Электромагнетизм
Взаимная индукция. Энергия магнитного поля. Практическое применение электромагнитной индукции.
Ответы по материаловедению и ТКМ - файл 5.11.17.23.29.35.41.47.53.doc
Давно известно, что кусочки магнитного железняка способны притягивать к себе металлические предметы: Такой способностью их наделила природа. Подвергнем воздействию естественного магнита брусок из железа. Через некоторое время он сам намагнитится и начнёт притягивать другие металлические предметы. Брусок стал искусственным магнитом. Если намагничивание при этом исчезнет, то говорят о временном намагничивании. Если же оно останется, то перед нами постоянный магнит. Концы магнита, притягивающие металлические предметы наиболее сильно, называют полюсами магнита. Слабее всего притяжение в его средней зоне. Её называют нейтральной зоной. Если к средней части магнита прикрепить нить и позволить ему свободно вращаться, подвесив его к штативу, то он развернётся таким образом, что один из его полюсов будет ориентирован строго на север, а другой строго на юг. Конец магнита, обращённый на север, называют северным полюсом N , а противоположный — южным S. Магнит притягивает другие магниты, не соприкасаясь с ними. Одноимённые полюсы разных магнитов отталкиваются, а разноимённые притягиваются. Не правда ли, это напоминает взаимодействие электрических зарядов? Электрические заряды оказывают действие друг на друга с помощью электрического поля , образующегося вокруг них. Постоянные магниты взаимодействуют на расстоянии, потому что вокруг них существует магнитное поле. Физики XIX века пытались представить магнитное поле как аналог электростатического. Они рассматривали полюсы магнита как положительный и отрицательный магнитные заряды северный и южный полюсы соответственно. Но вскоре поняли, что изолированных магнитных зарядов не существует. Два одинаковых по величине, но разных по знаку электрических заряда называют электрическим диполем. Магнит имеет два полюса и является магнитным диполем. Заряды в электрическом диполе можно легко отделить друг от друга, разрезав на две части проводник, в разных частях которого они находятся. Но с магнитом так не получится. Разделив таким же способом постоянный магнит, мы получим два новых магнита, каждый из которых тоже будет иметь два магнитных полюса. Тела, имеющие собственное магнитное поле, называются магнитами. Различные материалы по-разному притягиваются к ним. Это зависит от структуры материала. Свойство материалов создавать магнитное поле под воздействием внешнего магнитного поля, называется магнетизмом. Наиболее сильно притягиваются к магнитам ферромагнетики. Причём их собственное магнитное поле, создаваемое молекулами, атомами или ионами, в сотни раз превосходит вызвавшее его внешнее магнитное поле. Ферромагнетиками являются такие химические элементы, как железо, кобальт, никель, а также некоторые сплавы. Парамагнетики — вещества, намагничивающиеся во внешнем поле в его направлении. Притягиваются к магнитам слабо. Химические элементы алюминий, натрий, магний, соли железа, кобальта, никеля и др. Но есть материалы, которые не притягиваются, а отталкиваются от магнитов. Они намагничиваются против направления внешнего магнитного поля, но отталкиваются от магнитов довольно слабо. Это медь, серебро, цинк, золото, ртуть и др. Один из проводов электрической цепи оказался на стеклянной крышке морского компаса, лежащего на столе. Когда учёный замкнул электрическую цепь и по проводу пошёл ток, магнитная стрелка компаса вдруг отклонилась в сторону. Конечно, Эрстед поначалу подумал, что это просто случайность. Но, повторив опыт в тех же условиях, он получил тот же результат. Тогда он начал менять расстояние от провода до стрелки. Но и это ещё не всё. Пропуская ток через провода, сделанные из разных металлов, он обнаружил, что даже те из них, которые не обладали магнитными свойствами, вдруг становились магнитами, когда через них проходил электрический ток. Стрелка отклонялась, даже когда её отделяли от провода с током экранами из материалов, не проводящих ток: Даже когда её поместили в резервуар с водой, она всё равно продолжала отклоняться. При разрыве электрической цепи магнитная стрелка компаса возвращалась в исходное состояние. Это означало, что проводник, по которому идёт электрический ток, создаёт магнитное поле , заставляющее стрелку устанавливаться в определённом направлении. Силовой характеристикой магнитного поля является магнитная индукция. Это векторная величина, определяющая его действие на движущиеся заряды в данной точке поля. Направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением северного полюса магнитной стрелки, находящейся в магнитном поле. Единица измерения магнитной индукции в системе СИ — тесла Тл. Измеряют магнитную индукции приборами, которые называются тесламетрами. Если векторы магнитной индукции поля одинаковы по величине и направлению во всех точках поля, то такое поле называется однородным. Нельзя путать понятие индукции магнитного поля и явление электромагнитной индукции. Силовыми линиями , или линиями магнитной индукции , называют линии, касательные к которым в данной точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции. Густота этих линий отображает величину вектора магнитной индукции. Картину расположения этих линий можно получить с помощью простого опыта. Рассыпав на куске гладкого картона или стекла железные опилки и положив его на магнит, можно увидеть, как опилки располагаются по определённым линиям. Эти линии имеют форму силовых линий магнитного поля. Линии магнитной индукции всегда замкнуты. Они не имеют ни начала, ни конца. Выходя из северного полюса, они входят в южный и замыкаются внутри магнита. Поля с замкнутыми векторными линиями называются вихревыми. Следовательно, магнитное поле является вихревым. В каждой его точке вектор магнитной индукции имеет своё направление. Его определяют по направлению магнитной стрелки в этой точке или по правилу буравчика для магнитного поля вокруг проводника с током. Эти правила дают возможность просто и довольно точно определить направление линий магнитной индукции, не используя никаких физических приборов. Чтобы понять, как работает правило буравчика , представим себе, что правой рукой мы вкручиваем бур или штопор. Если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением движения тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитной индукции. Поместим в однородное магнитное поле плоский замкнутый контур. Величина, равная количеству силовых линий, проходящих через поверхность контура, называется магнитным потоком. В — модуль вектора индукции;. S — площадь контура;. Мы знаем, что электрическое поле действует на любые заряды, независимо от того находятся ли они в состоянии покоя или движутся. Магнитное поле способно оказывать воздействие только на движущиеся заряды. Силу эту назвали силой Лоренца. B - модуль вектора индукции магнитного поля;. Куда же направлена сила Лоренца? Это легко определить с помощью правила левой руки: В результате проведенных опытов учёный выяснил, что на прямой проводник с током, находящийся в магнитном поле с индукцией В , со стороны поля действует сила F , пропорциональная силе тока и индукции магнитного поля. Этот закон получил название закона Ампера , а силу назвали силой Ампера. L - длина проводника в магнитном поле;. Располагаем левую руку таким образом, чтобы четыре пальца указывали направление тока, а линии поля входили в ладонь. Тогда отогнутый на 90 0 большой палец укажет направление силы Ампера. Наблюдая взаимодействие двух тонких проводников с током, учёный выяснил, что параллельные проводники с током, притягиваются, если токи в них текут в одном направлении, и отталкиваются, если направления токов противоположны. Наша планета представляет собой гигантский постоянный магнит, вокруг которого существует магнитное поле. Этот магнит имеет северный и южный полюсы. Вблизи них магнитное поле Земли проявляется наиболее сильно. Стрелка компаса устанавливается вдоль магнитных линий. Один конец её направлен к северному полюсу, другой к южному. Магнитные полюсы Земли время от времени меняются местами. Правда, случается это не часто. За последний миллион лет это происходило 7 раз. Магнитное поле защищает Землю от космического излучения, которое разрушительно действует на всё живое. На магнитное поле Земли влияет солнечный ветер , представляющий собой поток ионизированных частиц, вырывающихся из солнечной короны с огромной скоростью. Особенно он усиливается во время вспышек на Солнце. Пролетающие мимо нашей планеты частицы создают дополнительные магнитные поля, в результате чего изменяются характеристики магнитного поля Земли. Правда, длятся они недолго. И спустя некоторое время магнитное поле восстанавливается. Но проблем они могут создать немало, так как влияют на работу линий электропередач, радиосвязи, вызывают сбои в работе различных приборов, ухудшают работу сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной систем человека. Особенно чувствительны к ним метеозависимые люди. Home Материя и движение Электричество и магнетизм Магнитное поле. Книги Избранное Земля во Вселенной Путешествие по странам и континентам Материя и движение Механика Человек и небо Человек и океан Акустика Холод и тепло Молекулярно-кинетическая теория О давлении Термодинамика Фотометрия Электричество и магнетизм Радио Физика атома и атомного ядра Об элементарных частицах Мировая художественная культура Словесность. Login Form Логин Пароль Запомнить меня Забыли пароль?
При движении любых заряженных частиц возникает магнитное поле. Магнитное поле действует на движущиеся электрические заряды, в частности на проводник с током. Взаимодействие магнитного поля с движущимися зарядами или с проводниками, по которым протекает ток, осуществляется посредством сил, называемых электромагнитными. Интенсивность магнитного поля в точке пространства характеризуется магнитной индукцией, которую обозначают символом В. Магнитная индукция представляет собой силовую характеристику магнитного поля в соответствующей точке. Магнитная индукция — величина векторная, т. Магнитное поле графически изображают при помощи линий магнитной индукции. Линией магнитной индукции магнитной линией называется такая линия, касательная к которой в любой точке совпадает с направлением вектора магнитной индукции. Магнитные линии используют для указания направления магнитного поля и для характеристики его интенсивности. Чем больше интенсивность магнитного поля — индукция, тем чаще проводят эти линии. Магнитные линии прямолинейного проводника с током имеют вид концентрических окружностей, центры которых расположены на оси проводника. Направление магнитных линий вокруг проводника с током определяют по мнемоническому правилу буравчика, которое заключается в следующем рис. Если буравчик расположить так, чтобы он ввинчивался в проводник по направлению тока, то направление вращения его рукоятки будет соответствовать направлению магнитных линий. Направление магнитного поля катушки с током соленоида определяют также по правилу буравчика рис. При этом нужно вращать рукоятку буравчика в направлении тока в витках катушки. Поступательное движение буравчика укажет направление линий магнитной индукции. Магнитную индукцию на осевой линии в центре цилиндрической катушки с током, длина которой намного больше ее диаметра, рассчитывают по формуле. Произведение магнитной индукции В и площади F, перпендикулярной вектору магнитной индукции, называют магнитным потоком; обозначают символом Ф: Магнитное поле, во всех точках которого векторы магнитной индукции равны по значению и параллельны друг другу, называют однородным. Магнитное поле, созданное одним и тем же током, при прочих равных условиях различно по интенсивности в различных средах ввиду различных магнитных свойств этих сред. Величиной, характеризующей магнитные свойства среды, является абсолютная магнитная проницаемость. Величина, показывающая, во сколько раз абсолютная магнитная проницаемость данной среды больше или меньше магнитной постоянной абсолютной магнитной проницаемости вакуума , называется относительной магнитной проницаемостью или магнитной проницаемостью. Вещества, у которых относительная магнитная проницаемость меньше единицы, называют диамагнитными. В этих веществах магнитное поле слабее, чем в вакууме. Такими веществами являются водород, вода, кварц, серебро, медь и др. Вещества, у которых относительная магнитная проницаемость немного больше единицы, называются парамагнитными. В таких веществах магнитное поле несколько сильнее, чем в вакууме. К таким веществам относятся воздух, кислород, алюминий, платина и др. Для диамагнитных и парамагнитных веществ величина магнитной проницаемости не зависит от напряженности внешнего, намагничивающего поля, т. Особую группу образуют ферромагнитные вещества железо, сталь, никель, кобальт и некоторые сплавы , магнитная проницаемость которых достигает нескольких десятков тысяч. Эти материалы, обладающие свойствами намагничиваться и резко усиливать магнитное поле, широко применяют в электротехнике в электромагнитах, электрических машинах, трансформаторах, электроизмерительных приборах, реле и др. Для характеристики магнитного поля наряду с вектором магнитной индукции В пользуются величиной, называемой напряженностью магнитного поля — Н. Напряженность магнитного поля представляет собой величину, характеризующую интенсивность так называемого внешнего магнитного поля без учета магнитных свойств среды. Направление вектора напряженности магнитного поля в изотропной среде, т. Сильно выраженные магнитные свойства ферромагнитных материалов объясняются наличием в них самопроизвольно намагниченных очень малых областей доменов , которые можно представить в виде маленьких магнитиков. При отсутствии внешнего магнитного поля в ферромагнитном веществе в целом не обнаруживаются магнитные свойства, так как магнитные поля доменов имеют различную ориентацию и их суммарное магнитное поле равно нулю. Когда ферромагнитный материал помещают во внешнее магнитное поле, например в катушку с током, то под действием внешнего поля домены поворачиваются в направлении внешнего поля. При этом магнитное поле катушки с током резко усиливается и магнитная индукция В возрастает. Если внешнее поле слабо, поворачивается только часть доменов, магнитные поля которых по своему направлению близки к направлению внешнего поля. По мере усиления внешнего поля количество повернутых доменов возрастает и при некотором значении напряженности Н внешнего поля практически все домены оказываются повернутыми так, что их магнитные поля располагаются по направлению поля. Такое состояние называется магнитным насыщением. Зависимость магнитной индукции В ферромагнитного материала от напряженности Н намагничивающего внешнего поля можно выразить в виде графика, который называется кривой намагничивания. Это объясняется тем, что одновременно с увеличением намагничивающего внешнего поля появляется и усиливается собственное магнитное поле ферромагнитного материала, которое образуется повернутыми элементарными магнитиками. В месте изгиба кривой скорость роста магнитной индукции уменьшается. За изгибом, когда напряженность поля достигает некоторого значения, наступает насыщение, и кривая незначительно поднимается, переходя в прямую линию. На этом участке магнитная индукция продолжает увеличиваться, но уже очень медленно, и только за счет увеличения напряженности внешнего магнитного поля. Если в обмотке катушки с ферромагнитным сердечником увеличивать силу тока до полного магнитного насыщения, а затем уменьшать ее, то кривая намагничивания не совпадает с кривой размагничивания рис. При напряженности, равной нулю, магнитная индукция не равна нулю, а имеет некоторое значение В, которое называется остаточной магнитной индукцией. Явление отставания магнитной индукции В от намагничивающей силы Н называется гистерезисом. Чтобы полностью размагнитить ферромагнитный сердечник, в катушке нужно создать ток обратного направления, который создал бы напряженность, равную отрезку Нс. Для различных ферромагнитных материалов этот отрезок имеет различную длину. Чем больше этот отрезок, тем больше требуется энергии на размагничивание. Значение Н с напряженности поля обратного направления, при котором произойдет полное размагничивание сердечника, называется коэрцитивной задерживающей силой. Если и дальше увеличивать ток в катушке, то индукция снова возрастет до значения насыщения —В , но с измененным направлением магнитных силовых линий. Размагничивая в обратном направлении, получим остаточную индукцию —В. Увеличивая ток через катушку в первоначальном направлении, снова придем в точку а. Кривая абвгджа называется циклической кривой перемагничивания или петлей гистерезиса. Энергию, расходуемую на циклическое перемагничивание, называют потерями на гистерезис. Явление остаточного магнетизма используется при изготовлении постоянных магнитов из материалов, обладающих большим остаточным магнетизмом магнитно-твердые материалы. Из материалов, способных легко перемагничиваться магнитно-мягкие материалы , изготовляют сердечники электрических машин и аппаратов. Сила, действующая на проводник с током, имеет направление, которое можно определить по так называемому правилу левой руки: Эта сила перпендикулярна вектору магнитной индукции и току. Движущийся в магнитном поле проводник с током является прообразом электрического двигателя, в котором электрическая энергия превращается в механическую. При движении проводника в магнитном поле в нем индуктируется электродвижущая сила, значение которой В пропорционально магнитной индукции, активной длине проводника и нормальной к полю составляющей скорости его движения, т. Для определения направления индуктированной э. Движущийся в магнитном поле под действием внешней механической силы проводник представляет собой простейший электрический генератор, в котором происходит преобразование механической энергии в электрическую. Закон электромагнитной индукции формулируется и по-другому: Эта формула дает среднее значение э. При наличии нескольких витков, пронизываемых одним и тем же магнитным потоком, индуктированную э. Эта формула выражает закон Ленца: Если витки катушки пронизываются различными по значению магнитными потоками, то индуктированная во всей катушке э. Сумму магнитных потоков отдельных витков катушки называют потокосцеплением. Если электрический ток в контуре изменяется, то изменяется и созданный им магнитный поток. При этом по закону электромагнитной индукции в проводнике индуктируется э. Поскольку она возникает вследствие изменения тока в самом проводнике, то это явление названо самоиндукцией, а индуктируемая в проводнике э. Магнитный поток и потокосцепление зависят не только от силы тока в проводнике, но и от формы и размеров этого проводника, а также от магнитной проницаемости окружающей его среды. Между потокосцеплением и током. Коэффициент пропорциональности L называют индуктивностью проводника. Он характеризует свойство проводника образовывать, потокосцепление при прохождении по нему тока. Это один из главных параметров электрических цепей. Для определенной цепи индуктивность — величина постоянная. Она зависит от геометрических размеров контура, его конфигурации и магнитной проницаемости окружающей среды, но не зависит ни от силы тока в контуре, ни от магнитного потока. Индуктивность катушки тем больше, чем больше площадь ее сечения и чем больше она содержит витков, вследствие того, что оба эти условия увеличивают магнитный поток через катушку при одном и том же токе в ней. Очень сильно возрастает магнитный поток через катушку, если в нее вставить железный сердечник. Поэтому катушка с железным сердечником обладает гораздо большей индуктивностью, чем такая же по размерам катушка без сердечника. Единица измерения индуктивности - генри сокращенно Г: Если взять два или больше электрически не связанных замкнутых контуров и по одному из них пропустить ток, то в других контурах будет индуктироваться э. Это явление получило название взаимоиндукции. В электрических приборах и аппаратах металлические детали иногда движутся в магнитном поле или неподвижные металлические детали пересекаются силовыми линиями изменяющегося по значению магнитного поля. В этих металлических деталях индуктируется э. Вихревые токи порождают свои собственные магнитные потоки, которые по закону Ленца противодействуют магнитному потоку катушки и ослабляют его. Кроме того, они вызывают нагрев сердечника, что является бесполезной тратой энергии. Для уменьшения потерь от вихревых токов сердечники катушек индуктивности, а также магнитопроводы электрических машин и аппаратов изготовляют в виде пакетов из листов электротехнической стали. Листы изолируют друг от друга специальными лаками. Перейти к основному содержанию. Единица измерения магнитного потока вебер сокращенно Вб. Абсолютную магнитную проницаемость вакуума принято называть магнитной постоянной. Магнитная проницаемость — величина безразмерная. Катушка с железным сердечником называется электромагнитом. Напряженность магнитного поля — векторная величина. Напряженность магнитного поля Н и магнитная индукция В связаны зависимостью. Войдите , чтобы оставлять комментарии. Оборудование инкубатория Оборудование инкубатория Основы электротехники Постоянный ток Электромагнетизм Переменный однофазный ток Переменный трехфазный ток Электротехнические материалы Электроснабжение инкубаториев Электрический привод Электрические источники световой и лучистой энергии Измерения электрических и неэлектрических величин Основы автоматики Инкубатории и их оборудование Устройство и работа инкубаторов Сборка инкубаторов Эксплуатация инкубаторов.
Старлайн а91 кан модуль
Варикозное расширение вен где поликлиника
Ростовые куклы в аренду екатеринбург
Черные накрашенные глаза
Машинная штукатурка состав