المجال المغناطيسي ومعاملاته ، الدوائر المغناطيسية

تحت مصطلح "المجال المغناطيسي" من المعتاد أن نفهم مساحة طاقة معينة تتجلى فيها قوى التفاعل المغناطيسي. هم قلقون:

• المواد المنفصلة: المغناطيسات الحديدية (المعادن - بشكل أساسي الحديد الزهر والحديد وسبائكها) وفئتها من الفريت ، بغض النظر عن الحالة ؛

• رسوم متحركة للكهرباء.

يطلق عليهم الأجسام المادية التي لها لحظة مغناطيسية مشتركة من الإلكترونات أو الجسيمات الأخرى ذات المغناطيس الدائم ... يظهر تفاعلها في الصورة. خطوط المجال المغناطيسي.

يتم تشكيلها بعد إحضار مغناطيس دائم إلى الجزء الخلفي من لوح من الورق المقوى بطبقة متساوية من برادة الحديد. تُظهر الصورة تعليمًا واضحًا للقطبين الشمالي (N) والجنوب (S) مع اتجاه خطوط الحقل بالنسبة لاتجاهها: الخروج من القطب الشمالي ومدخل القطب الجنوبي.

كيف يتم إنشاء المجال المغناطيسي

مصادر المجال المغناطيسي هي:

• مغناطيس دائم؛

• رسوم المحمول؛

• مجال كهربائي متغير بمرور الوقت.

كل طفل في رياض الأطفال على دراية بعمل المغناطيس الدائم.بعد كل شيء ، كان عليه بالفعل أن ينحت صور مغناطيسية ، مأخوذة من عبوات من جميع أنواع الأشياء الجيدة ، على الثلاجة.

عادةً ما تحتوي الشحنات الكهربائية المتحركة على طاقة مجال مغناطيسي أعلى بكثير من مغناطيس دائم... يُشار إليها أيضًا بخطوط القوة. دعنا نحلل قواعد رسمهم لسلك مستقيم بالتيار الأول.

يتم رسم خط المجال المغناطيسي في مستوى عمودي على حركة التيار ، بحيث يتم توجيه القوة المؤثرة على القطب الشمالي للإبرة المغناطيسية بشكل عرضي إلى هذا الخط عند كل نقطة من نقاطه. هذا يخلق دوائر متحدة المركز حول الشحنة المتحركة.

يتم تحديد اتجاه هذه القوى من خلال قاعدة المسمار المعروفة أو قاعدة المسمار الأيمن.

حكم gimlet

من الضروري وضع المحور المحوري مع المتجه الحالي وتدوير المقبض بحيث تتوافق الحركة الأمامية للمحور مع اتجاهه. ثم سيتم تحديد اتجاه خطوط المجال المغناطيسي عن طريق تدوير المقبض.

في الموصل الدائري ، تتزامن الحركة الدورانية للمقبض مع اتجاه التيار ، وتشير الحركة الانتقالية إلى اتجاه الحث.

تغادر خطوط المجال المغناطيسي دائمًا القطب الشمالي وتدخل القطب الجنوبي. يستمرون داخل المغناطيس ولا يتم فتحهم أبدًا.

انظر هنا لمزيد من التفاصيل: كيف تعمل قاعدة gimbal في الهندسة الكهربائية

قواعد تفاعل المجالات المغناطيسية

تضيف الحقول المغناطيسية من مصادر مختلفة لتشكيل المجال الناتج.

في هذه الحالة ، تنجذب المغناطيسات ذات الأقطاب المتقابلة (N - S) لبعضها البعض ، وبنفس الأسماء (N - N ، S - S) - تتنافر.تعتمد قوى التفاعل بين القطبين على المسافة بينهما. كلما اقتربنا من إزاحة القطبين ، كلما تولدت قوة أكبر.

الخصائص الأساسية للمجال المغناطيسي

يشملوا:

• ناقل الحث المغناطيسي (V) ؛

• التدفق المغناطيسي (F) ؛

• ارتباط التدفق (Ψ).

يتم تقدير شدة أو قوة تأثير المجال بواسطة متجه قيمة الحث المغناطيسي ... يتم تحديدها من خلال قيمة القوة «F» الناتجة عن مرور التيار «I» عبر سلك طوله «l ». V = F / (I ∙ l)

وحدة قياس الحث المغناطيسي في نظام SI هي Tesla (تخليداً لذكرى الفيزيائي الذي درس هذه الظواهر ووصفها باستخدام الطرق الرياضية). في الأدبيات الفنية الروسية ، تم تعيينه على أنه "T" ، وفي الوثائق الدولية ، تم اعتماد الرمز "T".

1 T هو تحريض مثل هذا التدفق المغناطيسي المنتظم الذي يعمل بقوة 1 نيوتن لكل متر من الطول على سلك مستقيم عمودي على اتجاه المجال عندما يمر تيار مقداره 1 أمبير عبر ذلك السلك.

1T = 1 ∙ N / (A ∙ م)

اتجاه المتجه V تحدده قاعدة اليد اليسرى.

إذا وضعت راحة يدك اليسرى في مجال مغناطيسي بحيث تدخل خطوط القوة من القطب الشمالي راحة اليد بزاوية قائمة وتضع أربعة أصابع في اتجاه التيار في السلك ، فإن الإبهام البارز سيشير إلى اتجاه القوة المؤثرة على هذا السلك.

في حالة عدم وجود الموصل الذي يحتوي على تيار كهربائي في الزوايا اليمنى لخطوط المجال المغناطيسي ، فإن القوة المؤثرة عليه ستكون متناسبة مع قيمة التيار المتدفق ومكون إسقاط طول الموصل مع تيار على مستوى يقع في اتجاه عمودي.

لا تعتمد القوة المؤثرة على التيار الكهربائي على المواد التي يتكون منها الموصل ومنطقة المقطع العرضي. حتى لو لم يكن هذا السلك موجودًا على الإطلاق وبدأت الشحنات المتحركة في التحرك في بيئة مختلفة بين الأقطاب المغناطيسية ، فلن تتغير هذه القوة بأي شكل من الأشكال.

إذا كان المتجه V داخل المجال المغناطيسي في جميع النقاط له نفس الاتجاه والحجم ، فإن هذا المجال يعتبر موحدًا.

أي بيئة مع الخواص المغناطيسية، يؤثر على قيمة ناقل الحث V.

التدفق المغناطيسي (F)

إذا أخذنا في الاعتبار مرور الحث المغناطيسي عبر منطقة معينة S ، فإن الحث المحدود بحدوده سيطلق عليه التدفق المغناطيسي.

عندما تميل المنطقة بزاوية ما α لاتجاه الحث المغناطيسي ، يتناقص التدفق المغناطيسي مع جيب التمام لزاوية ميل المنطقة. يتم إنشاء قيمته القصوى عندما تكون المنطقة متعامدة مع حث الاختراق. Ф = В S.

وحدة قياس التدفق المغناطيسي هي 1 ويبر ، يتم تحديدها من خلال مرور تحريض 1 تسلا عبر مساحة 1 متر مربع.

اتصال الجري

يستخدم هذا المصطلح للحصول على الكمية الإجمالية للتدفق المغناطيسي الناتج عن عدد معين من الموصلات الحالية الموجودة بين أقطاب المغناطيس.

بالنسبة للحالة عندما يمر نفس التيار عبر لف الملف مع عدد الدورات n ، فإن إجمالي التدفق المغناطيسي (المتصل) لجميع المنعطفات يسمى ارتباط التدفق Ψ.

Ψ = n Ф… وحدة قياس التدفق هي 1 ويبر.

كيف يتشكل مجال مغناطيسي من تيار كهربائي

المجال الكهرومغناطيسي الذي يتفاعل مع الشحنات الكهربائية والأجسام ذات اللحظات المغناطيسية هو مزيج من مجالين:

• الكهرباء؛

• مغناطيسي.

إنها مترابطة ، فهي مزيج من بعضها البعض ، وعندما يتغير أحدهما بمرور الوقت ، تحدث بعض الانحرافات في الآخر. على سبيل المثال ، عند إنشاء مجال كهربائي جيبي متناوب في مولد ثلاثي الطور ، يتم تكوين نفس المجال المغناطيسي في وقت واحد مع خصائص التوافقيات المتناوبة المماثلة.

الخواص المغناطيسية للمواد

فيما يتعلق بالتفاعل مع مجال مغناطيسي خارجي ، تنقسم المواد إلى:

• المغناطيسات المغناطيسية ذات اللحظات المغناطيسية المتوازنة ، والتي بسببها يتم إنشاء درجة صغيرة جدًا من مغنطة الجسم ؛

• مغناطيس مغناطيسي بخاصية جذب المجال الداخلي ضد تأثير المجال الخارجي. في حالة عدم وجود مجال خارجي ، لا تظهر خصائصها المغناطيسية ؛

• البارامغناطيسات بخصائص جذب المجال الداخلي في اتجاه الفعل الخارجي ، والتي لها درجة صغيرة المغناطيسية;

• الخواص المغناطيسية الحديدية بدون مجال خارجي مطبق عند درجات حرارة أقل من نقطة كوري ؛

• المغناطيسات الحديدية ذات اللحظات المغناطيسية غير المتوازنة في الحجم والاتجاه.

كل هذه الخصائص للمواد وجدت تطبيقات مختلفة في التقنيات الحديثة.

الدوائر المغناطيسية

يسمى هذا المصطلح مجموعة من المواد المغناطيسية المختلفة التي يمر من خلالها تدفق مغناطيسي ، وهي مشابهة للدوائر الكهربائية ويتم وصفها بواسطة القوانين الرياضية المقابلة (إجمالي التيار ، أوم ، كيرشوف ، إلخ). ينظر - القوانين الأساسية للهندسة الكهربائية.

قائم على حسابات الدوائر المغناطيسية تعمل جميع المحولات والمحاثات والآلات الكهربائية والعديد من الأجهزة الأخرى.

على سبيل المثال ، في مغناطيس كهربائي عامل ، يمر التدفق المغناطيسي عبر دائرة مغناطيسية مصنوعة من فولاذ مغناطيسي وهواء بخصائص غير مغناطيسية واضحة. يشكل مزيج هذه العناصر الدائرة المغناطيسية.

تحتوي معظم الأجهزة الكهربائية على دوائر مغناطيسية في تصميمها. اقرأ المزيد عنها في هذا المقال - الدوائر المغناطيسية للأجهزة الكهربائية

اقرأ أيضًا في هذا الموضوع: أمثلة على حسابات الدوائر المغناطيسية