Norint suprasti, kas yra magnetinio lauko charakteristika, reikia apibrėžti daugybę reiškinių. Tuo pačiu metu turite iš anksto prisiminti, kaip ir kodėl jis pasirodo. Sužinokite, kokia yra magnetinio lauko galios charakteristika. Svarbu ir tai, kad toks laukas gali atsirasti ne tik magnetuose. Šiuo atžvilgiu nekenkia paminėti ir žemės magnetinio lauko charakteristikas.
Lauko atsiradimas
Pirmiausia turėtume apibūdinti lauko išvaizdą. Po to galite apibūdinti magnetinį lauką ir jo charakteristikas. Jis atsiranda įkrautų dalelių judėjimo metu. Gali paveikti judančius elektros krūvius, ypač ant laidžių laidininkų. Magnetinio lauko ir judančių krūvių arba laidininkų, kuriais teka srovė, sąveika atsiranda dėl jėgų, vadinamų elektromagnetinėmis.
Magnetinio lauko charakteristikos intensyvumas arba galiatam tikras erdvinis taškas nustatomas naudojant magnetinę indukciją. Pastarasis žymimas simboliu B.
Grafinis lauko vaizdas
Magnetinis laukas ir jo charakteristikos gali būti grafiškai pavaizduoti naudojant indukcijos linijas. Šis apibrėžimas vadinamas linijomis, kurių liestinės bet kuriame taške sutaps su magnetinės indukcijos vektoriaus y kryptimi.
Šios linijos įtrauktos į magnetinio lauko charakteristikas ir yra naudojamos jo krypčiai bei intensyvumui nustatyti. Kuo didesnis magnetinio lauko intensyvumas, tuo daugiau duomenų linijų bus nubrėžta.
Kas yra magnetinės linijos
Magnetinės linijos tiesiuose laiduose su srove yra koncentrinio apskritimo formos, kurio centras yra šio laidininko ašyje. Magnetinių linijų kryptį prie laidininkų, turinčių srovę, lemia įstrižainės taisyklė, kuri skamba taip: jei antgalis yra taip, kad jis būtų įsuktas į laidininką srovės kryptimi, tada įtaiso sukimosi kryptis. rankena atitinka magnetinių linijų kryptį.
Ritei su srove magnetinio lauko kryptis taip pat bus nustatoma pagal įstrižainės taisyklę. Taip pat reikia pasukti rankeną srovės kryptimi solenoido posūkiuose. Magnetinės indukcijos linijų kryptis atitiks antgalio transliacinio judėjimo kryptį.
Tolygumo ir nehomogeniškumo apibrėžimas yra pagrindinė magnetinio lauko charakteristika.
Sukurtas vienos srovės, vienodomis sąlygomis, laukasskirsis savo intensyvumu įvairiose terpėse dėl skirtingų šių medžiagų magnetinių savybių. Terpės magnetinėms savybėms būdingas absoliutus magnetinis laidumas. Matuojama henriais vienam metrui (g/m).
Magnetinio lauko charakteristika apima absoliučią magnetinę vakuumo laidumą, vadinamą magnetine konstanta. Reikšmė, kuri nustato, kiek kartų absoliuti terpės magnetinė skvarba skirsis nuo konstantos, vadinama santykiniu magnetiniu pralaidumu.
Medžiagų magnetinis pralaidumas
Tai bematis dydis. Medžiagos, kurių pralaidumo vertė mažesnė nei viena, vadinamos diamagnetinėmis. Šiose medžiagose laukas bus silpnesnis nei vakuume. Šių savybių turi vandenilis, vanduo, kvarcas, sidabras ir kt.
Laikmenos, kurių magnetinis pralaidumas didesnis nei vienas, vadinamos paramagnetinėmis. Šiose medžiagose laukas bus stipresnis nei vakuume. Šios terpės ir medžiagos apima orą, aliuminį, deguonį, platiną.
Paramagnetinių ir diamagnetinių medžiagų atveju magnetinio pralaidumo vertė nepriklausys nuo išorinio įmagnetinančio lauko įtampos. Tai reiškia, kad konkrečios medžiagos vertė yra pastovi.
Feromagnetai priklauso ypatingai grupei. Šių medžiagų magnetinis pralaidumas sieks kelis tūkstančius ar daugiau. Šios medžiagos, kurios turi savybę būti įmagnetintos ir sustiprinti magnetinį lauką, plačiai naudojamos elektrotechnikoje.
Lauko stiprumas
Norint nustatyti magnetinio lauko charakteristikas, kartu su magnetinės indukcijos vektoriumi galima naudoti vertę, vadinamą magnetinio lauko stiprumu. Šis terminas yra vektorinis dydis, lemiantis išorinio magnetinio lauko intensyvumą. Magnetinio lauko kryptis tomis pačiomis savybėmis terpėje visomis kryptimis, intensyvumo vektorius sutaps su magnetinės indukcijos vektoriumi lauko taške.
Stiprios feromagnetų magnetinės savybės paaiškinamos tuo, kad juose yra atsitiktinai įmagnetintų mažų dalių, kurios gali būti pavaizduotos kaip maži magnetai.
Be magnetinio lauko feromagnetinė medžiaga gali nepasižymėti ryškiomis magnetinėmis savybėmis, nes srities laukai įgyja skirtingą orientaciją, o jų bendras magnetinis laukas yra lygus nuliui.
Pagal pagrindines magnetinio lauko charakteristikas, jei feromagnetas dedamas į išorinį magnetinį lauką, pavyzdžiui, į ritę su srove, tada, veikiant išoriniam laukui, domenai pasisuks išorinio lauko kryptis. Be to, padidės magnetinis laukas prie ritės ir padidės magnetinė indukcija. Jei išorinis laukas pakankamai silpnas, tada apvirs tik dalis visų sričių, kurių magnetiniai laukai artėja prie išorinio lauko krypties. Didėjant išorinio lauko stiprumui, padidės pasuktų domenų skaičius, o esant tam tikrai išorinio lauko įtampos vertei, beveik visos dalys bus pasuktos taip, kad magnetiniai laukai išsidėstę išorinio lauko kryptimi. Ši būsena vadinama magnetiniu prisotinimu.
Ryšys tarp magnetinės indukcijos ir intensyvumo
Ryšį tarp feromagnetinės medžiagos magnetinės indukcijos ir išorinio lauko stiprumo galima pavaizduoti naudojant grafiką, vadinamą įmagnetinimo kreive. Kreivės grafiko vingyje magnetinės indukcijos didėjimo greitis mažėja. Po lenkimo, kai įtampa pasiekia tam tikrą lygį, atsiranda sodrumas, o kreivė šiek tiek pakyla, palaipsniui įgydama tiesios linijos formą. Šioje dalyje indukcija vis dar auga, bet gana lėtai ir tik dėl išorinio lauko stiprumo padidėjimo.
Indikatoriaus duomenų grafinė priklausomybė nėra tiesioginė, vadinasi, jų santykis nėra pastovus, o medžiagos magnetinis pralaidumas nėra pastovus rodiklis, o priklauso nuo išorinio lauko.
Medžiagų magnetinių savybių pokyčiai
Padidinus srovę iki visiško prisotinimo ritėje su feromagnetine šerdimi, o vėliau ją sumažinus, įmagnetinimo kreivė nesutaps su išmagnetinimo kreive. Esant nuliniam intensyvumui, magnetinė indukcija neturės tokios pačios vertės, bet įgis tam tikrą indikatorių, vadinamą likutine magnetine indukcija. Situacija su magnetinės indukcijos atsilikimu nuo įmagnetinimo jėgos vadinama histereze.
Norint visiškai išmagnetinti ritės feromagnetinę šerdį, reikia duoti atvirkštinę srovę, kuri sukurs reikiamą įtampą. Skirta įvairiems feromagnetiniamsmedžiagų, reikalingas įvairaus ilgio segmentas. Kuo jis didesnis, tuo daugiau energijos reikia išmagnetinimui. Vertė, kuriai esant medžiaga visiškai išmagnetinama, vadinama priverstine jėga.
Toliau didėjant srovei ritėje, indukcija vėl padidės iki prisotinimo indekso, tačiau esant kitai magnetinių linijų krypčiai. Išmagnetinant priešinga kryptimi, gaunama liekamoji indukcija. Liekamojo magnetizmo reiškinys naudojamas nuolatiniams magnetams sukurti iš medžiagų, turinčių didelį liekamąjį magnetizmą. Medžiagos, turinčios galimybę pakartotinai įmagnetinti, naudojamos kuriant elektros mašinų ir prietaisų branduolius.
Kairės rankos taisyklė
Jėga, kuri veikia laidininką su srove, turi kryptį, kurią nustato kairiosios rankos taisyklė: kai nek altos rankos delnas yra taip, kad į jį patenka magnetinės linijos, o keturi pirštai yra ištiesti srovės kryptimi laidininke, sulenktas nykštys rodo jėgos kryptį. Ši jėga yra statmena indukcijos vektoriui ir srovei.
Srovę nešantis laidininkas, judantis magnetiniame lauke, laikomas elektros variklio, kuris elektros energiją paverčia mechanine, prototipu.
Dešinės rankos taisyklė
Laidininkui judant magnetiniame lauke, jo viduje indukuojama elektrovaros jėga, kurios reikšmė proporcinga magnetinei indukcijai, dalyvaujančio laidininko ilgiui ir jo judėjimo greičiui. Ši priklausomybė vadinama elektromagnetine indukcija. Atnustatant indukuoto EML kryptį laidininke, naudojama dešinės rankos taisyklė: kai dešinė ranka yra taip pat, kaip pavyzdyje iš kairės, magnetinės linijos patenka į delną, o nykštis nurodo kryptį. laidininko judėjimas, ištiesti pirštai rodo sukeltos EML kryptį. Laidininkas, judantis magnetiniu srautu veikiamas išorinės mechaninės jėgos, yra paprasčiausias elektros generatoriaus pavyzdys, kuriame mechaninė energija paverčiama elektros energija.
Elektromagnetinės indukcijos dėsnį galima suformuluoti įvairiai: uždaroje grandinėje indukuojamas EML, o esant bet kokiam magnetinio srauto pokyčiui, kurį apima ši grandinė, EFE grandinėje yra skaitiniu būdu lygus pokyčio greičiui. magnetinio srauto, apimančio šią grandinę.
Šioje formoje pateikiamas vidutinis EML indikatorius ir nurodoma EML priklausomybė ne nuo magnetinio srauto, o nuo jo kitimo greičio.
Lenzo įstatymas
Taip pat reikia atsiminti Lenco dėsnį: srovė, kurią sukelia magnetinio lauko pasikeitimas, einantis per grandinę, jos magnetinis laukas neleidžia šiam pokyčiui. Jei ritės posūkius pramuša skirtingo dydžio magnetiniai srautai, tai visoje ritėje sukeltas EML yra lygus EML sumai skirtinguose posūkiuose. Skirtingų ritės posūkių magnetinių srautų suma vadinama srauto jungtimi. Šio dydžio, kaip ir magnetinio srauto, matavimo vienetas yra Weber.
Kitus elektros srovei grandinėje, keičiasi ir jos sukuriamas magnetinis srautas. Tuo pačiu metu, pagal elektromagnetinės indukcijos dėsnį, vidujelaidininkas, sukeliamas EML. Jis atsiranda dėl srovės pasikeitimo laidininke, todėl šis reiškinys vadinamas saviindukcija, o laidininke sukeltas EML vadinamas saviindukcija EMF.
Srauto jungtis ir magnetinis srautas priklauso ne tik nuo srovės stiprumo, bet ir nuo konkretaus laidininko dydžio bei formos bei supančios medžiagos magnetinio pralaidumo.
Laidžio induktyvumas
Proporcingumo koeficientas vadinamas laidininko induktyvumu. Tai reiškia laidininko gebėjimą sukurti srauto jungtį, kai per jį praeina elektra. Tai vienas iš pagrindinių elektros grandinių parametrų. Tam tikroms grandinėms induktyvumas yra pastovus. Tai priklausys nuo kontūro dydžio, jo konfigūracijos ir terpės magnetinio pralaidumo. Šiuo atveju srovės stiprumas grandinėje ir magnetinis srautas neturi reikšmės.
Aukščiau pateikti apibrėžimai ir reiškiniai paaiškina, kas yra magnetinis laukas. Taip pat pateikiamos pagrindinės magnetinio lauko charakteristikos, kurių pagalba galima apibrėžti šį reiškinį.
