สนามแม่เหล็กและพารามิเตอร์ วงจรแม่เหล็ก

ภายใต้คำว่า «สนามแม่เหล็ก» เป็นเรื่องปกติที่จะเข้าใจพื้นที่พลังงานบางอย่างซึ่งแสดงพลังของปฏิสัมพันธ์แม่เหล็ก พวกเขากังวล:

• สารที่แยกจากกัน: เฟอร์ริแมกเนต (โลหะ - ส่วนใหญ่เป็นเหล็กหล่อ, เหล็กและโลหะผสมของพวกมัน) และเฟอร์ไรต์ประเภทต่างๆ โดยไม่คำนึงถึงสถานะ

• ค่าไฟฟ้าเคลื่อนที่.

เรียกว่าวัตถุทางกายภาพที่มีโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนหรืออนุภาคอื่นของแม่เหล็กถาวรร่วมกัน... ปฏิสัมพันธ์ของพวกมันแสดงอยู่ในภาพถ่าย เส้นสนามแม่เหล็ก

พวกมันถูกสร้างขึ้นหลังจากนำแม่เหล็กถาวรไปที่ด้านหลังของแผ่นกระดาษแข็งที่มีตะไบเหล็กเป็นชั้น รูปภาพแสดงการทำเครื่องหมายที่ชัดเจนของขั้วโลกเหนือ (N) และใต้ (S) พร้อมทิศทางของเส้นสนามที่สัมพันธ์กับการวางแนว: ทางออกจากขั้วโลกเหนือและทางเข้าสู่ขั้วโลกใต้

วิธีสร้างสนามแม่เหล็ก

แหล่งที่มาของสนามแม่เหล็กคือ:

• แม่เหล็กถาวร

• ค่าโทรศัพท์มือถือ

• สนามไฟฟ้าที่แปรผันตามเวลา

เด็กอนุบาลทุกคนคุ้นเคยกับการทำงานของแม่เหล็กถาวรท้ายที่สุดเขาต้องแกะสลักแม่เหล็กรูปภาพซึ่งนำมาจากห่อของสารพัดทุกชนิดบนตู้เย็น

ประจุไฟฟ้าในการเคลื่อนที่มักจะมีพลังงานสนามแม่เหล็กสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญ แม่เหล็กถาวร… มันยังแสดงด้วยเส้นแรง ลองวิเคราะห์กฎสำหรับการวาดเส้นลวดตรงกับกระแส I

เส้นของสนามแม่เหล็กถูกวาดในระนาบที่ตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของกระแส ดังนั้นที่จุดแต่ละจุด แรงที่กระทำต่อขั้วเหนือของเข็มแม่เหล็กจะพุ่งตรงไปยังเส้นนี้ สิ่งนี้จะสร้างวงกลมศูนย์กลางรอบประจุที่เคลื่อนที่

ทิศทางของแรงเหล่านี้ถูกกำหนดโดยกฎของสกรูหรือกฎของสกรูมือขวาที่รู้จักกันดี

กฎของสว่าน

จำเป็นต้องวาง gimbal coaxial กับเวกเตอร์ปัจจุบันและหมุนที่จับเพื่อให้การเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของ gimbal สอดคล้องกับทิศทางของมัน จากนั้นทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็กจะถูกระบุโดยการหมุนที่จับ

ในตัวนำแบบวงแหวน การเคลื่อนที่แบบหมุนของที่จับจะสอดคล้องกับทิศทางของกระแส และการเคลื่อนที่แบบแปลบ่งชี้ทิศทางของการเหนี่ยวนำ

เส้นสนามแม่เหล็กจะออกจากขั้วโลกเหนือและเข้าสู่ขั้วโลกใต้เสมอ พวกเขายังคงอยู่ในแม่เหล็กและไม่เคยเปิด

ดูที่นี่สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม: กฎ gimbal ทำงานอย่างไรในวิศวกรรมไฟฟ้า

กฎปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กจากแหล่งต่าง ๆ รวมกันเป็นสนามผลลัพธ์

ในกรณีนี้ แม่เหล็กที่มีขั้วตรงข้ามกัน (N — S) จะถูกดึงดูดเข้าหากัน และด้วยชื่อเดียวกัน (N — N, S — S) — พวกมันจะผลักกันแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างขั้วขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างขั้ว ยิ่งเลื่อนเสาเข้าไปใกล้มากเท่าไหร่ ก็ยิ่งสร้างแรงมากขึ้นเท่านั้น

ลักษณะพื้นฐานของสนามแม่เหล็ก

พวกเขารวมถึง:

• เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก (V);

• ฟลักซ์แม่เหล็ก (F);

• การเชื่อมโยงฟลักซ์ (Ψ)

ความเข้มหรือแรงกระแทกของสนามประเมินโดยเวกเตอร์ค่าของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก... ถูกกำหนดโดยค่าของแรง «F» ที่สร้างขึ้นโดยกระแสที่ผ่าน «I» ผ่านลวดความยาว «l ». V= F / (ฉัน ∙ ล.)

หน่วยการวัดการเหนี่ยวนำแม่เหล็กในระบบ SI คือเทสลา (ในความทรงจำของนักฟิสิกส์ที่ศึกษาปรากฏการณ์เหล่านี้และอธิบายโดยใช้วิธีการทางคณิตศาสตร์) ในเอกสารทางเทคนิคของรัสเซียกำหนดให้เป็น "T" และในเอกสารระหว่างประเทศจะใช้สัญลักษณ์ "T"

1 T คือการเหนี่ยวนำของฟลักซ์แม่เหล็กสม่ำเสมอซึ่งกระทำด้วยแรง 1 นิวตันต่อความยาวทุกเมตรบนเส้นลวดตรงที่ตั้งฉากกับทิศทางของสนาม เมื่อมีกระแส 1 แอมแปร์ผ่านเส้นลวดนั้น

1T = 1 ∙ N / (A ∙ ม.)

ทิศทางเวกเตอร์ V กำหนดโดยกฎมือซ้าย

หากคุณวางฝ่ามือซ้ายในสนามแม่เหล็กเพื่อให้เส้นแรงจากขั้วโลกเหนือเข้าสู่ฝ่ามือเป็นมุมฉาก และวางนิ้วสี่นิ้วในทิศทางของกระแสไฟฟ้าในเส้นลวด นิ้วหัวแม่มือที่ยื่นออกมาจะบ่งบอกว่า ทิศทางของแรงที่กระทำต่อเส้นลวดนั้น

ในกรณีที่ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไม่ได้อยู่ในมุมฉากกับเส้นสนามแม่เหล็ก แรงที่กระทำต่อตัวนำจะเป็นสัดส่วนกับค่าของกระแสที่ไหลและส่วนประกอบของการฉายความยาวของตัวนำด้วย กระแสบนระนาบที่อยู่ในทิศทางตั้งฉาก

แรงที่กระทำต่อกระแสไฟฟ้าไม่ได้ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ทำตัวนำและพื้นที่หน้าตัด แม้ว่าเส้นลวดนี้จะไม่มีอยู่จริงและประจุที่เคลื่อนที่เริ่มเคลื่อนที่ในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันระหว่างขั้วแม่เหล็ก แรงนี้จะไม่เปลี่ยนแปลงแต่อย่างใด

หากภายในสนามแม่เหล็กทุกจุดเวกเตอร์ V มีทิศทางและขนาดเท่ากัน สนามดังกล่าวจะถือว่าเหมือนกัน

สภาพแวดล้อมใดๆ ด้วย คุณสมบัติแม่เหล็กส่งผลต่อค่าของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำ V

ฟลักซ์แม่เหล็ก (F)

หากเราพิจารณาการผ่านของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กผ่านพื้นที่ S ที่กำหนด การเหนี่ยวนำที่จำกัดขอบเขตจะเรียกว่าฟลักซ์แม่เหล็ก

เมื่อพื้นที่เอียงที่มุม α ไปยังทิศทางของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ฟลักซ์แม่เหล็กจะลดลงตามโคไซน์ของมุมเอียงของพื้นที่ ค่าสูงสุดจะถูกสร้างขึ้นเมื่อพื้นที่ตั้งฉากกับการเหนี่ยวนำทะลุทะลวง Ф = V S

หน่วยวัดฟลักซ์แม่เหล็กคือ 1 เวเบอร์ ซึ่งกำหนดโดยการเหนี่ยวนำ 1 เทสลาผ่านพื้นที่ 1 ตารางเมตร

การเชื่อมต่อสตรีมมิ่ง

คำนี้ใช้เพื่อหาจำนวนฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมดที่สร้างขึ้นโดยตัวนำกระแสไฟฟ้าจำนวนหนึ่งที่อยู่ระหว่างขั้วของแม่เหล็ก

สำหรับกรณีที่กระแสเดียวกันฉันผ่านขดลวดของขดลวดด้วยจำนวนรอบ n จากนั้นฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมด (เชื่อมต่อ) ของรอบทั้งหมดเรียกว่าการเชื่อมโยงฟลักซ์Ψ

Ψ = n Ф… หน่วยวัดการไหลคือ 1 เวเบอร์

สนามแม่เหล็กเกิดจากไฟฟ้ากระแสสลับอย่างไร

สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำปฏิกิริยากับประจุไฟฟ้าและวัตถุที่มีโมเมนต์แม่เหล็กเป็นการรวมกันของสองสนาม:

• ไฟฟ้า

• แม่เหล็ก

พวกมันเชื่อมต่อกัน พวกมันรวมกันเป็นหนึ่ง และเมื่อสิ่งหนึ่งเปลี่ยนไปตามกาลเวลา ตัวอย่างเช่น เมื่อสร้างสนามไฟฟ้ากระแสสลับไซน์ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟส สนามแม่เหล็กเดียวกันจะก่อตัวขึ้นพร้อมๆ กับลักษณะของฮาร์มอนิกสลับที่คล้ายคลึงกัน

คุณสมบัติทางแม่เหล็กของสาร

ในการเชื่อมต่อกับปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กภายนอก สารจะถูกแบ่งออกเป็น:

• antiferromagnets ที่มีช่วงเวลาแม่เหล็กที่สมดุลเนื่องจากมีการสร้างการดึงดูดของร่างกายในระดับที่น้อยมาก

• diamagnets ที่มีคุณสมบัติดึงดูดสนามภายในกับการกระทำของสนามภายนอก เมื่อไม่มีสนามภายนอก คุณสมบัติทางแม่เหล็กของพวกมันจะไม่แสดงออกมา

• พาราแมกเนติกส์ที่มีคุณสมบัติในการดึงดูดสนามแม่เหล็กภายในไปในทิศทางของการกระทำภายนอกซึ่งมีระดับเล็กน้อย อำนาจแม่เหล็ก;

• คุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้าโดยไม่ต้องใช้สนามภายนอกที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดคูรี

• เฟอร์ริแมกเนตที่มีโมเมนต์แม่เหล็กไม่สมดุลในด้านขนาดและทิศทาง

คุณสมบัติทั้งหมดของสารเหล่านี้พบการใช้งานที่หลากหลายในเทคโนโลยีสมัยใหม่

วงจรแม่เหล็ก

คำนี้เรียกว่าชุดของวัสดุแม่เหล็กต่างๆ ที่ฟลักซ์แม่เหล็กผ่าน พวกมันคล้ายกับวงจรไฟฟ้าและอธิบายโดยกฎทางคณิตศาสตร์ที่เกี่ยวข้อง (กระแสรวม โอห์ม เคอร์ชอฟฟ์ ฯลฯ) ดู - กฎหมายพื้นฐานของวิศวกรรมไฟฟ้า.

ซึ่งเป็นรากฐาน การคำนวณวงจรแม่เหล็ก หม้อแปลง ตัวเหนี่ยวนำ เครื่องจักรไฟฟ้า และอุปกรณ์อื่น ๆ ทั้งหมดกำลังทำงาน

ตัวอย่างเช่น ในแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้งานได้ ฟลักซ์แม่เหล็กจะผ่านวงจรแม่เหล็กที่ทำจากเหล็กเฟอร์โรแมกเนติกส์และอากาศซึ่งมีคุณสมบัติที่ไม่ใช่แม่เหล็กไฟฟ้าที่เด่นชัด การรวมกันขององค์ประกอบเหล่านี้ประกอบกันเป็นวงจรแม่เหล็ก

อุปกรณ์ไฟฟ้าส่วนใหญ่มีวงจรแม่เหล็กในการออกแบบ อ่านเพิ่มเติมในบทความนี้ — วงจรแม่เหล็กของอุปกรณ์ไฟฟ้า

อ่านหัวข้อนี้ด้วย: ตัวอย่างการคำนวณวงจรแม่เหล็ก