Medan magnet dan parameternya, sirkuit magnetik

Di bawah istilah "medan magnet", biasanya dipahami ruang energi tertentu di mana gaya interaksi magnet dimanifestasikan. Mereka memperhatikan:

• zat terpisah: ferrimagnet (logam - terutama besi tuang, besi dan paduannya) dan kelas feritnya, apa pun kondisinya;

• muatan listrik bergerak.

Mereka disebut benda fisik yang memiliki kesamaan momen magnetik elektron atau partikel magnet permanen lainnya. Interaksi mereka ditampilkan di foto. garis medan magnet.

Mereka terbentuk setelah membawa magnet permanen ke bagian belakang lembaran karton dengan lapisan serbuk besi yang rata. Gambar menunjukkan tanda yang jelas dari Kutub Utara (N) dan Selatan (S) dengan arah garis medan relatif terhadap orientasinya: pintu keluar dari Kutub Utara dan pintu masuk ke Kutub Selatan.

Bagaimana medan magnet dibuat

Sumber medan magnet adalah:

• magnet permanen;

• biaya seluler;

• medan listrik yang berubah-ubah terhadap waktu.

Setiap anak di taman kanak-kanak sudah tidak asing lagi dengan aksi magnet permanen.Lagi pula, dia sudah harus memahat gambar-magnet, diambil dari paket semua jenis barang, di lemari es.

Muatan listrik yang bergerak biasanya memiliki energi medan magnet yang jauh lebih tinggi daripada magnet permanen… Itu juga dilambangkan dengan garis gaya. Mari kita analisis aturan gambar mereka untuk kawat lurus dengan arus I.

Garis medan magnet digambar dalam bidang yang tegak lurus dengan pergerakan arus, sehingga pada setiap titiknya gaya yang bekerja pada kutub utara jarum magnet diarahkan secara tangensial ke garis ini. Ini menciptakan lingkaran konsentris di sekitar muatan yang bergerak.

Arah gaya-gaya ini ditentukan oleh aturan sekrup atau sekrup tangan kanan yang terkenal.

aturan gimlet

Perlu untuk menempatkan koaksial gimbal dengan vektor saat ini dan memutar pegangan sehingga gerakan maju gimbal bertepatan dengan arahnya. Kemudian orientasi garis medan magnet akan ditunjukkan dengan memutar pegangannya.

Dalam konduktor cincin, gerakan rotasi pegangan bertepatan dengan arah arus, dan gerakan translasi menunjukkan orientasi induksi.

Garis medan magnet selalu meninggalkan Kutub Utara dan memasuki Kutub Selatan. Mereka terus berada di dalam magnet dan tidak pernah dibuka.

Lihat di sini untuk detail lebih lanjut: Bagaimana aturan gimbal bekerja di bidang teknik kelistrikan

Aturan interaksi medan magnet

Medan magnet dari berbagai sumber bertambah untuk membentuk medan yang dihasilkan.

Dalam hal ini, magnet dengan kutub yang berlawanan (N — S) tertarik satu sama lain, dan dengan nama yang sama (N — N, S — S) — mereka saling tolak.Kekuatan interaksi antara kutub tergantung pada jarak antara mereka. Semakin dekat kutub digeser, semakin banyak gaya yang dihasilkan.

Karakteristik dasar medan magnet

Mereka termasuk:

• vektor induksi magnetik (V);

• fluks magnet (F);

• hubungan fluks (Ψ).

Intensitas atau gaya tumbukan medan diperkirakan dengan nilai vektor induksi magnet... Itu ditentukan oleh nilai gaya «F» yang diciptakan oleh arus yang lewat «I» melalui kawat dengan panjang «l ». V= F / (I ∙ l)

Satuan pengukuran induksi magnetik dalam sistem SI adalah Tesla (untuk mengenang fisikawan yang mempelajari fenomena ini dan mendeskripsikannya menggunakan metode matematika). Dalam literatur teknis Rusia, itu ditetapkan sebagai "T", dan dalam dokumentasi internasional, simbol "T" diadopsi.

1 T adalah induksi dari fluks magnet seragam yang bekerja dengan gaya 1 newton untuk setiap meter panjangnya pada kawat lurus tegak lurus arah medan ketika arus 1 ampere melewati kawat itu.

1T = 1 ∙ N / (A ∙ m)

Arah vektor V ditentukan dengan aturan tangan kiri.

Jika Anda meletakkan telapak tangan kiri Anda di medan magnet sehingga garis-garis gaya dari Kutub Utara memasuki telapak tangan dengan sudut siku-siku dan menempatkan empat jari searah dengan arus di kawat, maka ibu jari yang menonjol akan menunjukkan arah gaya yang bekerja pada kawat tersebut.

Dalam hal penghantar berarus listrik tidak terletak tegak lurus terhadap garis-garis medan magnet, maka gaya yang bekerja padanya akan sebanding dengan nilai arus yang mengalir dan komponen proyeksi panjang penghantar dengan arus pada bidang yang terletak pada arah tegak lurus.

Gaya yang bekerja pada arus listrik tidak bergantung pada bahan pembuat konduktor dan luas penampangnya. Sekalipun kabel ini tidak ada sama sekali dan muatan bergerak mulai bergerak di lingkungan yang berbeda antara kutub magnet, gaya ini tidak akan berubah sama sekali.

Jika di dalam medan magnet di semua titik vektor V memiliki arah dan besaran yang sama, maka medan seperti itu dianggap seragam.

Setiap lingkungan dengan sifat magnetik, mempengaruhi nilai vektor induksi V.

Fluks magnet (F)

Jika kita mempertimbangkan lintasan induksi magnetik melalui daerah S tertentu, maka induksi yang terbatas pada batasnya akan disebut fluks magnet.

Ketika suatu daerah dimiringkan pada beberapa sudut α ke arah induksi magnetik, fluks magnet berkurang dengan kosinus sudut kemiringan daerah tersebut. Nilai maksimumnya dibuat ketika luasnya tegak lurus terhadap induksi tembusnya. Ф = В S

Satuan pengukuran fluks magnet adalah 1 weber, ditentukan dengan lewatnya induksi 1 tesla melalui area seluas 1 meter persegi.

Koneksi streaming

Istilah ini digunakan untuk mendapatkan jumlah total fluks magnet yang dihasilkan oleh sejumlah konduktor arus yang terletak di antara kutub magnet.

Untuk kasus ketika arus yang sama I melewati belitan kumparan dengan jumlah lilitan n, maka fluks magnet total (terhubung) dari semua lilitan disebut hubungan fluks Ψ.

Ψ = n Ф… Satuan pengukuran aliran adalah 1 weber.

Bagaimana medan magnet terbentuk dari listrik bolak-balik

Medan elektromagnetik yang berinteraksi dengan muatan listrik dan benda dengan momen magnet adalah kombinasi dari dua bidang:

• listrik;

• magnetik.

Mereka saling berhubungan, mereka adalah kombinasi satu sama lain, dan ketika yang satu berubah seiring waktu, penyimpangan tertentu terjadi pada yang lain. Misalnya, saat membuat medan listrik sinusoidal bolak-balik dalam generator tiga fase, medan magnet yang sama terbentuk secara bersamaan dengan karakteristik harmonik bolak-balik yang serupa.

Sifat magnetik zat

Sehubungan dengan interaksi dengan medan magnet luar, zat dibagi menjadi:

• antiferromagnet dengan momen magnet yang seimbang, yang menyebabkan magnetisasi tubuh yang sangat kecil;

• diamagnet dengan sifat magnetisasi medan internal terhadap aksi medan eksternal. Ketika tidak ada medan luar, maka sifat magnetiknya tidak terwujud;

• paramagnet dengan sifat magnetisasi medan internal ke arah aksi eksternal, yang memiliki derajat kecil daya tarik;

• sifat feromagnetik tanpa medan eksternal yang diterapkan pada suhu di bawah titik Curie;

• ferrimagnet dengan momen magnet yang tidak seimbang dalam besaran dan arah.

Semua sifat zat ini telah menemukan berbagai aplikasi dalam teknologi modern.

Sirkuit magnetik

Istilah ini disebut sekumpulan bahan magnet berbeda yang dilalui fluks magnet. Mereka analog dengan rangkaian listrik dan dijelaskan oleh hukum matematika yang sesuai (arus total, Ohm, Kirchhoff, dll.). Lihat - Hukum dasar teknik listrik.

Berdasarkan perhitungan sirkuit magnetik semua transformator, induktor, mesin listrik, dan banyak perangkat lainnya berfungsi.

Misalnya, dalam elektromagnet yang berfungsi, fluks magnet melewati sirkuit magnetik yang terbuat dari baja feromagnetik dan udara dengan sifat non-feromagnetik yang jelas. Kombinasi elemen-elemen ini membentuk sirkuit magnetik.

Sebagian besar perangkat listrik memiliki sirkuit magnetik dalam desainnya. Baca lebih lanjut tentang itu di artikel ini - Sirkuit magnetik perangkat listrik

Baca juga topik ini: Contoh perhitungan sirkuit magnetik