Câmpul magnetic al bobinei cu un curent. Electromagneți și aplicarea lor

Electromagnetism - un set de fenomene cauzate de conectarea curenți electrici și câmpuri magnetice. Uneori, această relație duce la efecte nedorite. De exemplu, curentul care curge prin cablurile electrice într-o navă provoacă busolă inutile navei deviere a lui. Cu toate acestea, energia electrică este adesea folosit în mod deliberat pentru a crea câmpuri magnetice de intensitate mare. Ca un exemplu, electromagneți. Despre ei azi și vom vorbi.

Curentul electric și fluxul magnetic

Intensitatea câmpului magnetic poate determina numărul de linii de flux magnetic, care cade pe unitatea de suprafață. Câmpul magnetic apare pretutindeni unde fluxurile de curent electric, iar fluxul magnetic în aer este proporțională cu acesta din urmă. sârmă de drept care transportă un curent, poate fi îndoit în bobina. La o rază suficient de mică rândul său, acest lucru duce la o creștere a fluxului magnetic. În acest caz, curentul nu este crescut.

Efectul concentrației fluxului magnetic poate fi amplificată prin creșterea numărului de rotații, adică. E. Răsucirea firului în bobină. Reciproca este adevărată. Câmpul magnetic curentului bobinei poate fi redusă prin scăderea numărului de rotații.

Deducem relație importantă. La punctul de densitate de flux magnetic maxim (l pe unitate de suprafață cele mai multe linii de flux) relației dintre curentul electric I, numărul de spire de sârmă n, iar fluxul magnetic B este exprimată după cum urmează: Într-un proporțională curent V. 12 A, curentul prin bobina de 3 ture Se creează exact același câmp magnetic ca curentul de 3 a, curentul prin bobina de 12 spire. Este important de știut, rezolvarea problemelor practice.

solenoid

Bobina de sârmă înfășurată, un câmp magnetic este numit un solenoid. Firele pot fi înfășurate pe fier (miez de fier). Baza adecvată și nemagnetic (de exemplu, miez de aer). După cum puteți vedea, puteți folosi nu numai de fier pentru a crea un câmp magnetic bobina cu curent. Din punctul de vedere al magnitudinii oricărui miez nemagnetic fondant distanță echivalentă. Adică, relația de mai sus între fluxul de curent și numărul de spire în acest caz se efectuează cu precizie. Astfel, câmpul magnetic al curentului bobinei poate fi redusă, dacă se aplică acest model.

Folosirea fierului în solenoidului

De ce în fier vechi solenoid? Prezența sa influențează câmpul magnetic al bobinei cu curent în două privințe. Aceasta crește efectul magnetic al curentului, de multe ori de mii de ori sau mai mult. Cu toate acestea, ea poate fi rupt o proporționalitate importantă. Este vorba de cea care există între fluxul magnetic și curentul din bobinele cu miez de aer.

câmp microscopic în domeniile de fier (mai precis, lor momentele magnetice) sub acțiunea unui câmp magnetic , care este generat de curenți sunt construite într - o singură direcție. Ca rezultat al prezenței miezului de fier al curentului produce un flux magnetic mai mare per unitate de fire de secțiune transversală. Astfel, densitatea fluxului crește considerabil. Când toate domeniile aliniate într-o singură direcție, creșterea în continuare a curentului (sau numărul de spire în bobina) doar ușor crește densitatea fluxului magnetic.

Acum, vă spun un pic despre inducție. Aceasta este o parte importantă a subiectelor de interes pentru noi.

Bobina de inducție magnetică cu curent

Deși câmpul magnetic al unui solenoid cu un miez de fier este mult mai puternic decât câmpul magnetic al miezului de aer solenoid, valoarea sa este limitată de proprietățile fierului. Dimensiunea bobinei care creează un aer-core, teoretic, nu are nici o limită. Cu toate acestea, de regulă, să primească curenți mari necesare pentru a crea un câmp care este comparabil ca mărime cu bobina de teren cu un miez de fier, este foarte dificilă și costisitoare. Nu merge întotdeauna așa.

Ce se întâmplă dacă modificați câmpul magnetic al bobinei cu un curent? Această acțiune poate genera un curent electric în același mod ca și curentul generează un câmp magnetic. Când se apropie de magnet la liniile conductoare de forță magnetică care traversează conductorul, induce o tensiune în acesta. Polaritatea tensiunii induse depinde de polaritatea și direcția de schimbare a fluxului magnetic. Acest efect este mult mai pronunțată în bobina decât într-o bobină separată: este proporțională cu numărul de spire din infasurarea. În prezența miezului de fier a tensiunii induse în crește solenoid. Cu această metodă, conductorul trebuie să se deplaseze de flux magnetic relativ. În cazul în care conductorul nu se intersectează liniile de flux magnetic, va apărea o tensiune.

Cum de a obține energie

generatoare electrice genera curent pe baza acelorași principii. De obicei, magnetul se rotește între bobine. Amploarea tensiunii induse depinde de intensitatea câmpului magnetic și viteza acestuia (acestea determină rata de schimbare a fluxului magnetic). Tensiunea în conductorul este direct proporțională cu viteza fluxului magnetic în acesta.

În multe generatoare cu magneți este înlocuit de un solenoid. Pentru a crea un câmp magnetic al bobinei cu un curent, solenoidul este conectat la sursa de alimentare. Care , în acest caz , energia electrică produsă de generator? Acesta este egal cu produsul dintre tensiunea peste curent. Pe de altă parte, curentul în conductorul și relația de flux magnetic permite utilizarea fluxului generat de curent electric în câmp magnetic pentru a produce mișcare mecanică. Conform acestui principiu, motorul este pornit și unele aparate electrice. Cu toate acestea, pentru a crea o mișcare în care trebuie să-și petreacă o putere electrică suplimentară.

câmpuri magnetice puternice

În prezent, folosind fenomenul de supraconductibilitate, este posibil să se obțină o intensitate fără precedent a bobinei de câmp magnetic cu curent. Electromagneți poate fi foarte puternic. Atunci când acest curent curge fără pierderi m. E. Nu provoacă încălzirea materialului. Acest lucru permite să aplice o mulțime de stres în solenoizilor aer-core și pentru a evita limitările impuse de efectul de saturație. perspective foarte bune dezvăluie o bobină de câmp magnetic puternic, cu curent. Electromagneți și utilizarea lor nu este în zadar mulți oameni de știință interesați. La urma urmei, un câmp puternic poate fi utilizat pentru mișcarea „perna“ magnetic și crearea de noi tipuri de motoare electrice si generatoare. Ele sunt capabile de o producție ridicată la costuri reduse.

Energia magnetic curentului bobinei câmp este activ utilizat de omenire. Acesta a fost mult timp utilizate pe scară largă, în special, pe calea ferata. Despre modul de utilizare a liniilor de câmp magnetic al bobinei cu un curent pentru controlul circulației trenurilor, vom discuta acum.

Magneti pe căile ferate

Sistemul utilizat în mod obișnuit pe căile ferate, care, pentru electromagneți de securitate mai mari și magneți permanenți sunt complementare. Cum poate funcționa sistemul? Puternic magnet permanent este atașat aproape de calea ferată , la o anumită distanță de luminile de trafic. În timpul trecerii trenurilor de-a lungul axei magnet a planului de magnet permanent în cabina conducătorului auto este rotit cu un unghi mic, după care magnetul rămâne în poziție.

Reglementarea traficului pe calea ferată

mișcare magnet plat include clopot de alarmă sau sirena. În continuare, se întâmplă următoarele. După câteva secunde șofer de taxi trece peste electromagnet, care este asociat cu luminile de trafic. În cazul în care trenul dă undă verde, solenoidul este energizat și axa magnetului permanent în mașină este întors în poziția inițială, oprirea alarmei în cabina de pilotaj. Când lumina de trafic este lumină roșie sau galbenă, electromagnetul este oprit, iar apoi, după o întârziere, se aplică în mod automat frânele, desigur, în cazul în care a uitat să facă șofer. Circuit de frânare (și audio) este conectat la rețea, deoarece axa de rotație a magnetului. Dacă magnetul în timpul întârzierii revine la poziția sa inițială, frâna nu este activat.