Kekuatan medan magnet. Kekuatan magnetisasi

Selalu ada arus listrik di sekitar kawat atau kumparan Medan gaya… Medan magnet magnet permanen disebabkan oleh pergerakan elektron dalam orbitnya di dalam atom.

Medan magnet dicirikan oleh kekuatannya. Kekuatan H dari medan magnet mirip dengan kekuatan mekanik. Ini adalah besaran vektor, yaitu memiliki besar dan arah.

Medan magnet, yaitu ruang di sekitar magnet, dapat direpresentasikan sebagai diisi dengan garis-garis magnet, yang dianggap keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan (Gbr. 1). Garis singgung garis magnet menunjukkan arah kekuatan medan magnet.

Medan magnet lebih kuat di mana garis magnet lebih padat (di kutub magnet atau di dalam kumparan pembawa arus).

Semakin besar arus I dan jumlah lilitan ω kumparan, semakin besar medan magnet di dekat kawat (atau di dalam kumparan).

Kekuatan medan magnet H di setiap titik di ruang angkasa semakin besar hasil kali ∙ ω dan semakin pendek panjang garis magnetnya:

H = (I ∙ ω) / l.

Dari persamaan tersebut dapat disimpulkan bahwa satuan untuk mengukur kekuatan medan magnet adalah ampere per meter (A / m).

Untuk setiap garis magnet dalam medan seragam tertentu, hasil kali H1 ∙ l1 = H2 ∙ l2 = … = H ∙ l = I ∙ ω adalah sama (Gbr. 1).

Beras. 1.

Produk H ∙ l dalam rangkaian magnetik mirip dengan tegangan dalam rangkaian listrik dan disebut tegangan magnet, dan diambil sepanjang garis induksi magnet disebut gaya magnetisasi (ns) Fm: Fm = H ∙ l = saya ∙ ω.

Gaya magnetisasi Fm diukur dalam ampere, tetapi dalam praktik teknis, alih-alih nama ampere, digunakan nama putaran-ampere, yang menekankan bahwa Fm sebanding dengan arus dan jumlah putaran.

Untuk kumparan silinder tanpa inti, yang panjangnya jauh lebih besar dari diameternya (l≫d), medan magnet di dalam kumparan dapat dianggap seragam, mis. dengan kekuatan medan magnet yang sama H di seluruh ruang internal koil (Gbr. 1). Karena medan magnet di luar kumparan semacam itu jauh lebih lemah daripada di dalamnya, medan magnet luar dapat diabaikan dan dalam perhitungan diasumsikan n. c kumparan sama dengan hasil kali kuat medan di dalam kumparan dikali panjang kumparan.

Polaritas medan magnet kawat dan kumparan arus ditentukan oleh aturan gimbal. Jika gerakan maju gimbal bertepatan dengan arah arus, maka arah putaran pegangan gimbal akan menunjukkan arah garis magnet.

Contoh dari

1. Arus 3 A mengalir melalui kumparan 2000 lilitan. Apa n. v. gulungan?

Fm = I ∙ ω = 3 ∙ 2000 = 6000 A. Kekuatan magnetisasi kumparan adalah 6000 ampere-putaran.

2. Kumparan 2500 putaran harus memiliki n. p.10000 A. Berapakah arus yang harus mengalir melaluinya?

I = Fm / ω = (I ∙ ω) / ω = 10000/2500 = 4 A.

3.Arus I = 2 A mengalir melalui kumparan Berapa banyak lilitan yang harus ada pada kumparan untuk menghasilkan n. desa 8000 A?

ω = Fm / I = (I ∙ ω) / I = 8000/2 = 4000 putaran.

4. Di dalam kumparan sepanjang 10 cm dengan 100 putaran, perlu dipastikan kekuatan medan magnet H = 4000 A / m. Berapa banyak arus yang harus dibawa oleh koil?

Gaya magnetisasi kumparan adalah Fm = H ∙ l = I ∙ ω. Oleh karena itu, 4000 A / m ∙ 0,1 m = I ∙ 100; I = 400/100 = 4 A.

5. Diameter kumparan (solenoida) D = 20 mm, panjang l = 10 cm, kumparan dililitkan dari kawat tembaga dengan diameter d = 0,4 mm. Berapakah kuat medan magnet di dalam kumparan jika dinyalakan pada tegangan 4,5V?

Jumlah lilitan tanpa memperhitungkan ketebalan insulasi ω = l∶d = 100∶0.4 = 250 lilitan.

Panjang lingkaran π ∙ d = 3,14 ∙ 0,02 m = 0,0628 m.

Panjang kumparan l1 = 250 ∙ 0,0628 m = 15,7 m.

Resistensi aktif koil r = ρ ∙ l1 / S = 0,0175 ∙ (4 ∙ 15,7) / (3,14 ∙ 0,16) = 2,2 Ohm.

Arus I = U / r = 4,5 / 2,2 = 2,045 A ≈2 A.

Kekuatan medan magnet di dalam kumparan H = (I ∙ ω) / l = (2 ∙ 250) / 0,1 = 5000 A / m.

6. Tentukan kuat medan magnet pada jarak 1, 2, 5 cm dari kawat lurus yang dilalui arus I = 100 A.

Mari gunakan rumus H ∙ l = I ∙ ω.

Untuk kawat lurus ω = 1 dan l = 2 ∙ π ∙ r,

di mana H = I / (2 ∙ π ∙ r).

H1 = 100 / (2 ∙ 3,14 ∙ 0,01) = 1590 A / m; H2 = 795 A/m; H3 = 318 A/m.