For at forstå, hvad der er karakteristisk for et magnetfelt, bør mange fænomener defineres. Samtidig skal du huske på forhånd, hvordan og hvorfor det dukker op. Find ud af, hvad der er effektkarakteristikken for et magnetfelt. Det er også vigtigt, at et sådant felt ikke kun kan forekomme i magneter. I denne forbindelse skader det ikke at nævne karakteristikaene for jordens magnetfelt.
Feltemergence
Først skal vi beskrive feltets udseende. Derefter kan du beskrive magnetfeltet og dets karakteristika. Det vises under bevægelsen af ladede partikler. Kan påvirke elektriske ladninger i bevægelse, især på ledende ledere. Samspillet mellem et magnetisk felt og bevægelige ladninger eller ledere, som strøm løber igennem, opstår på grund af kræfter kaldet elektromagnetiske.
Intensitet eller effektkarakteristisk for magnetfeltet iet bestemt rumligt punkt bestemmes ved hjælp af magnetisk induktion. Sidstnævnte er angivet med symbolet B.
grafisk repræsentation af feltet
Det magnetiske felt og dets karakteristika kan repræsenteres grafisk ved hjælp af induktionslinjer. Denne definition kaldes linjer, hvor tangenterne på ethvert punkt vil falde sammen med retningen af vektoren y for den magnetiske induktion.
Disse linjer er inkluderet i magnetfeltets karakteristika og bruges til at bestemme dets retning og intensitet. Jo højere intensiteten af magnetfeltet er, jo flere datalinjer vil blive tegnet.
Hvad er magnetiske linjer
Magnetiske linjer i lige ledere med strøm har form som en koncentrisk cirkel, hvis centrum er placeret på denne leders akse. Retningen af de magnetiske linjer nær ledere med strøm bestemmes af gimlet-reglen, som lyder sådan: hvis gimlet er placeret således, at den bliver skruet ind i lederen i strømmens retning, så er rotationsretningen for den. håndtaget svarer til retningen af de magnetiske linjer.
For en spole med strøm vil magnetfeltets retning også blive bestemt af gimlet-reglen. Det er også nødvendigt at dreje håndtaget i strømmens retning i solenoidens drejninger. Retningen af linjerne for magnetisk induktion vil svare til retningen af den translationelle bevægelse af gimlet.
Definitionen af ensartethed og inhomogenitet er hovedkarakteristikken for magnetfeltet.
Oprettet af én strøm, under lige forhold, feltetvil afvige i sin intensitet i forskellige medier på grund af forskellige magnetiske egenskaber i disse stoffer. Mediets magnetiske egenskaber er karakteriseret ved absolut magnetisk permeabilitet. Målt i høner pr. meter (g/m).
Karakteristikken for det magnetiske felt inkluderer den absolutte magnetiske permeabilitet af vakuumet, kaldet den magnetiske konstant. Værdien, der bestemmer, hvor mange gange mediets absolutte magnetiske permeabilitet vil afvige fra konstanten, kaldes den relative magnetiske permeabilitet.
Magnetisk permeabilitet af stoffer
Dette er en dimensionsløs mængde. Stoffer med en permeabilitetsværdi på mindre end én kaldes diamagnetiske. I disse stoffer vil feltet være svagere end i vakuum. Disse egenskaber er til stede i brint, vand, kvarts, sølv osv.
Medier med en magnetisk permeabilitet større end én kaldes paramagnetiske. I disse stoffer vil feltet være stærkere end i vakuum. Disse medier og stoffer omfatter luft, aluminium, oxygen, platin.
I tilfælde af paramagnetiske og diamagnetiske stoffer vil værdien af magnetisk permeabilitet ikke afhænge af spændingen af det eksterne, magnetiserende felt. Det betyder, at værdien er konstant for et bestemt stof.
Ferromagneter tilhører en særlig gruppe. For disse stoffer vil den magnetiske permeabilitet nå op på flere tusinde eller mere. Disse stoffer, som har den egenskab at blive magnetiseret og forstærke magnetfeltet, er meget udbredt i elektroteknik.
Feltstyrke
For at bestemme karakteristika for det magnetiske felt kan sammen med den magnetiske induktionsvektor bruges en værdi kaldet magnetfeltstyrken. Dette udtryk er en vektormængde, der bestemmer intensiteten af det eksterne magnetfelt. Retningen af det magnetiske felt i et medium med samme egenskaber i alle retninger, intensitetsvektoren vil falde sammen med den magnetiske induktionsvektor i feltpunktet.
Ferromagneters stærke magnetiske egenskaber forklares ved tilstedeværelsen af tilfældigt magnetiserede små dele i dem, som kan repræsenteres som små magneter.
Uden magnetfelt har et ferromagnetisk stof muligvis ikke udt alte magnetiske egenskaber, da domænefelterne antager forskellige orienteringer, og deres samlede magnetfelt er nul.
Ifølge magnetfeltets hovedkarakteristika, hvis en ferromagnet placeres i et eksternt magnetfelt, for eksempel i en spole med strøm, vil domænerne under påvirkning af det eksterne felt dreje i retning af det ydre felt. Desuden vil magnetfeltet ved spolen stige, og den magnetiske induktion vil stige. Hvis det ydre felt er tilstrækkeligt svagt, vil kun en del af alle domæner, hvis magnetiske felter nærmer sig retningen af det ydre felt, vende om. Når styrken af det eksterne felt øges, vil antallet af roterede domæner stige, og ved en vis værdi af den eksterne feltspænding vil næsten alle dele blive roteret, så magnetfelterne er placeret i retning af det eksterne felt. Denne tilstand kaldes magnetisk mætning.
Forholdet mellem magnetisk induktion og intensitet
Forholdet mellem den magnetiske induktion af et ferromagnetisk stof og styrken af et eksternt felt kan afbildes ved hjælp af en graf kaldet magnetiseringskurven. Ved kurvegrafens bøjning falder stigningshastigheden i magnetisk induktion. Efter en bøjning, hvor spændingen når et vist niveau, opstår mætning, og kurven stiger lidt og får gradvist formen af en lige linje. I dette afsnit vokser induktionen stadig, men ret langsomt og kun på grund af en stigning i styrken af det ydre felt.
Den grafiske afhængighed af indikatorens data er ikke direkte, hvilket betyder, at deres forhold ikke er konstant, og materialets magnetiske permeabilitet er ikke en konstant indikator, men afhænger af det eksterne felt.
Ændringer i materialers magnetiske egenskaber
Når strømmen øges til fuld mætning i en spole med en ferromagnetisk kerne og derefter mindskes, vil magnetiseringskurven ikke falde sammen med afmagnetiseringskurven. Med nul intensitet vil den magnetiske induktion ikke have samme værdi, men vil få en indikator kaldet den resterende magnetiske induktion. Situationen med efterslæb af magnetisk induktion fra den magnetiserende kraft kaldes hysterese.
For fuldstændig at afmagnetisere den ferromagnetiske kerne i spolen, er det nødvendigt at give en omvendt strøm, som vil skabe den nødvendige spænding. Til forskellige ferromagnetiskestoffer, er der behov for et segment af forskellig længde. Jo større den er, jo mere energi er der brug for til afmagnetisering. Den værdi, hvorved materialet er fuldstændig afmagnetiseret, kaldes tvangskraften.
Med en yderligere stigning i strømmen i spolen vil induktionen igen stige til mætningsindekset, men med en anden retning af de magnetiske linjer. Ved afmagnetisering i modsat retning opnås restinduktion. Fænomenet restmagnetisme bruges til at skabe permanente magneter af stoffer med høj restmagnetisme. Materialer med evnen til at remagnetisere bruges til at skabe kerner til elektriske maskiner og enheder.
venstrehåndsregel
Kraften, der påvirker en leder med strøm, har en retning, der bestemmes af reglen for venstre hånd: når jomfruhåndens håndflade er placeret på en sådan måde, at de magnetiske linjer kommer ind i den, og fire fingre er forlænget i retning af strømmen i lederen angiver den bøjede tommelfinger kraftens retning. Denne kraft er vinkelret på induktionsvektoren og strømmen.
En strømførende leder, der bevæger sig i et magnetfelt, betragtes som en prototype på en elektrisk motor, der ændrer elektrisk energi til mekanisk energi.
Højrehåndsregel
Under lederens bevægelse i et magnetfelt induceres en elektromotorisk kraft inde i den, som har en værdi, der er proportional med den magnetiske induktion, længden af den involverede leder og hastigheden af dens bevægelse. Denne afhængighed kaldes elektromagnetisk induktion. Påved at bestemme retningen af den inducerede EMF i lederen, bruges højrehåndsreglen: når højre hånd er placeret på samme måde som i eksemplet fra venstre, kommer de magnetiske linjer ind i håndfladen, og tommelfingeren angiver retningen af bevægelse af lederen, angiver de udstrakte fingre retningen af den inducerede EMF. En leder, der bevæger sig i en magnetisk flux under påvirkning af en ekstern mekanisk kraft, er det enkleste eksempel på en elektrisk generator, hvor mekanisk energi omdannes til elektrisk energi.
Loven om elektromagnetisk induktion kan formuleres anderledes: i et lukket kredsløb induceres en EMF, med enhver ændring i den magnetiske flux dækket af dette kredsløb, er EFE i kredsløbet numerisk lig med ændringshastigheden af den magnetiske flux, der dækker dette kredsløb.
Denne formular giver en gennemsnitlig EMF-indikator og angiver afhængigheden af EMF ikke af den magnetiske flux, men af hastigheden af dens ændring.
Lenz's lov
Du skal også huske Lenz's lov: strømmen induceret af en ændring i magnetfeltet, der passerer gennem kredsløbet, dets magnetfelt forhindrer denne ændring. Hvis spolens vindinger gennembores af magnetiske fluxer af forskellig størrelse, så er EMF induceret på hele spolen lig med summen af EMF i forskellige vindinger. Summen af de magnetiske flux af forskellige vindinger af spolen kaldes fluxforbindelse. Måleenheden for denne størrelse, såvel som den magnetiske flux, er weber.
Når den elektriske strøm i kredsløbet ændres, ændres den magnetiske flux, der skabes af den, også. På samme tid, ifølge loven om elektromagnetisk induktion, indenileder, induceres en EMF. Det opstår i forbindelse med en strømændring i lederen, derfor kaldes dette fænomen selvinduktion, og den EMF der induceres i lederen kaldes selvinduktion EMF.
Fluxforbindelse og magnetisk flux afhænger ikke kun af strømmens styrke, men også af størrelsen og formen af en given leder og den magnetiske permeabilitet af det omgivende stof.
Lederinduktans
Proportionalitetskoefficienten kaldes lederens induktans. Det refererer til en leders evne til at skabe fluxforbindelse, når elektricitet passerer gennem den. Dette er en af hovedparametrene for elektriske kredsløb. For visse kredsløb er induktansen en konstant. Det vil afhænge af størrelsen af konturen, dens konfiguration og mediets magnetiske permeabilitet. I dette tilfælde vil strømstyrken i kredsløbet og den magnetiske flux ikke have nogen betydning.
Ovenstående definitioner og fænomener giver en forklaring på, hvad der er et magnetfelt. Det magnetiske felts hovedkarakteristika er også givet, ved hjælp af hvilke det er muligt at definere dette fænomen.
