Magnetfeltet af spolen med en strøm. Elektromagneter og deres anvendelse

Elektromagnetisme - et sæt af fænomener, som skyldes tilslutning af elektriske strømme og magnetiske felter. Undertiden denne forbindelse fører til uønskede virkninger. For eksempel strømmen, der løber gennem de elektriske kabler i et skib forårsager unødvendig afvigelse skibets kompas. Imidlertid er elektricitet ofte bevidst bruges til at skabe magnetfelter med høj intensitet. Som eksempel elektromagneter. Om dem i dag, og vi vil tale.

Den elektriske strøm og den magnetiske flux

Intensiteten af magnetfeltet kan bestemme antallet af magnetiske fluxlinier, som falder på arealenhed. Magnetfeltet forekommer overalt hvor elektrisk strøm, og den magnetiske flux i luften er proportional med sidstnævnte. Lige tråd bærer en strøm, kan bøjes i spolen. På et tilstrækkeligt lille radius for tur, dette fører til en stigning i magnetisk flux. I dette tilfælde er den nuværende ikke steget.

Virkning af koncentrationen af den magnetiske flux kan forbedres yderligere ved at øge antallet af vindinger, dvs.. E. Twisting tråden i spolen. Det modsatte er tilfældet. Magnetfeltet spolestrømmen kan reduceres ved at reducere antallet af omdrejninger.

Vi udlede vigtige forhold. Ved punktet for maksimal magnetisk fluxtæthed (det per arealenhed fleste flydelinier) forholdet mellem den elektriske strøm I, antallet af vindinger af tråd n, og den magnetiske flux B udtrykkes som følger: I en strøm proportional med V. 12 A, strømmen gennem spolen i 3 omgange det skaber nøjagtig samme magnetfelt som den aktuelle af 3a, strømmen gennem spolen i 12 omgange. Det er vigtigt at vide, at løse praktiske problemer.

solenoide

Spolen af viklet tråd, er et magnetisk felt kaldet en solenoide. Trådene kan vikles på jern (jernkerne). Egnet og ikke-magnetisk base (fx luft kerne). Som du kan se, kan du bruge ikke kun jernet for at skabe et magnetfelt spole med strøm. Ud fra størrelsen af enhver ikke-magnetisk kerne flux tilsvarende afstand. Dvs. den ovennævnte forhold mellem strømmen og antallet af vindinger i dette tilfælde udføres nøjagtigt. Således kan det magnetiske felt af spolestrømmen reduceres, hvis vi anvender dette mønster.

Anvendelsen af jern i solenoiden

Hvorfor i magnetventil brugt jern? Dens tilstedeværelse påvirker magnetfeltet af spolen med strøm i to henseender. Det øger den magnetiske effekt af den nuværende, ofte tusindvis af gange eller mere. Det kan dog blive brudt en vigtig proportionalitet. Det handler om den, der findes mellem den magnetiske fluks og strømmen i spolerne med luft kerne.

Mikroskopisk felt i jern domæner (mere præcist, deres magnetiske momenter) under påvirkning af et magnetfelt, der er genereret strømme konstrueres i en retning. Som følge af tilstedeværelsen af jernkernen af den nuværende frembringer en større magnetisk flux per unit cross profilbånd. Således fluxtæthed øges betydeligt. Når alle domæner på linie i en retning, hvilket øger det aktuelle (eller antallet af vindinger i spolen) kun lidt øger den magnetiske fluxtæthed.

Nu fortælle lidt om induktion. Dette er en vigtig del af de emner af interesse for os.

Den magnetiske induktion spole med strøm

Selvom det magnetiske felt af en solenoide med en jernkerne er meget stærkere end det magnetiske felt af solenoiden luft kerne, dens værdi er begrænset af egenskaberne af jernet. Størrelsen af spolen, som skaber en luft-core teoretisk har ingen grænse. Men som regel modtage store strømme, der er nødvendige for at skabe et felt, der er sammenlignelige i størrelse til marken spole med en jernkerne, er det meget vanskeligt og dyrt. Må ikke altid gå denne vej.

Hvad sker der, hvis du ændrer magnetfeltet af spolen med en aktuel? Denne handling kan generere en elektrisk strøm på samme måde som den aktuelle genererer et magnetfelt. Når man nærmer sig magneten til de ledende magnetiske kraftlinier krydser lederen, inducerer en spænding deri. Polariteten af den inducerede spænding afhænger af polariteten og retningen på ændringen af den magnetiske flux. Denne virkning er meget mere udtalt i spolen end i en separat spole: den er proportional med antallet af vindinger i viklingen. I nærvær af jernkernen af den inducerede spænding i magnetventiler stiger. Med denne metode, skal dirigenten bevæge sig i forhold magnetisk flux. Hvis dirigenten ikke skærer linjerne i magnetisk flux, vil en spænding opstår.

Sådan får energi

Elektriske generatorer genererer strøm baseret på de samme principper. Typisk magneten roterer mellem spolerne. Størrelsen af den inducerede spænding afhænger af feltstyrken af magneten og dens hastighed (de bestemmer hastigheden for ændring af den magnetiske flux). Spændingen i lederen er direkte proportional med hastigheden af den magnetiske flux deri.

I mange magnet generatorer er erstattet af en solenoide. For at skabe et magnetfelt på spolen med en strøm, er solenoiden forbundet til strømkilden. Hvilket i dette tilfælde den elektriske strøm produceret af generatoren? Det er lig med produktet af spændingen over den nuværende. På den anden side, strøm i lederen og forholdet af magnetisk flux tillader brugen af flux genereret af elektrisk strøm i magnetfeltet for at frembringe mekanisk bevægelse. Ifølge dette princip, er motoren kører, og nogle elektriske apparater. Men for at skabe en bevægelse, hvor du skal bruge en ekstra elektrisk strøm.

Stærke magnetfelter

Øjeblikket, ved anvendelse af fænomenet superledning, er det muligt at opnå en hidtil uset intensitet af magnetfeltet spole med strøm. De elektromagneter kan være meget kraftfuld. Når denne strøm løber tabsfri m. E. Forårsager ikke opvarmning af materialet. Dette gør det muligt at anvende en masse stress i air-core solenoider og undgå de begrænsninger, som den mætning effekt. Meget gode udsigter afslører en kraftfuld magnetfelt spole med strøm. Elektromagneter og deres anvendelse er ikke forgæves interesserede mange forskere. Efter alt, kan et stærkt felt anvendes til transport af magnetiske "pude" og oprettelsen af nye typer af elektriske motorer og generatorer. De er i stand til høj ydelse til en lav pris.

Energien af magnetfeltet spolestrømmen bruges aktivt af menneskeheden. Det havde længe været meget anvendt, især på jernbanen. Om hvordan man bruger de magnetiske feltlinier af spolen med en strøm til at styre bevægelsen af tog, vi nu diskuterer.

Magneter på jernbanen

System almindeligt anvendt på jernbanen, som for større sikkerhed elektromagneter eller permanente magneter er komplementære. Hvordan kan betjene systemet? Stærk permanent magnet er knyttet tæt til skinnen i en vis afstand fra lyskrydset. Under passage af tog over magnet hovedaksen for permanent magnet plan i førerkabinen roteres af en lille vinkel, hvorpå magneten forbliver på plads.

Regulering af trafik på jernbanen

flad magnet bevægelighed omfatter alarm klokke eller sirene. Dernæst sker der følgende. Efter et par sekunder taxichauffør passerer hen over elektromagnet, som er forbundet med trafiklys. Hvis toget giver grønt lys, magnetventilen aktiveres og aksen af den permanente magnet i bilen er drejet til sin oprindelige position, slukke alarmen i cockpittet. Når trafikken er rødt eller gult lys, er elektromagneten slukket, og derefter efter en forsinkelse, gælder automatisk bremserne, selvfølgelig, hvis det har glemt at gøre chaufføren. Bremsekreds (og lyd) er forbundet med nettet, da rotationsakse magneten. Hvis magneten under forsinkelsen vender tilbage til sin oprindelige position, er bremsen ikke er aktiveret.