Pochopenie magnetického poľa: definícia, zdroje a grafické zobrazenie

Na pochopenie pôvodu poľa a jeho charakteristík je potrebné porozumieť mnohým prírodným javom. Zjednodušene povedané, tento jav je špeciálna forma hmoty vytvorenej magnetmi. Zdrojmi magnetického poľa môžu byť navyše relé, generátory prúdu, elektromotory atď.

Trochu histórie

Predtým, ako pôjdeme hlboko do histórie, stojí za to poznať definíciu magnetického poľa: MP je silové pole, ktoré pôsobí na pohybujúce sa elektrické náboje a telesá. Pokiaľ ide o fenomén magnetizmu, je zakorenený v hlbokej minulosti, do obdobia rozkvetu civilizácií v Malej Ázii. Práve na ich území, v Magnesii, sa našli skaly, ktoré sa navzájom priťahovali. Dostali meno podľa oblasti, odkiaľ prišli.

Rozhodne ťažko povedať, kto objavil pojem magnetické pole.. Avšak na začiatku 19. storočia H. Oersted vykonal experiment a zistil, že ak je magnetická ihla umiestnená blízko vodiča a prechádza cez ňu prúd, šípka sa začne odchyľovať. Ak sa vezme rámec s prúdom, potom na jeho pole pôsobí vonkajšie pole.

V moderných verziách môžu magnety používané pri výrobe rôznych produktov rušiť činnosť elektronických kardiostimulátorov a iných zariadení v kardiológii.

Štandardné železné a feritové magnety nespôsobujú problémy, pretože sa vyznačujú nízkou pevnosťou. Pomerne nedávno sa však objavili silnejšie magnety - zliatiny neodýmu, bóru a železa. Sú jasne striebristé a ich pole je veľmi silné. Používajú sa v nasledujúcich odvetviach:

• Šitie.
• Potravinársky stupeň.
• Stavba obrábacích strojov.
• Priestor atď.

Definícia a grafické zobrazenie

Magnety, ktoré sú prezentované vo forme podkovy, majú dva konce - dva póly. Práve na týchto miestach sa prejavujú najvýraznejšie atraktívne vlastnosti. Ak magnet zavesíte na šnúrku, potom sa jeden koniec vždy natiahne na sever. Na tomto princípe je založený kompas.

Magnetické póly sa môžu navzájom ovplyvňovať: ako sa póly odpudzujú, na rozdiel od pólov sa priťahujú. Okolo týchto magnetov sa objaví zodpovedajúce pole, ktoré je podobné elektrickému. Stojí za zmienku, že je nemožné určiť magnetické pole ľudskými zmyslami.

Magnetické pole a jeho charakteristiky sa často zobrazujú vo forme grafov pomocou indukčných čiar. Termín znamená, že existujú čiary, ktorých dotyčnice sa zbiehajú s vektorom magnetickej indukcie. Tento parameter spočíva vo vlastnostiach MF a slúži ako určujúci faktor jeho výkonu a smeru.

Ak je pole superintenzívne, potom bude oveľa viac riadkov.

Koncept magnetického poľa vo forme obrazu:

Priame vodiče s elektrickým prúdom majú vedenia vo forme sústredného kruhu. Ich stredová časť bude umiestnená na stredovej čiare vodiča. Magnetické čiary sú vedené podľa pravidla gimbalu: rezný prvok je zaskrutkovaný tak, aby smeroval v smere prúdu a rukoväť smeruje v smere čiar.

Pole generované jedným zdrojom môže mať rôznu silu v rôznych prostrediach. To všetko vďaka magnetickým parametrom média a konkrétnejšie absolútnej magnetickej permeabilite, ktorá sa meria v Henry na meter (g/m). Ďalšími parametrami poľa sú magnetická konštanta – celková permeabilita vákua a relatívna konštanta.

Priepustnosť, napätie a indukcia

Priepustnosť je bezrozmerná hodnota. Médiá, ktoré majú priepustnosť menšiu ako jednota, sa nazývajú diamagnetické. V nich pole nie je silnejšie ako vo vákuu. Medzi tieto prvky patrí voda, kuchynská soľ, bizmut, vodík. Látky s permeabilitou nad jednotu sa nazývajú paramagnetické. Tie obsahujú:

• Vzduch.
• Lítium.
• magnézium.
• Sodík.

Index magnetickej permeability diamagnetov a paramagnetov nezávisí od takého faktora, akým je napätie vonkajšieho poľa. Jednoducho povedané, táto hodnota je pre konkrétne prostredie konštantná.

Feromagnety patria do samostatnej skupiny. Ich magnetická permeabilita môže byť až niekoľko tisíc. Takéto látky sú schopné aktívne magnetizovať a zvyšovať pole. Feromagnety sú široko používané v elektrotechnike.

Odborníci znázorňujú vzťah medzi intenzitou vonkajšieho poľa a magnetickou indukciou feromagnetík pomocou magnetizačnej krivky, t.j. grafy. Tam, kde sa krivka ohýba, rýchlosť nárastu indukcie klesá. Po ohnutí, keď sa dosiahne určitý indikátor, sa objaví saturácia a krivka mierne stúpa, blíži sa k hodnotám priamky. V tomto mieste dochádza k zvýšeniu indukcie, ale skôr malému. Aby sme to zhrnuli, môžeme povedať, že graf vzťahu medzi intenzitou a indukciou je nestabilný subjekt a že priepustnosť prvku závisí od vonkajšieho poľa.

Sila poľa

Ďalšou dôležitou charakteristikou MF sa nazýva napätie, ktoré sa používa spolu s indukčným vektorom. Táto definícia je vektorový parameter. Určuje intenzitu vonkajšieho poľa. Silné polia vo feromagnetikách možno vysvetliť prítomnosťou malých prvkov v nich, ktoré sa javia ako malé magnety.

Ak feromagnetická zložka nemá magnetické pole, potom jej môžu chýbať magnetické vlastnosti, pretože polia domén budú mať rôznu orientáciu. Vzhľadom na vlastnosti je možné umiestniť feromagnet do externého MF, napr. do cievky s prúdom, pričom domény zmenia svoju polohu v smere poľa. Ale ak je vonkajší MF príliš slabý, potom sa prevráti len malý počet domén, ktoré sú blízko neho.

Keď bude vonkajšie pole naberať na sile, čoraz viac domén sa začne otáčať v jeho smere. Po otočení všetkých domén sa objaví nová definícia - magnetická saturácia.

Zmeny poľa

Magnetizačná krivka nekonverguje s demagnetizačnou krivkou, keď prúd stúpne do nasýtenia vo feromagnetickej cievke. Pri nulovom napätí sa deje niečo iné, t.j. magnetická indukcia bude obsahovať ďalšie indikátory, ktoré sa nazývajú zvyšková indukcia. Ak indukcia zaostáva za magnetizačnou silou, potom sa to nazýva hysterézia.

Na dosiahnutie absolútnej demagnetizácie feromagnetického jadra v cievke je potrebné dať spätný prúd, čím sa vytvorí požadované napätie.

Rôzne feromagnetické prvky potrebujú rôzne dĺžky. Čím väčší je takýto segment, tým viac energie je potrebné na demagnetizáciu. Keď je komponent úplne demagnetizovaný, dosiahne stav nazývaný donucovacia sila.

Ak sa prúd v cievke ešte zvýši, potom v jednom momente indukcia opäť dosiahne saturáciu, ale s inou polohou vedení. Pri demagnetizácii v opačnom smere sa objaví zvyšková indukcia. To môže byť užitočné pri výrobe permanentného magnetu. V strojárstve sa používajú diely, ktoré majú dobré magnetizačné reverzné vlastnosti.

Lenze, pravidla lavej a pravej ruky

Podľa zákona ľavej ruky ľahko zistíte smer prúdu. Takže pri priložení ruky, keď magnetické čiary vstúpia do dlane a 4 prsty ukazujú na smer prúdu vo vodiči, palec ukáže smer sily. Takáto sila bude smerovať kolmo na prúd a indukčný vektor.

Vodič pohybujúci sa v MP sa nazýva prototyp elektrického motora, keď sa elektrina premieňa na mechanickú energiu. Keď sa vodič pohybuje v MP, generuje sa v ňom elektromotorická sila, ktorá má indikátory úmerné indukcii, použitej dĺžke a rýchlosti pohybu. Tento vzťah sa nazýva elektromagnetická indukcia.

Na určenie smeru EMF použite pravidlo pravej ruky: je tiež umiestnený tak, že čiary prenikajú do dlane, zatiaľ čo prsty ukazujú, kam smeruje indukované EMP, a palec ho nasmeruje na pohyb vodiča. Vodič, ktorý sa pohybuje v MP pod vplyvom mechanickej sily, sa považuje za zjednodušenú verziu elektrického generátora, kde sa mechanická energia premieňa na elektrickú energiu.

Po zasunutí magnetu do cievky dôjde k zvýšeniu magnetického toku v obvode a MF, ktorý vzniká indukovaným prúdom, je nasmerovaný proti zvýšeniu nárastu magnetického toku. Ak chcete určiť smer, musíte sa pozrieť na magnet zo severného poľa.

Ak je vodič schopný vytvoriť súdržnosť tokov, keď ním prechádza elektrina, potom sa to nazýva indukčnosť vodiča. Táto charakteristika sa vzťahuje na hlavné, keď sa spomínajú elektrické obvody.

Pole zeme

Samotná planéta Zem je jeden veľký magnet. Je obklopený guľou, ktorej dominujú magnetické sily. Značná časť vedeckých výskumníkov tvrdí, že magnetické pole Zeme vzniklo z jadra. Má tekutý obal a pevné vnútorné zloženie. Keďže planéta rotuje, v tekutej časti sa objavujú nekonečné prúdy a pohyb elektrických nábojov vytvára pole okolo planéty, ktoré slúži ako ochranná bariéra pred škodlivými kozmickými časticami, napríklad zo slnka vietor. Pole mení smer častíc a posiela ich pozdĺž čiar.

Zem sa nazýva magnetický dipól. Južný pól sa nachádza na geografickom severnom póle a severný pól je naopak na geografickom južnom póle. V skutočnosti sa póly nezhodujú, a to nielen umiestnením. Faktom je, že magnetická os je naklonená vzhľadom na rotačnú os planéty o 11,6 stupňa. Kvôli takému malému rozdielu je možné použiť kompas. Šípka zariadenia bude ukazovať presne na južný magnetický pól a mierne skreslená - na severný geografický pól. Ak by kompas existoval pred 730 tisíc rokmi, ukazoval by na magnetický aj normálny severný pól.