Das Magnetfeld und seine Parameter, Magnetkreise

Unter dem Begriff „Magnetfeld“ versteht man üblicherweise einen bestimmten Energieraum, in dem sich die Kräfte der magnetischen Wechselwirkung manifestieren. Sie betreffen:

• einzelne Stoffe: Ferrimagnete (Metalle – hauptsächlich Gusseisen, Eisen und deren Legierungen) und ihre Ferritklasse, unabhängig vom Zustand;

• bewegliche Elektrizitätsladungen.

Man nennt sie physikalische Körper, die ein gemeinsames magnetisches Moment von Elektronen oder anderen Teilchen von Permanentmagneten haben. Ihre Wechselwirkung ist auf dem Foto dargestellt. magnetische Feldlinien.

Sie werden gebildet, indem ein Permanentmagnet auf der Rückseite eines Kartonbogens mit einer gleichmäßigen Schicht aus Eisenspänen angebracht wird. Das Bild zeigt eine deutliche Markierung des Nord- (N) und Südpols (S) mit der Richtung der Feldlinien relativ zu ihrer Ausrichtung: den Ausgang vom Nordpol und den Eingang zum Südpol.

Wie ein Magnetfeld entsteht

Die Quellen des Magnetfeldes sind:

• Permanentmagnete;

• Mobilfunkgebühren;

• zeitlich veränderliches elektrisches Feld.

Jedes Kind im Kindergarten kennt die Wirkungsweise von Permanentmagneten.Schließlich musste er bereits Bildermagnete aus Tüten mit Leckereien aller Art auf den Kühlschrank formen.

Bewegte elektrische Ladungen haben normalerweise eine deutlich höhere Magnetfeldenergie als Permanentmagnete… Es wird auch durch Kraftlinien bezeichnet. Lassen Sie uns die Regeln für ihre Zeichnung für einen geraden Draht mit Strom I analysieren.

Die Linie des Magnetfelds wird in einer Ebene senkrecht zur Strombewegung gezeichnet, so dass an jedem ihrer Punkte die auf den Nordpol der Magnetnadel wirkende Kraft tangential zu dieser Linie gerichtet ist. Dadurch entstehen konzentrische Kreise um die bewegte Ladung.

Die Richtung dieser Kräfte wird durch die bekannte Schrauben- oder Rechtsschraubenregel bestimmt.

Gimlet-Regel

Es ist notwendig, den Gimbal koaxial zum aktuellen Vektor zu platzieren und den Griff so zu drehen, dass die Vorwärtsbewegung des Gimbals mit seiner Richtung übereinstimmt. Anschließend wird durch Drehen des Griffes die Ausrichtung der magnetischen Feldlinien angezeigt.

Bei einem Ringleiter stimmt die Drehbewegung des Griffs mit der Stromrichtung überein und die Translationsbewegung gibt die Ausrichtung der Induktion an.

Magnetische Feldlinien verlassen immer den Nordpol und treten in den Südpol ein. Sie bleiben im Inneren des Magneten bestehen und werden niemals geöffnet.

Weitere Einzelheiten finden Sie hier: Wie die Gimbal-Regel in der Elektrotechnik funktioniert

Regeln der Wechselwirkung magnetischer Felder

Magnetfelder verschiedener Quellen addieren sich zum resultierenden Feld.

In diesem Fall werden Magnete mit entgegengesetzten Polen (N – S) zueinander angezogen und mit den gleichen Namen (N – N, S – S) – sie stoßen sich gegenseitig ab.Die Wechselwirkungskräfte zwischen den Polen hängen vom Abstand zwischen ihnen ab. Je näher die Pole verschoben werden, desto mehr Kraft wird erzeugt.

Grundlegende Eigenschaften des Magnetfelds

Sie beinhalten:

• magnetischer Induktionsvektor (V);

• magnetischer Fluss (F);

• Flussverknüpfung (Ψ).

Die Intensität oder Kraft des Feldeinflusses wird durch den Wertvektor der magnetischen Induktion geschätzt... Sie wird durch den Wert der Kraft „F“ bestimmt, die durch den fließenden Strom „I“ durch einen Draht der Länge „l“ erzeugt wird ». V= F / (I ∙ l)

Die Maßeinheit der magnetischen Induktion im SI-System ist Tesla (in Erinnerung an den Physiker, der diese Phänomene untersucht und mit mathematischen Methoden beschrieben hat). In der russischen Fachliteratur wird es als „T“ bezeichnet und in der internationalen Dokumentation wird das Symbol „T“ übernommen.

1 T ist die Induktion eines solchen gleichmäßigen magnetischen Flusses, der mit einer Kraft von 1 Newton pro Meter Länge auf einen geraden Draht senkrecht zur Feldrichtung wirkt, wenn ein Strom von 1 Ampere durch diesen Draht fließt.

1T = 1 ∙ N / (A ∙ m)

Vektorrichtung V wird durch die Linkshandregel bestimmt.

Wenn Sie die Handfläche Ihrer linken Hand in ein Magnetfeld legen, sodass die Kraftlinien vom Nordpol im rechten Winkel in die Handfläche eintreten, und vier Finger in die Richtung des Stroms im Draht legen, zeigt der hervorstehende Daumen das an Richtung der auf diesen Draht wirkenden Kraft.

Für den Fall, dass der Leiter mit elektrischem Strom nicht im rechten Winkel zu den magnetischen Feldlinien liegt, ist die auf ihn wirkende Kraft proportional zum Wert des fließenden Stroms und der Komponente der Projektion der Länge des Leiters mit ein Strom auf einer Ebene, die in einer senkrechten Richtung verläuft.

Die auf einen elektrischen Strom wirkende Kraft hängt nicht von den Materialien ab, aus denen der Leiter besteht, und von seiner Querschnittsfläche. Selbst wenn dieser Draht überhaupt nicht existiert und die bewegten Ladungen in einer anderen Umgebung zwischen den Magnetpolen beginnen, sich zu bewegen, wird sich diese Kraft in keiner Weise ändern.

Wenn der Vektor V innerhalb des Magnetfelds an allen Punkten die gleiche Richtung und Größe hat, gilt ein solches Feld als gleichmäßig.

Jede Umgebung mit magnetische Eigenschaften, beeinflusst den Wert des Induktionsvektors V.

Magnetischer Fluss (F)

Wenn wir den Durchgang der magnetischen Induktion durch einen bestimmten Bereich S betrachten, dann wird die auf seine Grenzen begrenzte Induktion als magnetischer Fluss bezeichnet.

Wenn der Bereich in einem Winkel α zur Richtung der magnetischen Induktion geneigt ist, nimmt der magnetische Fluss mit dem Kosinus des Neigungswinkels des Bereichs ab. Sein Maximalwert entsteht, wenn die Fläche senkrecht zu seiner durchdringenden Induktion steht. Ф = Â S

Die Maßeinheit des magnetischen Flusses ist 1 Weber, bestimmt durch den Durchgang einer Induktion von 1 Tesla durch eine Fläche von 1 Quadratmeter.

Streaming-Verbindung

Dieser Begriff wird verwendet, um die Gesamtmenge des magnetischen Flusses zu ermitteln, der von einer bestimmten Anzahl von Stromleitern erzeugt wird, die sich zwischen den Polen eines Magneten befinden.

Für den Fall, dass der gleiche Strom I durch die Wicklung der Spule mit der Windungszahl n fließt, dann wird der gesamte (verbundene) magnetische Fluss aller Windungen als Flussverkettung Ψ bezeichnet.

Ψ = n Ф… Die Einheit der Durchflussmessung ist 1 Weber.

Wie aus einem elektrischen Wechselfeld ein Magnetfeld entsteht

Das elektromagnetische Feld, das mit elektrischen Ladungen und Körpern mit magnetischen Momenten interagiert, ist eine Kombination aus zwei Feldern:

• elektrisch;

• magnetisch.

Sie sind miteinander verbunden, sie sind eine Kombination voneinander, und wenn sich das eine im Laufe der Zeit ändert, treten bei dem anderen bestimmte Abweichungen auf. Wenn beispielsweise in einem Drehstromgenerator ein sinusförmiges elektrisches Wechselfeld erzeugt wird, entsteht gleichzeitig dasselbe Magnetfeld mit den Eigenschaften ähnlicher alternierender Harmonischer.

Magnetische Eigenschaften von Stoffen

Im Zusammenhang mit der Wechselwirkung mit einem äußeren Magnetfeld werden Stoffe unterteilt in:

• Antiferromagnete mit ausgeglichenen magnetischen Momenten, wodurch eine sehr geringe Magnetisierung des Körpers entsteht;

• Diamagnete mit der Eigenschaft, das innere Feld gegen die Wirkung des äußeren zu magnetisieren. Wenn kein äußeres Feld vorhanden ist, manifestieren sich ihre magnetischen Eigenschaften nicht;

• Paramagnete mit der Eigenschaft, das innere Feld in Richtung der äußeren Einwirkung zu magnetisieren, die einen geringen Grad hat Magnetismus;

• ferromagnetische Eigenschaften ohne angelegtes äußeres Feld bei Temperaturen unterhalb des Curie-Punktes;

• Ferrimagnete mit unausgeglichenen magnetischen Momenten in Größe und Richtung.

Alle diese Eigenschaften von Stoffen haben in modernen Technologien vielfältige Anwendungen gefunden.

Magnetische Kreise

Unter diesem Begriff versteht man eine Menge verschiedener magnetischer Materialien, durch die ein magnetischer Fluss fließt. Sie sind analog zu elektrischen Schaltkreisen und werden durch die entsprechenden mathematischen Gesetze (Gesamtstrom, Ohm, Kirchhoff usw.) beschrieben. Sehen - Grundgesetze der Elektrotechnik.

Basierend Berechnungen des Magnetkreises Alle Transformatoren, Induktoren, elektrischen Maschinen und viele andere Geräte funktionieren.

Beispielsweise durchläuft in einem funktionierenden Elektromagneten der Magnetfluss einen Magnetkreis aus ferromagnetischen Stählen und Luft mit ausgeprägten nichtferromagnetischen Eigenschaften. Die Kombination dieser Elemente bildet den Magnetkreis.

Die meisten elektrischen Geräte verfügen über magnetische Kreise. Lesen Sie mehr darüber in diesem Artikel – Magnetkreise elektrischer Geräte

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