magnetno črte. S prikazano na sliki ... je vrednost odvisna samo od magnetno polja in lahko služi njegovo količinsko značilno... Ta vrednost je vzeta ...

Magnetni materiali (2)

Izvleček \u003e\u003e Ekonomija

Gradivo v interakciji s magnetno poljeizraženo v njegovo spremembe, tako tudi pri drugih ... in po prenehanju izpostavljenosti magnetno polja.1. Glavni specifikacije magnetno Materiali Za magnetne lastnosti materialov so značilne ...

Magnet je telo, ki okoli sebe tvori magnetno polje.

Sila, ki jo ustvari magnet, bo delovala na nekatere kovine: železo, nikelj in kobalt. Predmete iz teh kovin privlači magnet.
(vžigalica in plutovina se ne privlačita, žebelj le na desni polovici magneta, sponka za papir na katerem koli mestu)

Obstajata dve področji, kjer je gravitacija največja. Imenujejo se drogovi. Če magnet obesimo na tanko nit, se bo na določen način razvil. En konec bo vedno usmeril proti severu, drugi konec pa proti jugu. Zato se en pol imenuje severni, drugi pa južni.

Jasno vidite učinek magnetnega polja, ki se tvori okoli magneta. Magnet položite na površino, na katero smo predhodno vlili kovinske obloge. Pod vplivom magnetnega polja bo žagovina razporejena v obliki eliptičnih krivulj. Po pojavu teh krivulj si lahko predstavljamo, kako so črte magnetnega polja v prostoru. Njihova smer je običajno označena od severa do juga.

Če vzamemo dva enaka magneta in jih skušamo približati svojim polom, bomo ugotovili, da različne droge privlačijo in iste odbijajo.

Naša Zemlja ima tudi magnetno polje, imenovano Zemljino magnetno polje. Severna puščica vedno kaže proti severu. Posledično je geografski severni pol zemlje južni magnetni pol, saj nasproti privlačijo magnetni pola. Prav tako je geografski južni pol magnetni severni pol.

Severni konec kompasa vedno kaže na sever, saj ga privlači magnetni pol Zemlje.

Če kompas postavimo pod žico, ki se raztegne v smeri sever-jug in skozi katero teče tok, bomo videli, da magnetna igla odkloni. To dokazuje, da električni tok ustvarja magnetno polje okoli sebe.

Če pod žico postavimo več kompasov, skozi katere teče električni tok, bomo videli, da vse puščice odstopajo pod istim kotom. To pomeni, da je magnetno polje, ki ga ustvarja žica, na različnih področjih enako. Zato lahko sklepamo, da so črte magnetnega polja za vsak prevodnik v obliki koncentričnih krogov.

Smer linij magnetnega polja lahko določimo s pravilom desne roke. Če želite to narediti, morate z desno roko miselno zgrabiti prevodnik z električnim tokom, tako da iztegnjeni palec desne roke kaže smer električnega toka, nato pa bodo upognjeni prsti pokazali smer linij magnetnega polja.

Če kovinsko žico zvijemo v spiralo in skozi njo pošljemo električni tok, potem se magnetna polja vsake posamezne zanke seštevajo v splošno polje spirale.

Delovanje magnetnega polja spirale je podobno delovanju magnetnega polja stalnega magneta. To načelo je bilo osnova za ustvarjanje elektromagneta. Tako kot stalni magnet ima južni in severni pol. Severni pol je kraj, kjer izhajajo črte magnetnega polja.

Moč stalnega magneta se sčasoma ne spreminja. Za elektromagnet je to drugače. Obstajajo trije načini za spreminjanje jakosti elektromagneta.

Prva pot. V spiralo postavite kovinsko jedro. V tem primeru se dodajo dejanja magnetnega polja jedra in magnetno polje spirale.

Druga pot. Povečamo število obratov spirale. Več ko se zavrti spirala, večji je učinek sile magnetnega polja.

Tretja pot. Povečamo moč električnega toka, ki teče v spirali. Povečala se bodo magnetna polja posameznih zank, zato se bo povečalo tudi skupno magnetno polje spirale.

Zvočnik

Naprava zvočnika vključuje elektromagnet in trajni magnet. Elektromagnet, ki je povezan z membrano zvočnika, drsi čez trajno fiksiran magnet. V tem primeru membrana ostane mobilna. Prepustimo izmenični električni tok skozi elektromagnet, katerega vrsta je odvisna od zvočnih vibracij. Ker se električni tok spreminja, se vpliv magnetnega polja spremeni v elektromagnetu.

Kot rezultat, bo elektromagnet pritegnil ali odvrnil od trajnega magneta različne moči. Poleg tega bo membrana zvočnika izvajala popolnoma enake vibracije kot elektromagnet. Tako bomo, kar je bilo rečeno v mikrofon, slišali preko zvočnika.

Pokliči

Električni zvonec lahko uvrstimo med električni rele. Prekinitveni zvočni signal povzročajo občasni kratki stiki in odprtine električnega tokokroga.

Ko pritisnete gumb zvonca, se električni tokokrog zapre. Jezik zvona privlači elektromagnet in udarja v zvonec. V tem primeru jezik prekine električni tokokrog. Tok preneha teči, elektromagnet ne deluje in jezik se vrne v prvotni položaj. Električni tokokrog se spet zapre, jezik spet privabi elektromagnet in udari v zvonec. Ta postopek se bo nadaljeval, dokler pritisnemo gumb za klic.

Električni motor

Pred elektromagnet postavite prosto vrtečo se magnetno iglo in jo zavrite. To gibanje lahko vzdržujemo, če vklopimo elektromagnet v trenutku, ko magnetna igla obrne isti pol proti elektromagnetu.

Moč privlačenja elektromagneta je dovolj, da se rotacijsko gibanje puščice ne ustavi.

(na sliki magnet prejme impulz vsakič, ko je rdeča puščica blizu in pritisnete gumb. Če pritisnete gumb, ko je zelena puščica blizu, se elektromagnet ustavi)

To načelo je v središču elektromotorja. Samo, da se v njej ne vrti magnetna igla, ampak elektromagnet, ki se imenuje sidro, v statično fiksiranem magnetu v obliki podkve, imenovanem stator. Zaradi večkratnih kratkih stikov in odprtin tokokroga je elektromagnet, tj. sidro se bo stalno vrtelo.

Električni tok vstopi v armaturo skozi dva kontakta, ki sta dva izolirana pol obroča. To vodi v dejstvo, da elektromagnet stalno spreminja polarnost. Ko se nasprotni drogi nahajajo drug proti drugemu, se motor začne upočasnjevati. Toda v tem trenutku elektromagnet spremeni polarnost in zdaj sta ena proti drugi enaki polovici. Odbijajo se, motor pa se še naprej vrti.

Generator

Na konce spirale priključimo voltmeter in začnemo vijugati trajni magnet pred njegovimi zavoji. V tem primeru bo voltmeter pokazal prisotnost napetosti. Iz tega lahko sklepamo, da na električni vodnik vpliva spreminjajoče se magnetno polje.

Iz tega sledi zakon električne indukcije: napetost na koncih indukcijske tuljave bo obstajala, dokler bo tuljava v spreminjajočem se magnetnem polju.

Čim več obratov ima indukcijska tuljava, več napetosti se pojavi na njenih koncih. Napetost se lahko poveča s povečanjem magnetnega polja ali s hitrejšim spreminjanjem. Kovinsko jedro, vstavljeno znotraj indukcijske tuljave, poveča indukcijsko napetost, saj se magnetno polje ojača z magnetiziranjem jedra.
(magnet začne močneje valovati pred tuljavo, zaradi česar igla voltmetra odstopa veliko bolj)

Generator je nasprotje električnega motorja. Sidro, tj. elektromagnet, ki se vrti v magnetnem polju stalnega magneta. Zaradi vrtenja armature se magnetno polje, ki deluje nanj, nenehno spreminja. Posledično se posledično indukcijska napetost spremeni. Med popolnim obračanjem armature bo napetost polovico pozitivna in polovica negativna. Primer tega je vetrnica, ki ustvarja izmenično napetost.

Transformator

Po zakonu indukcije se napetost pojavi, ko se magnetno polje v indukcijski tuljavi spremeni. Toda magnetno polje tuljave se bo spremenilo le, če se v njej pojavi izmenična napetost.

Magnetno polje se spremeni iz nič v končno vrednost. Če tuljavo priključite na vir napetosti, bo nastalo izmenično magnetno polje ustvarilo kratkotrajno indukcijsko napetost, ki bo nasprotovala glavni napetosti. Za opazovanje pojava induktivne napetosti ni potrebno uporabiti dveh tuljav. To je mogoče storiti z eno tuljavo, vendar se potem ta postopek imenuje samoindukcija. Napetost v tuljavi čez nekaj časa doseže svoj maksimum, ko se magnetno polje preneha spreminjati in postane konstantno.

Magnetno polje se spremeni na enak način, če tuljavo odklopimo od napetostnega vira. V tem primeru se pojavi tudi pojav samoindukcije, ki nasprotuje padajoči napetosti. Zato napetost pade na nič ne takoj, ampak z določenim zamikom.

Če nenehno priklopimo in odklopimo vir napetosti na tuljavo, se bo magnetno polje okoli njega nenehno spreminjalo. Hkrati obstaja tudi izmenična indukcijska napetost. Zdaj namesto tega tuljavo priključite na vir izmenične napetosti. Čez nekaj časa se prikaže izmenična indukcijska napetost.

Prvo tuljavo priključimo na vir izmenične napetosti. Zahvaljujoč kovinskemu jedru bo ustvarjeno izmenično magnetno polje delovalo na drugo tuljavo. To pomeni, da lahko izmenična napetost prehaja iz enega vezja električnega toka v drugega, tudi če ti tokokrogi niso povezani med seboj.

Če vzamemo dve tuljavi enakih parametrov, potem lahko v drugi dobimo enako napetost, ki deluje na prvo tuljavo. Ta pojav se uporablja pri transformatorjih. Edini namen transformatorja je ustvariti drugačno napetost v drugi tuljavi od prve. Za to mora biti druga tuljava več ali manj obratov.

Če bi bilo v 1. tuljavi 1000 zavojev, v drugem pa 10, potem bo napetost v drugem vezju le ena stotina napetosti v prvem. Toda trenutna moč naraste skoraj stokrat. Zato so za generiranje visoke jakosti potrebne visokonapetostne transformatorje.

Da bi razumeli, kaj je značilnost magnetnega polja, je treba definirati številne pojave. V tem primeru se morate vnaprej spomniti, kako in zakaj se pojavlja. Ugotovite, kakšna je jakost magnetnega polja. V tem primeru je pomembno, da se takšno polje lahko pojavi ne samo v magnetih. V zvezi s tem ne boli omeniti značilnosti zemeljskega magnetnega polja.

Nastanek polja

Najprej bi morali opisati videz polja. Nato lahko opišete magnetno polje in njegove značilnosti. Pojavi se med gibanjem nabitih delcev. Lahko vplivajo zlasti na prevodne prevodnike. Medsebojno delovanje med magnetnim poljem in gibljivimi naboji ali prevodniki, skozi katere teče tok, se zgodi zahvaljujoč silam, imenovanim elektromagnetno.

Intenzivnost ali sila, značilna za magnetno polje v določeni prostorski točki, se določi z magnetno indukcijo. Slednje je označeno s simbolom B.

Grafični prikaz polja

Magnetno polje in njegove značilnosti lahko grafično predstavimo s pomočjo indukcijskih vodov. To definicijo imenujemo črte, tangente, na katere se v kateri koli točki ujema s smerjo vektorja magnetne indukcije.

Imenovane črte so vključene v značilnosti magnetnega polja in se uporabljajo za določanje njegove smeri in jakosti. Večja kot je intenzivnost magnetnega polja, več teh črp se bo potegnilo.

Kaj so magnetne črte

Magnetne črte v ravnih vodnikih s tokom imajo obliko koncentričnega kroga, katerega središče se nahaja na osi tega prevodnika. Smer magnetnih linij v bližini prevodnikov s tokom se določi s pravilom gimleta, ki se sliši takole: če je trak nameščen tako, da se bo v vodnik privijal v smeri toka, potem smer vrtenja ročaja ustreza smeri magnetnih vodov.

Za tuljavo s tokom bo smer magnetnega polja določila tudi s pravilom gimbal. Potrebno je tudi zasukati ročico v smeri toka v zavojih magnetne gredi. Smer črt magnetne indukcije bo ustrezala smeri premičnega gibanja tetive.

Je glavna značilnost magnetnega polja.

Ustvarjen z enim tokom, pod enakimi pogoji se polje razlikuje po svoji intenzivnosti v različnih medijih zaradi različnih magnetnih lastnosti teh snovi. Za magnetne lastnosti medija je značilna absolutna magnetna prepustnost. Izmerjeno v henry na meter (g / m).

Značilnost magnetnega polja vključuje absolutno magnetno prepustnost vakuuma, imenovano magnetna konstanta. Vrednost, ki določa, kolikokrat se bo absolutna magnetna prepustnost medija razlikovala od konstante, se imenuje relativna magnetna prepustnost.

Magnetna prepustnost snovi

To je brezdimenzijska količina. Snovi, katerih vrednost prepustnosti je manjša od ene, se imenujejo diamagnetne. V teh snoveh bo polje šibkejše kot v vakuumu. Te lastnosti so prisotne v vodiku, vodi, kremenu, srebru itd.

Mediji z magnetno prepustnostjo, ki presegajo enotnost, se imenujejo paramagnetni. V teh snoveh bo polje močnejše kot v vakuumu. Ti mediji in snovi vključujejo zrak, aluminij, kisik, platino.

V primeru paramagnetnih in diamagnetnih snovi vrednost magnetne prepustnosti ne bo odvisna od napetosti zunanjega, magnetizirajočega polja. To pomeni, da je količina določene snovi konstantna.

Feromagneti spadajo v posebno skupino. Za te snovi bo magnetna prepustnost dosegla nekaj tisoč ali več. Te snovi, ki imajo lastnost magnetiziranja in krepitve magnetnega polja, se široko uporabljajo v elektrotehniki.

Moč polja

Za določitev značilnosti magnetnega polja lahko v povezavi z vektorjem magnetne indukcije uporabimo vrednost, imenovano jakost magnetnega polja. Ta izraz določa intenzivnost zunanjega magnetnega polja. Smer magnetnega polja v mediju z enakimi lastnostmi v vseh smereh bo vektor intenzitete sovpadal z vektorjem magnetne indukcije na točki polja.

Močni v feromagnetih razlagajo s prisotnostjo poljubno magnetiziranih majhnih delov, ki so lahko predstavljeni v obliki majhnih magnetov.

Ker ni magnetnega polja, feromagnetna snov morda nima izrazitih magnetnih lastnosti, saj polja domen pridobijo različne usmeritve, njihovo skupno magnetno polje pa je enako nič.

Glede na glavne značilnosti magnetnega polja, če se feromagnet položi v zunanje magnetno polje, na primer v tuljavo s tokom, potem se pod vplivom zunanjega polja domene odprejo v smeri zunanjega polja. Poleg tega se bo magnetno polje na tuljavi povečalo, magnetna indukcija pa se bo povečala. Če je zunanje polje dovolj šibko, se bo spremenil le del vseh domen, katerih magnetna polja so blizu smeri zunanjega polja. Ko se moč zunanjega polja povečuje, se bo število vrtljivih domen povečalo, pri določeni vrednosti napetosti zunanjega polja pa se bodo skoraj vsi deli zavrteli, tako da so magnetna polja poravnana v smeri zunanjega polja. To stanje imenujemo magnetna nasičenost.

Razmerje med magnetno indukcijo in napetostjo

Razmerje med magnetno indukcijo feromagnetne snovi in \u200b\u200bjakostjo zunanjega polja je mogoče prikazati s pomočjo grafa, imenovanega krivulja magnetizacije. Na upogibu v krivulji se hitrost povečanja magnetne indukcije zmanjša. Po upogibanju, kjer napetost doseže določeno vrednost, pride do nasičenosti, krivulja pa se rahlo dvigne, postopoma pridobi obliko ravne črte. V tem delu indukcija še vedno raste, vendar precej počasi in le zaradi povečanja jakosti zunanjega polja.

Grafična odvisnost tega indikatorja ni neposredna, kar pomeni, da njihovo razmerje ni konstantno, magnetna prepustnost materiala pa ni stalen indikator, ampak je odvisna od zunanjega polja.

Spremembe magnetnih lastnosti materialov

S povečanjem trenutne jakosti do popolne nasičenosti v tuljavi s feromagnetnim jedrom in njenim nadaljnjim zmanjšanjem krivulja magnetizacije ne bo sovpadala s krivuljo razmagnetizacije. Z ničelno intenzivnostjo magnetna indukcija ne bo imela enake vrednosti, ampak bo pridobila določen indikator, imenovan preostala magnetna indukcija. Situacijo z zaostajanjem magnetne indukcije od sile magnetiranja imenujemo histereza.

Za popolno demagnetizacijo feromagnetnega jedra v tuljavi je potrebno dati povratni tok, kar bo ustvarilo potrebno napetost. Za različne feromagnetne snovi je potreben odsek različne dolžine. Večji kot je, več energije je potrebno za demagnetizacijo. Vrednost, pri kateri se material popolnoma razmagnetizira, se imenuje sila prisile.

Z nadaljnjim povečanjem toka v tuljavi se bo indukcija spet povečala na indeks nasičenosti, vendar z drugačno smerjo magnetnih linij. Pri razmaščevanju v nasprotni smeri dobimo preostalo indukcijo. Pojav preostalega magnetizma se uporablja za ustvarjanje trajnih magnetov iz snovi z velikim indeksom preostalega magnetizma. Iz snovi, ki imajo sposobnost obrnjene magnetizacije, nastajajo jedra za električne stroje in naprave.

Pravilo leve roke

Sila, ki vpliva na prevodnik s tokom, ima smer, določeno s pravilom leve roke: ko je dlan deviške roke nameščena tako, da magnetne črte vstopajo vanjo, štirje prsti pa so izvlečeni v smeri toka v prevodniku, bo upognjeni palec nakazal smer sile. Ta sila je pravokotna na indukcijski vektor in tok.

Tokovni prevodnik, ki se giblje v magnetnem polju, velja za prototip elektromotorja, ki spreminja električno energijo v mehansko.

Pravilo desne roke

Med gibanjem prevodnika v magnetnem polju se v njem sproži elektromotorna sila, ki ima vrednost, sorazmerno z magnetno indukcijo, dolžino vpletenega prevodnika in hitrostjo njegovega gibanja. Ta odvisnost se imenuje elektromagnetna indukcija. Pri določanju smeri induciranega EMF v prevodniku se uporablja pravilo desne roke: ko desna roka stoji na enak način kot v primeru z levo, magnetne črte vstopijo v dlan, palec pa kaže smer gibanja vodnika, podaljšani prsti pa kažejo smer induciranega EMF. Vodnik, ki se giblje v magnetnem toku pod vplivom zunanje mehanske sile, je najpreprostejši primer električnega generatorja, v katerem se mehanska energija pretvori v električno energijo.

Formuliramo ga lahko na drug način: v zaprti zanki se sproži EMF; za vsako spremembo magnetnega toka, ki ga pokriva ta zanka, je EDF v zanki številčno enak hitrosti spremembe magnetnega toka, ki pokriva to zanko.

Ta obrazec daje povprečen indikator EMF in kaže odvisnost EMF ne od magnetnega toka, temveč od hitrosti njegove spremembe.

Lenzov zakon

Prav tako se morate spomniti Lenzovega zakona: tok, ki ga povzroči sprememba magnetnega polja, ki poteka skozi vezje, v njegovem magnetnem polju, to prepreči. Če v zavojih tuljave prodrejo magnetni tokovi različnih velikosti, je EMF, induciran čez celotno tuljavo, enak vsoti EDU v različnih zavojih. Vsota magnetnih tokov različnih zavojev tuljave se imenuje fluksna povezava. Merska enota te količine, tako kot magnetni tok, je weber.

Ko se električni tok v tokokrogu spremeni, se spremeni tudi magnetni tok, ki ga ustvari. V tem primeru se po zakonu elektromagnetne indukcije v prevodniku sproži EMF. Pojavi se v povezavi s spremembo toka v prevodniku, zato se ta pojav imenuje samoindukcija, EMF, induciran v prevodniku, pa se imenuje samodindukcijski EMF.

Povezava toka in magnetni tok ni odvisna samo od jakosti toka, ampak tudi od velikosti in oblike danega prevodnika ter magnetne prepustnosti okoliške snovi.

Induktivnost prevodnika

Faktor sorazmernosti se imenuje induktivnost prevodnika. Označuje zmožnost prevodnika, da ustvari tokovno povezavo, ko skozi njega prehaja elektrika. To je eden glavnih parametrov električnih vezij. Za določena vezja je induktivnost konstantna vrednost. Odvisno bo od velikosti vezja, njegove konfiguracije in magnetne prepustnosti medija. V tem primeru tok v tokokrogu in magnetni tok ne bosta pomembna.

Zgornje definicije in pojavi pojasnjujejo, kaj je magnetno polje. Podane so tudi glavne značilnosti magnetnega polja, s pomočjo katerih je mogoče opredeliti ta pojav.

Viri trajna magnetna polja (PMF) na delovnih mestih so stalni magneti, elektromagneti, visokotokovni sistemi z enosmernim tokom (daljnovodi z enosmernim tokom, elektrolitne kopeli itd.).

Trajni magneti in elektromagneti se pogosto uporabljajo v instrumentaciji, v magnetnih podložkah za žerjave, magnetnih separatorjih, napravah za magnetno čiščenje vode, v magnetohidrodinamičnih generatorjih (MHD), jedrski magnetni resonanci (NMR) in elektronskih napravah za paramagnetno resonanco (EPR), pa tudi v fizioterapevtski praksi.

Glavni fizikalni parametri, ki označujejo PMF, so jakost polja (N), magnetni tok (F) in magnetna indukcija (V). V sistemu SI je enota za merjenje jakosti magnetnega polja amper na meter (A / m), magnetni tok - Weber (Wb ), gostota magnetnega toka (magnetna indukcija) - tesla (T ).

Odkrite so bile spremembe zdravstvenega stanja oseb, ki delajo z viri PMP. Najpogosteje se te spremembe manifestirajo v obliki vegetativne distonije, astenovegetativnih in perifernih vazo-vegetativnih sindromov ali njihove kombinacije.

Glede na trenutno veljavno normo pri nas ("Najvišje dovoljene stopnje izpostavljenosti stalnim magnetnim poljem pri delu z magnetnimi napravami in magnetnimi materiali" št. 1742-77) intenzivnost PMF na delovnih mestih ne sme presegati 8 kA / m (10 mT). Dovoljene ravni PMF, ki jih priporoča Mednarodni odbor za neionizirajoče sevanje (1991), se razlikujejo glede na pogoj, kraj izpostavljenosti in čas obratovanja. Za strokovnjake: 0,2 T - vsakodnevna izpostavljenost (8 ur); 2 T - s kratkotrajno izpostavljenostjo telesu; 5 T - s kratkotrajno izpostavitvijo rok. Za populacijo raven stalne izpostavljenosti PMF ne sme presegati 0,01 T.

Viri elektromagnetnega sevanja v radiofrekvenčnem območju so široko uporabljeni v različnih sektorjih nacionalnega gospodarstva. Uporabljajo se za prenos informacij na daljavo (radijska oddaja, radiotelefonska komunikacija, televizija, radar itd.). V industriji se EMP radio valov uporabljajo za indukcijsko in dielektrično segrevanje materialov (kaljenje, taljenje, spajkanje, varjenje, brizganje kovin, ogrevanje notranjih kovinskih delov elektrovakuumskih naprav v procesu črpanja, sušenje lesa, segrevanje plastike, lepljenje plastičnih spojin, toplotna obdelava prehrambenih izdelkov itd.) ... EMR se široko uporablja v znanstvenih raziskavah (radiospektroskopija, radioastronomija) in medicini (fizioterapija, kirurgija, onkologija). V nekaterih primerih se EMR pojavlja kot stranski neuporabljeni dejavnik, na primer v bližini nadzemnih daljnovodov, transformatorskih podstanic, električnih naprav, vključno z gospodinjskimi napravami. Glavni viri sevanja RF EMF v okolje so antenski sistemi radarjev (radarji), radijske in televizijske ter radijske postaje, vključno z mobilnimi radijskimi komunikacijskimi sistemi in nadzemnimi daljnovodi.

Človeški in živalski organizmi so zelo občutljivi na učinke RF EMF.

Kritični organi in sistemi vključujejo: centralni živčni sistem, oči, spolne žleze in po mnenju nekaterih avtorjev hematopoetski sistem. Biološki učinek teh sevanj je odvisen od valovne dolžine (ali frekvence sevanja), načina nastajanja (neprekinjeno, pulzirajoče) in pogojev izpostavljenosti telesa (konstantna, prekinitvena; splošna, lokalna; intenzivnost; trajanje). Opaža se, da se biološka aktivnost zmanjšuje s povečanjem valovne dolžine (ali padajoče frekvence) sevanja. Najbolj aktivni so pasovi centi, deci in merilni radijski valovi. RF EMR lezije so lahko akutne ali kronične. Ostri se pojavijo, kadar so izpostavljeni velikim intenzivnostim sevanja. Izjemno redki so - v primeru nesreč ali hudih kršitev varnosti na radarju. Za poklicna stanja so značilne kronične lezije, ki jih običajno odkrijemo po večletnem delu z viri EMP mikrovalovnega območja.

Glavni regulativni dokumenti, ki urejajo dovoljene stopnje izpostavljenosti RFR EMR, so: GOST 12.1.006 - 84 “Standardi varstva pri delu. Radiofrekvenčna elektromagnetna polja.

Dovoljene ravni "in SanPiN 2.2.4 / 2.1.8.055-96" Elektromagnetno sevanje radiofrekvenčnega območja ". Standardizirajo izpostavljenost energiji (EE) za električno (E) in magnetno (H) polje ter gostoto energijskega toka (PES) na delovni dan (tabela 5.11).

Tabela 5.11.

Najvišje dovoljene ravni (MPL) na delovni dan za delavce

Z EMR RF

Parameter	Frekvenčna območja, MHz
Ime	merska enota	0,003-3	3-30	30-300	300-300000
EE E	(Š / m) 2 * h				-
uh n	(A / m) 2 * h		-	-	-
ppe	(μW / cm 2) * h	-	-	-

Za celotno populacijo, ki je v stalni izpostavljenosti, se določijo naslednji MPL-ji za jakost električnega polja, V / m:

Frekvenčno območje MHz

0,03-0,30........................................................... 25

0,3-3,0.............................................................. 15

3-30.................................................................. 10

30-300............................................................... 3*

300-300000...................................................... 10

* Razen televizijskih postaj, na katerih so daljinski upravljalniki ločeni

odvisno od frekvence od 2,5 do 5 V / m.

Med napravami, ki delujejo na področju radiofrekvenčnega območja, so tudi video prikazi terminalov osebnih računalnikov. Danes se osebni računalniki (PC) pogosto uporabljajo v proizvodnji, znanstvenih raziskavah, zdravstvenih ustanovah, vsakdanjem življenju, univerzah, šolah in celo v vrtcih. Kadar jih uporabljamo v proizvodnji, lahko osebni računalniki, odvisno od tehnoloških nalog, dolgo časa (v delovnem dnevu) vplivajo na človeško telo. V domačem okolju čas uporabe računalnika sploh ni izven nadzora.

Za video prikazovalne terminale PC (VDT) so nameščeni naslednji daljinski upravljalniki EMI (SanPiN 2.2.2.542-96 "Higienske zahteve za video prikazovalne terminale, osebne elektronske računalnike in organizacijo dela") - Tabela. 5.12.

Tabela 5.12. Najvišje dovoljene ravni EMR, ustvarjene z VDT