Manyetik alan ve parametreleri, manyetik devreler

"Manyetik alan" terimi altında, manyetik etkileşim kuvvetlerinin tezahür ettiği belirli bir enerji alanını anlamak gelenekseldir. Endişelenirler:

• ayrı maddeler: ferrimanyetler (metaller - esas olarak dökme demir, demir ve bunların alaşımları) ve bunların ferrit sınıfları, durumlarına bakılmaksızın;

• hareketli elektrik yükleri.

Elektronların ortak bir manyetik momentine veya diğer kalıcı mıknatıs parçacıklarına sahip olan fiziksel bedenler olarak adlandırılırlar. Etkileşimleri fotoğrafta gösterilmiştir. manyetik alan çizgileri.

Düz bir demir talaşı tabakası olan bir karton levhanın arkasına kalıcı bir mıknatıs getirildikten sonra oluşturulurlar. Resim, Kuzey (K) ve Güney (G) Kutuplarının, yönlerine göre alan çizgilerinin yönü ile net bir şekilde işaretlendiğini göstermektedir: Kuzey Kutbu'ndan çıkış ve Güney Kutbu'na giriş.

manyetik alan nasıl oluşur

Manyetik alanın kaynakları şunlardır:

• kalıcı mıknatıslar;

• mobil ücretler;

• zamanla değişen elektrik alan

Anaokulundaki her çocuk kalıcı mıknatısların hareketine aşinadır.Ne de olsa, buzdolabında her türden şekerleme paketlerinden alınmış resim mıknatısları yapmak zorundaydı.

Hareket halindeki elektrik yükleri genellikle önemli ölçüde daha yüksek manyetik alan enerjisine sahiptir. kalıcı mıknatıslar… Aynı zamanda kuvvet çizgileriyle de gösterilir. Akım I ile düz bir tel için çizim kurallarını inceleyelim.

Manyetik alanın çizgisi, akımın hareketine dik bir düzlemde çizilir, böylece her noktasında manyetik iğnenin kuzey kutbuna etki eden kuvvet bu çizgiye teğet olarak yönlendirilir. Bu, hareketli yükün etrafında eşmerkezli daireler oluşturur.

Bu kuvvetlerin yönü iyi bilinen vida veya sağ vida kuralı ile belirlenir.

jilet kuralı

Gimbal'ı mevcut vektör ile koaksiyel olarak yerleştirmek ve gimbal'ın ileri hareketi yönü ile çakışacak şekilde kolu döndürmek gerekir. Daha sonra, kol çevrilerek manyetik alan çizgilerinin yönü gösterilecektir.

Bir halka iletkende, sapın dönme hareketi akımın yönü ile çakışır ve öteleme hareketi indüksiyonun yönünü gösterir.

Manyetik alan çizgileri her zaman Kuzey Kutbu'ndan ayrılarak Güney Kutbu'na girer. Mıknatısın içinde devam ederler ve asla açılmazlar.

Daha fazla ayrıntı için buraya bakın: Gimbal kuralı elektrik mühendisliğinde nasıl çalışır?

Manyetik alanların etkileşim kuralları

Farklı kaynaklardan gelen manyetik alanlar, ortaya çıkan alanı oluşturmak için toplanır.

Bu durumda, zıt kutuplara (N - S) sahip mıknatıslar birbirini çeker ve aynı ada sahip (N - N, S - S) - birbirlerini iterler.Kutuplar arasındaki etkileşim kuvvetleri, aralarındaki mesafeye bağlıdır. Kutuplar ne kadar yakın kaydırılırsa, o kadar fazla kuvvet üretilir.

Manyetik alanın temel özellikleri

Onlar içerir:

• manyetik indüksiyon vektörü (V);

• manyetik akı (F);

• akı bağlantısı (Ψ).

Alanın etkisinin yoğunluğu veya kuvveti, manyetik indüksiyonun değer vektörü tarafından tahmin edilir... Bu, "l" uzunluğundaki bir telden geçen "I" akımı tarafından oluşturulan "F" kuvvetinin değeri ile belirlenir. ». V= F / (ben ∙ l)

SI sistemindeki manyetik indüksiyonun ölçü birimi Tesla'dır (bu fenomenleri inceleyen ve matematiksel yöntemlerle tanımlayan fizikçinin anısına). Rus teknik literatüründe "T" olarak belirtilir ve uluslararası belgelerde "T" sembolü benimsenir.

1 T, alanın yönüne dik olan düz bir tel üzerinde, bu telden 1 amperlik bir akım geçtiğinde, her bir metre uzunluk için 1 newtonluk bir kuvvetle etki eden böyle bir düzgün manyetik akının indüklenmesidir.

1T = 1 ∙ N / (Bir ∙ m)

Vektör yönü V, sol el kuralıyla belirlenir.

Sol elinizin ayasını manyetik bir alana, Kuzey Kutbundan gelen kuvvet çizgileri avuç içine dik açıyla girecek şekilde yerleştirirseniz ve dört parmağınızı teldeki akım yönünde yerleştirirseniz, çıkıntılı başparmak işaret edecektir. o tele etkiyen kuvvetin yönü.

Elektrik akımı olan iletkenin manyetik alan çizgilerine dik açılarda yerleştirilmemesi durumunda, üzerine etkiyen kuvvet, akan akımın değeri ve iletkenin uzunluğunun izdüşümünün bileşeni ile orantılı olacaktır. dikey bir yönde bulunan bir düzlemde bir akım.

Elektrik akımına etki eden kuvvet, iletkenin yapıldığı malzemeye ve kesit alanına bağlı değildir. Bu tel hiç olmasa ve hareketli yükler manyetik kutuplar arasında farklı bir ortamda hareket etmeye başlasa bile bu kuvvet hiçbir şekilde değişmeyecektir.

Manyetik alanın içinde tüm noktalarda V vektörü aynı yöne ve büyüklüğe sahipse, böyle bir alan tekdüze kabul edilir.

ile herhangi bir ortam manyetik özellikler, indüksiyon vektörünün V değerini etkiler.

Manyetik akı (F)

Manyetik indüksiyonun belirli bir S bölgesinden geçişini düşünürsek, o zaman onun sınırlarıyla sınırlı indüksiyona manyetik akı adı verilir.

Bölge, manyetik indüksiyon yönüne bir α açısında eğimli olduğunda, manyetik akı, bölgenin eğim açısının kosinüsü ile azalır. Maksimum değeri, alan nüfuz eden indüksiyonuna dik olduğunda oluşturulur. Ф = В S

Manyetik akı ölçü birimi, 1 metrekarelik bir alandan 1 tesla indüksiyonunun geçirilmesiyle belirlenen 1 weber'dir.

Akış bağlantısı

Bu terim, bir mıknatısın kutupları arasında bulunan belirli sayıda akım iletkeni tarafından üretilen toplam manyetik akı miktarını elde etmek için kullanılır.

Aynı akımın, n dönüş sayısıyla bobinin sargısından geçtiği durumda, tüm dönüşlerin toplam (bağlı) manyetik akısına akı bağlantısı Ψ denir.

Ψ = n Ф… Akış ölçüm birimi 1 weber'dir.

Alternatif bir elektrikten bir manyetik alan nasıl oluşur?

Elektrik yükleri ve manyetik momentleri olan cisimler ile etkileşime giren elektromanyetik alan, iki alanın birleşimidir:

• elektriksel;

• manyetik.

Birbirleriyle bağlantılıdırlar, birbirlerinin birleşimidirler ve zamanla biri değiştiğinde diğerinde belirli sapmalar meydana gelir. Örneğin, üç fazlı bir jeneratörde alternatif bir sinüzoidal elektrik alanı oluştururken, aynı manyetik alan, benzer alternatif harmoniklerin özellikleriyle aynı anda oluşturulur.

Maddelerin manyetik özellikleri

Harici bir manyetik alanla etkileşimle bağlantılı olarak, maddeler aşağıdakilere ayrılır:

• vücudun çok küçük bir mıknatıslanma derecesinin oluşması nedeniyle dengeli manyetik momentlere sahip antiferromanyetikler;

• dış alanın etkisine karşı iç alanı mıknatıslama özelliğine sahip diamagnets. Dış alan olmadığında manyetik özellikleri ortaya çıkmaz;

• küçük bir dereceye sahip olan dış etki yönünde iç alanı mıknatıslama özelliklerine sahip paramanyetler manyetizma;

• Curie noktasının altındaki sıcaklıklarda dış alan uygulanmadan ferromanyetik özellikler;

• büyüklük ve yönde dengesiz manyetik momentlere sahip ferrimanyetler.

Maddelerin tüm bu özellikleri, modern teknolojilerde çeşitli uygulamalar bulmuştur.

manyetik devreler

Bu terim, içinden bir manyetik akının geçtiği bir dizi farklı manyetik malzeme olarak adlandırılır.Bunlar elektrik devrelerine benzerler ve karşılık gelen matematiksel yasalarla (toplam akım, Ohm, Kirchhoff, vb.) Bakmak - Elektrik mühendisliğinin temel yasaları.

Temelli manyetik devre hesaplamaları tüm trafolar, indüktörler, elektrik makineleri ve daha birçok cihaz çalışıyor.

Örneğin, çalışan bir elektromıknatısta manyetik akı, ferromanyetik çeliklerden ve belirgin ferromanyetik olmayan özelliklere sahip havadan yapılmış bir manyetik devreden geçer. Bu elemanların kombinasyonu manyetik devreyi oluşturur.

Çoğu elektrikli cihazın tasarımında manyetik devreler bulunur. Bu makalede bununla ilgili daha fazla bilgi edinin — Elektrikli cihazların manyetik devreleri

Ayrıca bu konuyu okuyun: Manyetik devre hesaplama örnekleri