Kekuatan medan magnet. Daya magnet

Sentiasa terdapat arus elektrik di sekeliling wayar atau gegelung medan magnet… Medan magnet magnet kekal disebabkan oleh pergerakan elektron dalam orbitnya dalam atom.

Medan magnet dicirikan oleh kekuatannya. Kekuatan H medan magnet adalah serupa dengan kekuatan mekanikal. Ia adalah kuantiti vektor, iaitu, ia mempunyai magnitud dan arah.

Medan magnet, iaitu, ruang di sekeliling magnet, boleh diwakili sebagai diisi dengan garis magnet, yang dianggap keluar dari kutub utara magnet dan memasuki kutub selatan (Rajah 1). Tangen kepada garis magnet menunjukkan arah kekuatan medan magnet.

Medan magnet lebih kuat di mana garis magnet lebih tumpat (di kutub magnet atau di dalam gegelung pembawa arus).

Semakin besar arus I dan bilangan lilitan ω gegelung, semakin besar medan magnet berhampiran wayar (atau di dalam gegelung).

Kekuatan medan magnet H pada mana-mana titik dalam ruang adalah lebih besar lebih besar hasil darab ∙ ω dan lebih pendek panjang garis magnet:

H = (I ∙ ω) / l.

Ia mengikuti daripada persamaan bahawa unit untuk mengukur kekuatan medan magnet ialah ampere per meter (A / m).

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

nasi. 1.

Produk H ∙ l dalam litar magnet adalah serupa dengan voltan dalam litar elektrik dan dipanggil voltan magnet, dan diambil sepanjang keseluruhan garis aruhan magnet dipanggil daya magnetisasi (ns) Fm: Fm = H ∙ l = Saya ∙ ω.

Daya magnetisasi Fm diukur dalam ampere, tetapi dalam amalan teknikal, bukannya nama ampere, nama ampere-turn digunakan, yang menekankan bahawa Fm adalah berkadar dengan arus dan bilangan lilitan.

Untuk gegelung silinder tanpa teras, yang panjangnya jauh lebih besar daripada diameternya (l≫d), medan magnet di dalam gegelung boleh dianggap seragam, i.e. dengan kekuatan medan magnet yang sama H di seluruh ruang dalaman gegelung (Rajah 1). Oleh kerana medan magnet di luar gegelung sedemikian jauh lebih lemah daripada di dalamnya, medan magnet luar boleh diabaikan dan dalam pengiraan diandaikan bahawa n. c gegelung adalah sama dengan produk kekuatan medan di dalam gegelung digandakan panjang gegelung.

Kekutuban medan magnet wayar dan gegelung arus ditentukan oleh peraturan gimbal. Jika pergerakan ke hadapan gimbal bertepatan dengan arah arus, maka arah putaran pemegang gimbal akan menunjukkan arah garis magnet.

Contoh daripada

1. Arus 3 A mengalir melalui gegelung sebanyak 2000 lilitan. Apakah n. v. gegelung?

Fm = I ∙ ω = 3 ∙ 2000 = 6000 A. Kekuatan magnet bagi gegelung ialah 6000 lilitan ampere.

2. Gegelung 2500 pusingan hendaklah mempunyai n. ms 10000 A. Apakah arus yang mesti mengalir melaluinya?

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

3.A arus I = 2 A mengalir melalui gegelung. Berapakah lilitan yang mesti ada pada gegelung untuk memberikan n. kampung 8000 A?

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

4. Di dalam gegelung sepanjang 10 cm dengan 100 pusingan, adalah perlu untuk memastikan kekuatan medan magnet H = 4000 A / m. Berapakah arus yang harus dibawa oleh gegelung?

Daya magnet bagi gegelung ialah Fm = H ∙ l = I ∙ ω. Oleh itu, 4000 A / m ∙ 0.1 m = I ∙ 100; I = 400/100 = 4 A.

5. Diameter gegelung (solenoid) ialah D = 20 mm, dan panjangnya ialah l = 10 cm Gegelung itu dililit daripada dawai kuprum dengan diameter d = 0.4 mm. Apakah kekuatan medan magnet di dalam gegelung jika ia dihidupkan pada 4.5V?

Bilangan lilitan tanpa mengambil kira ketebalan penebat ω = l∶d = 100∶0.4 = 250 lilitan.

Panjang gelung π ∙ d = 3.14 ∙ 0.02 m = 0.0628 m.

Panjang gegelung l1 = 250 ∙ 0.0628 m = 15.7 m.

Rintangan aktif gegelung 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 gegelung H = (I ∙ ω) / l = (2 ∙ 250) / 0.1 = 5000 A / m.

6. Tentukan kekuatan medan magnet pada jarak 1, 2, 5 cm dari wayar lurus yang melaluinya arus I = 100 A mengalir.

Mari kita gunakan formula H ∙ l = I ∙ ω.

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

dari mana H = I / (2 ∙ π ∙ r).

H1 = 100 / (2 ∙ 3.14 ∙ 0.01) = 1590 A / m; H2 = 795 A/m; H3 = 318 A/m.