Das Magnetfeld verstehen: Definition, Quellen und grafische Darstellung

Um den Ursprung des Feldes und seine Eigenschaften zu verstehen, ist es notwendig, viele Naturphänomene zu verstehen. Vereinfacht gesagt handelt es sich bei diesem Phänomen um eine spezielle Form von Materie, die von Magneten erzeugt wird. Darüber hinaus können die Quellen des Magnetfelds Relais, Stromgeneratoren, Elektromotoren usw. sein.

Ein bisschen Geschichte

Bevor wir tief in die Geschichte eintauchen, lohnt es sich, die Definition eines Magnetfelds zu kennen: MP ist ein Kraftfeld, das auf bewegte elektrische Ladungen und Körper wirkt. Das Phänomen des Magnetismus hat seine Wurzeln in der tiefen Vergangenheit, in der Blütezeit der Zivilisationen Kleinasiens. Auf ihrem Territorium, in Magnesia, wurden Felsen gefunden, die sich angezogen fühlten. Sie wurden nach dem Gebiet benannt, aus dem sie kamen.

Es ist definitiv schwer zu sagen, wer das Konzept eines Magnetfelds entdeckt hat.

. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts jedoch H. Oersted führte ein Experiment durch und fand heraus, dass der Pfeil abzulenken beginnt, wenn eine Magnetnadel in die Nähe eines Leiters gebracht und ein Strom durch sie geleitet wird. Wenn ein Rahmen mit einem Strom genommen wird, dann wirkt ein externes Halbbild auf sein Halbbild.

Bei modernen Optionen können Magnete, die bei der Herstellung verschiedener Produkte verwendet werden, den Betrieb von elektronischen Herzschrittmachern und anderen Geräten in der Kardiologie stören.

Normale Eisen- und Ferritmagnete bereiten kaum Probleme, da sie sich durch eine geringe Festigkeit auszeichnen. Vor relativ kurzer Zeit sind jedoch stärkere Magnete aufgetaucht - Legierungen aus Neodym, Bor und Eisen. Sie sind hell silbrig und ihr Feld ist sehr stark. Sie werden in folgenden Branchen eingesetzt:

• Nähen.
• Lebensmittelqualität.
• Werkzeugmaschinenbau.
• Platz usw.

Definition und grafische Darstellung

Die Magnete, die in Form eines Hufeisens präsentiert werden, haben zwei Enden - zwei Pole. An diesen Orten manifestieren sich die ausgeprägtesten attraktiven Eigenschaften. Wenn Sie den Magneten an einer Schnur aufhängen, streckt sich immer ein Ende nach Norden. Der Kompass basiert auf diesem Prinzip.

Magnetpole können miteinander interagieren: wie Pole stoßen sich ab, ungleiche Pole ziehen sich an. Um diese Magnete entsteht ein entsprechendes Feld, das einem elektrischen ähnelt. Es ist erwähnenswert, dass es unmöglich ist, das Magnetfeld mit den menschlichen Sinnen zu bestimmen.

Das Magnetfeld und seine Eigenschaften werden oft in Form von Grafiken mit Induktionslinien dargestellt. Der Begriff bedeutet, dass es Linien gibt, deren Tangenten mit dem magnetischen Induktionsvektor konvergieren. Dieser Parameter besteht aus den Eigenschaften des MF und dient als bestimmender Faktor für seine Leistung und Richtung.

Wenn das Feld superintensiv ist, gibt es viel mehr Linien.

Das Konzept eines Magnetfelds in Form eines Bildes:

Gerade Leiter mit elektrischem Strom haben Linien in Form eines konzentrischen Kreises. Ihr Mittelteil wird auf der Mittellinie des Leiters platziert. Die Magnetlinien werden nach der Kardanregel geführt: Das Schneidelement wird so eingeschraubt, dass es in Stromrichtung zeigt, der Griff zeigt in Richtung der Linien.

Das von einer Quelle erzeugte Feld kann in verschiedenen Umgebungen unterschiedliche Stärken haben. Alles dank der magnetischen Parameter des Mediums, genauer gesagt der absoluten magnetischen Permeabilität, die in Henry pro Meter (g / m) gemessen wird. Andere Feldparameter sind magnetische Konstante – Gesamtvakuumpermeabilität und relative Konstante.

Durchlässigkeit, Spannung und Induktion

Die Permeabilität ist ein dimensionsloser Wert. Medien mit einer Permeabilität von weniger als Eins werden als diamagnetisch bezeichnet. In ihnen ist das Feld nicht mächtiger als in einem Vakuum. Zu diesen Elementen gehören Wasser, Kochsalz, Wismut, Wasserstoff. Stoffe mit einer Permeabilität über Eins werden als paramagnetisch bezeichnet. Diese beinhalten:

• Luft.
• Lithium.
• Magnesium.
• Natrium.

Der Index der magnetischen Permeabilität von Diamagneten und Paramagneten hängt nicht von einem Faktor wie der äußeren Feldspannung ab. Einfach ausgedrückt ist dieser Wert für eine bestimmte Umgebung konstant.

Ferromagnete sind in einer separaten Gruppe enthalten. Ihre magnetische Permeabilität kann mehrere Tausend betragen. Solche Substanzen sind in der Lage, das Feld aktiv zu magnetisieren und zu erhöhen. Ferromagnete sind in der Elektrotechnik weit verbreitet.

Den Zusammenhang zwischen der äußeren Feldstärke und der magnetischen Induktion von Ferromagneten stellen Experten anhand der Magnetisierungskurve dar, d.h. Diagramme. Wo sich die Kurve krümmt, nimmt die Zunahmerate der Induktion ab. Nach dem Biegen tritt bei Erreichen eines bestimmten Indikators eine Sättigung auf und die Kurve steigt leicht an und nähert sich den Werten der geraden Linie. An dieser Stelle tritt eine Erhöhung der Induktion auf, jedoch eher gering. Zusammenfassend können wir sagen, dass der Graph der Beziehung zwischen Intensität und Induktion ein instabiles Subjekt ist und dass die Permeabilität eines Elements vom äußeren Feld abhängt.

Feldstärke

Ein weiteres wichtiges Merkmal des MF ist die Spannung, die zusammen mit dem Induktionsvektor verwendet wird. Diese Definition ist ein Vektorparameter. Er bestimmt die Intensität des äußeren Feldes. Die starken Felder in Ferromagneten können durch das Vorhandensein kleiner Elemente erklärt werden, die wie kleine Magnete erscheinen.

Wenn die ferromagnetische Komponente kein Magnetfeld besitzt, können ihr magnetische Eigenschaften fehlen, da die Felder der Domänen unterschiedliche Orientierungen haben. In Anbetracht der Eigenschaften ist es möglich, einen Ferromagneten in einem externen MF, beispielsweise in einer Spule mit Strom, zu platzieren, wobei die Domänen ihre Position in Feldrichtung ändern. Ist die äußere MF jedoch zu schwach, werden nur wenige Bereiche, die ihr nahe liegen, umgedreht.

Mit zunehmender Stärke des äußeren Feldes beginnen sich immer mehr Domänen in seine Richtung zu drehen. Nachdem sich alle Domänen gedreht haben, erscheint eine neue Definition - magnetische Sättigung.

Feldänderungen

Die Magnetisierungskurve konvergiert nicht mit der Entmagnetisierungskurve, wenn der Strom in der ferromagnetischen Spule bis zur Sättigung ansteigt. Etwas anderes passiert ohne Spannung, d.h. magnetische Induktion enthält andere Indikatoren, die als Restinduktion bezeichnet werden. Wenn die Induktion der Magnetisierungskraft nacheilt, spricht man von Hysterese.

Um eine absolute Entmagnetisierung des ferromagnetischen Kerns in der Spule zu erreichen, ist es notwendig, einen Rückstrom zu geben, wodurch die erforderliche Spannung erzeugt wird.

Unterschiedliche ferromagnetische Elemente benötigen unterschiedliche Längen. Je größer ein solches Segment ist, desto mehr Energie wird zur Entmagnetisierung benötigt. Wenn das Bauteil vollständig entmagnetisiert ist, erreicht es einen Zustand, der als Koerzitivkraft bezeichnet wird.

Wird der Strom in der Spule weiter erhöht, so erreicht die Induktion irgendwann wieder die Sättigung, jedoch mit anderer Lage der Leitungen. Beim Entmagnetisieren in die andere Richtung tritt Restinduktion auf. Dies kann bei der Herstellung eines Permanentmagneten nützlich sein. Im Maschinenbau werden Teile mit guten Ummagnetisierungseigenschaften verwendet.

Lenz, Regeln für die linke und rechte Hand

Nach dem Gesetz der linken Hand können Sie die Richtung der Strömung leicht herausfinden. Wenn also beim Auflegen der Hand magnetische Linien in die Handfläche eindringen und 4 Finger in die Stromrichtung im Leiter zeigen, zeigt der Daumen die Richtung der Kraft an. Eine solche Kraft wird senkrecht zum Strom und zum Induktionsvektor gerichtet.

Ein sich in einem MP bewegender Leiter wird als Prototyp eines Elektromotors bezeichnet, wenn Elektrizität in mechanische Energie umgewandelt wird. Wenn sich der Leiter im MP bewegt, wird im Inneren eine elektromotorische Kraft erzeugt, deren Indikatoren proportional zur Induktion, der verwendeten Länge und der Bewegungsgeschwindigkeit sind. Diese Beziehung wird elektromagnetische Induktion genannt.

Um die Richtung der EMF zu bestimmen, verwenden Sie die Rechte-Hand-Regel: Es ist auch so positioniert, dass die Linien in die Handfläche eindringen, während die Finger zeigen, wohin die induzierte EMF gerichtet ist, und der Daumen sie anweist, den Leiter zu bewegen. Ein Leiter, der sich unter dem Einfluss mechanischer Kraft im MP bewegt, gilt als vereinfachte Version eines elektrischen Generators, bei dem mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird.

Beim Einführen des Magneten in die Spule kommt es zu einer Erhöhung des magnetischen Flusses im Stromkreis und die durch den induzierten Strom erzeugte MF wird gegen die Erhöhung des magnetischen Flusses gerichtet. Um die Richtung zu bestimmen, müssen Sie den Magneten vom Nordfeld aus betrachten.

Wenn ein Leiter in der Lage ist, beim Durchfließen von Elektrizität einen Zusammenhalt von Strömen zu erzeugen, wird dies als Induktivität des Leiters bezeichnet. Diese Eigenschaft gehört zu den wichtigsten, wenn von Stromkreisen die Rede ist.

Feld der Erde

Der Planet Erde selbst ist ein großer Magnet. Es ist von einer Kugel umgeben, die von magnetischen Kräften dominiert wird. Ein beträchtlicher Teil der wissenschaftlichen Forscher argumentiert, dass das Magnetfeld der Erde aus dem Kern stammt. Es hat eine flüssige Hülle und eine feste innere Zusammensetzung. Da sich der Planet dreht, treten im flüssigen Teil endlose Ströme auf und die Bewegung elektrischer Ladungen erzeugt ein Feld um den Planeten, das als Schutzbarriere gegen schädliche kosmische Partikel, zum Beispiel von der Sonne, dient Wind. Das Feld ändert die Richtung der Partikel und schickt sie entlang der Linien.

Die Erde wird magnetischer Dipol genannt. Der Südpol liegt am geografischen Nordpol, der Nordpol hingegen am geografischen Südpol. In Wirklichkeit stimmen die Pole nicht überein, nicht nur in der Lage. Tatsache ist, dass die magnetische Achse gegenüber der Rotationsachse des Planeten um 11,6 Grad geneigt ist. Aufgrund dieses kleinen Unterschieds wird es möglich, einen Kompass zu verwenden. Der Pfeil des Geräts zeigt genau auf den magnetischen Südpol und leicht verzerrt - auf den geografischen Nordpol. Wenn der Kompass vor 730.000 Jahren existierte, würde er sowohl auf den magnetischen als auch auf den normalen Nordpol zeigen.