قوة المجال المغناطيسي. القوة الممغنطة

يوجد دائمًا تيار كهربائي حول السلك أو الملف حقل مغناطيسي... المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم ناتج عن حركة الإلكترونات في مداراتها في الذرة.

يتميز المجال المغناطيسي بقوته. قوة المجال المغناطيسي H مماثلة للقوة الميكانيكية. إنها كمية متجهة ، أي لها حجم واتجاه.

يمكن تمثيل المجال المغناطيسي ، أي الفضاء حول المغناطيس ، على أنه مليء بالخطوط المغناطيسية ، والتي تعتبر خروجًا من القطب الشمالي للمغناطيس ودخول القطب الجنوبي (الشكل 1). تشير ظلال الخط المغناطيسي إلى اتجاه شدة المجال المغناطيسي.

يكون المجال المغناطيسي أقوى حيث تكون الخطوط المغناطيسية أكثر كثافة (عند أقطاب المغناطيس أو داخل الملف الحامل للتيار).

كلما زاد التيار I وعدد الدورات ω للملف ، زاد المجال المغناطيسي بالقرب من السلك (أو داخل الملف).

تكون قوة المجال المغناطيسي H في أي نقطة في الفضاء أكبر كلما زاد المنتج ∙ ω وكلما كان طول الخط المغناطيسي أقصر:

H = (I ∙ ω) / لتر.

ويترتب على المعادلة أن وحدة قياس قوة المجال المغناطيسي هي الأمبير لكل متر (A / m).

لكل خط مغناطيسي في مجال موحد معين ، تكون المنتجات H1 ∙ l1 = H2 ∙ l2 =… = H ∙ l = I ∙ ω متساوية (الشكل 1).

أرز. 1.

المنتج H ∙ l في الدوائر المغناطيسية مشابه للجهد في الدوائر الكهربائية ويسمى الجهد المغناطيسي ، ويؤخذ على طول خط الحث المغناطيسي بالكامل يسمى القوة الممغنطة (ns) Fm: Fm = H ∙ l = أنا ∙ ω.

يتم قياس قوة المغناطيس Fm بالأمبير ، ولكن في الممارسة الفنية ، بدلاً من اسم أمبير ، يتم استخدام اسم ampere-turn ، مما يؤكد أن Fm يتناسب مع التيار وعدد الدورات.

بالنسبة للملف الأسطواني بدون قلب ، يكون طوله أكبر بكثير من قطره (l≫d) ، يمكن اعتبار المجال المغناطيسي داخل الملف منتظمًا ، أي بنفس شدة المجال المغناطيسي H في المساحة الداخلية الكاملة للملف (الشكل 1). نظرًا لأن المجال المغناطيسي خارج هذا الملف أضعف بكثير من داخله ، يمكن إهمال المجال المغناطيسي الخارجي وفي الحساب يُفترض أن n. الملف c يساوي ناتج شدة المجال داخل الملف مضروبة في طول الملف.

يتم تحديد قطبية المجال المغناطيسي للسلك والملف الحالي بقاعدة gimbal. إذا تزامنت الحركة الأمامية للمحور مع اتجاه التيار ، فإن اتجاه دوران المقبض المحوري سيشير إلى اتجاه الخطوط المغناطيسية.

أمثلة على

1. يتدفق تيار 3 أ خلال ملف 2000 دورة. ما هو n. الخامس. لفائف؟

Fm = I ∙ ω = 3 2000 = 6000 A. قوة مغنطة الملف هي 6000 أمبير لفة.

2. ملف من 2500 لفة يجب أن يكون n. ص. 10000 أ. ما التيار الذي يجب أن يتدفق خلاله؟

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

3.يتدفق التيار I = 2 A خلال الملف ، كم عدد الدورات التي يجب أن تكون في الملف لتوفير n. قرية 8000 أ؟

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

4. داخل ملف طوله 10 سم و 100 لفة ، من الضروري التأكد من قوة المجال المغناطيسي H = 4000 A / m. ما مقدار التيار الذي يجب أن يحمله الملف؟

قوة مغنطة الملف هي Fm = H l = I ∙ ω. لذلك ، 4000 أ / م ∙ 0.1 م = أنا ∙ 100 ؛ أنا = 400/100 = 4 أ.

5. قطر الملف (الملف اللولبي) هو D = 20 مم ، وطوله l = 10 سم ، ويتم لف الملف من سلك نحاسي قطره d = 0.4 مم. ما هي شدة المجال المغناطيسي داخل الملف إذا تم تشغيله عند 4.5 فولت؟

عدد الدورات دون مراعاة سماكة العزل ω = l∶d = 100∶0.4 = 250 دورة.

طول الحلقة π ∙ د = 3.14 ∙ 0.02 م = 0.0628 م.

طول الملف L1 = 250 0.0628 م = 15.7 م.

المقاومة النشطة للملف r = ρ ∙ l1 / S = 0.0175 ∙ (4 ∙ 15.7) / (3.14 ∙ 0.16) = 2.2 أوم.

الحالي I = U / r = 4.5 / 2.2 = 2.045 A ≈2 A.

قوة المجال المغناطيسي داخل الملف H = (I ∙ ω) / l = (2 ∙ 250) / 0.1 = 5000 A / m.

6. أوجد قوة المجال المغناطيسي على مسافة 1 ، 2 ، 5 سم من السلك المستقيم الذي يتدفق خلاله التيار I = 100 A.

لنستخدم الصيغة H ∙ l = I ∙ ω.

لسلك مستقيم ω = 1 و l = 2 π ∙ r ،

من أين H = I / (2 ∙ π ∙ r).

H1 = 100 / (2 ∙ 3.14 ∙ 0.01) = 1590 أمبير / م ؛ H2 = 795 أ / م ؛ H3 = 318 أ / م.