Per capire qual è una caratteristica di un campo magnetico, bisognerebbe definire molti fenomeni. Allo stesso tempo, devi ricordare in anticipo come e perché appare. Scopri qual è la potenza caratteristica di un campo magnetico. È anche importante che un tale campo possa verificarsi non solo nei magneti. A questo proposito, non fa male citare le caratteristiche del campo magnetico terrestre.
Emergenza sul campo
In primo luogo, dovremmo descrivere l'aspetto del campo. Successivamente, puoi descrivere il campo magnetico e le sue caratteristiche. Appare durante il movimento di particelle cariche. Può influenzare le cariche elettriche in movimento, specialmente sui conduttori conduttivi. L'interazione tra un campo magnetico e le cariche in movimento, o conduttori attraverso i quali scorre la corrente, avviene a causa di forze chiamate elettromagnetiche.
Intensità o potenza caratteristica del campo magnetico inun certo punto spaziale sono determinati mediante l'induzione magnetica. Quest'ultimo è indicato dal simbolo B.
Rappresentazione grafica del campo
Il campo magnetico e le sue caratteristiche possono essere rappresentati graficamente utilizzando linee di induzione. Questa definizione si chiama rette, le tangenti alle quali in ogni punto coincideranno con la direzione del vettore y dell'induzione magnetica.
Queste linee sono incluse nelle caratteristiche del campo magnetico e servono a determinarne la direzione e l'intensità. Maggiore è l'intensità del campo magnetico, più linee di dati verranno tracciate.
Cosa sono le linee magnetiche
Le linee magnetiche in conduttori rettilinei con corrente hanno la forma di un cerchio concentrico, il cui centro si trova sull'asse di questo conduttore. La direzione delle linee magnetiche vicino ai conduttori con corrente è determinata dalla regola del succhiello, che suona così: se il succhiello è posizionato in modo tale da essere avvitato nel conduttore nella direzione della corrente, allora il senso di rotazione del la maniglia corrisponde alla direzione delle linee magnetiche.
Per una bobina con corrente, anche la direzione del campo magnetico sarà determinata dalla regola del gimlet. È inoltre necessario ruotare la maniglia nella direzione della corrente nei giri del solenoide. La direzione delle linee di induzione magnetica corrisponderà alla direzione del movimento di traslazione del succhiello.
La definizione di uniformità e disomogeneità è la caratteristica principale del campo magnetico.
Creato da una corrente, a parità di condizioni, il campodifferirà nella sua intensità in diversi mezzi a causa delle diverse proprietà magnetiche di queste sostanze. Le proprietà magnetiche del mezzo sono caratterizzate da un'assoluta permeabilità magnetica. Misurato in henry per metro (g/m2).
La caratteristica del campo magnetico include l'assoluta permeabilità magnetica del vuoto, chiamata costante magnetica. Il valore che determina quante volte la permeabilità magnetica assoluta del mezzo differirà dalla costante è chiamato permeabilità magnetica relativa.
Permeabilità magnetica delle sostanze
Questa è una quantità adimensionale. Le sostanze con un valore di permeabilità inferiore a uno sono dette diamagnetiche. In queste sostanze, il campo sarà più debole che nel vuoto. Queste proprietà sono presenti in idrogeno, acqua, quarzo, argento, ecc.
I mezzi con una permeabilità magnetica maggiore di uno sono chiamati paramagnetici. In queste sostanze, il campo sarà più forte che nel vuoto. Questi mezzi e sostanze includono aria, alluminio, ossigeno, platino.
Nel caso di sostanze paramagnetiche e diamagnetiche, il valore della permeabilità magnetica non dipenderà dalla tensione del campo magnetizzante esterno. Ciò significa che il valore è costante per una particolare sostanza.
I ferromagneti appartengono a un gruppo speciale. Per queste sostanze, la permeabilità magnetica raggiungerà diverse migliaia o più. Queste sostanze, che hanno la proprietà di essere magnetizzate e di amplificare il campo magnetico, sono ampiamente utilizzate nell'ingegneria elettrica.
Forza sul campo
Per determinare le caratteristiche del campo magnetico, insieme al vettore di induzione magnetica, può essere utilizzato un valore chiamato intensità del campo magnetico. Questo termine è una grandezza vettoriale che determina l'intensità del campo magnetico esterno. La direzione del campo magnetico in un mezzo con le stesse proprietà in tutte le direzioni, il vettore di intensità coinciderà con il vettore di induzione magnetica nel punto del campo.
Le forti proprietà magnetiche dei ferromagneti sono spiegate dalla presenza di piccole parti magnetizzate casualmente al loro interno, che possono essere rappresentate come piccoli magneti.
Senza campo magnetico, una sostanza ferromagnetica potrebbe non avere proprietà magnetiche pronunciate, poiché i campi del dominio acquisiscono orientamenti diversi e il loro campo magnetico totale è zero.
Secondo le principali caratteristiche del campo magnetico, se un ferromagnete viene posto in un campo magnetico esterno, ad esempio in una bobina con corrente, quindi sotto l'influenza del campo esterno, i domini gireranno nel direzione del campo esterno. Inoltre, il campo magnetico sulla bobina aumenterà e l'induzione magnetica aumenterà. Se il campo esterno è sufficientemente debole, solo una parte di tutti i domini i cui campi magnetici si avvicinano alla direzione del campo esterno si capovolgerà. All'aumentare della forza del campo esterno, il numero di domini ruotati aumenterà e, a un certo valore della tensione del campo esterno, quasi tutte le parti verranno ruotate in modo che i campi magnetici si trovino nella direzione del campo esterno. Questo stato è chiamato saturazione magnetica.
Rapporto tra induzione magnetica e intensità
La relazione tra l'induzione magnetica di una sostanza ferromagnetica e l'intensità di un campo esterno può essere rappresentata utilizzando un grafico chiamato curva di magnetizzazione. Alla curva del grafico della curva, la velocità di aumento dell'induzione magnetica diminuisce. Dopo una curva, dove la tensione raggiunge un certo livello, si verifica la saturazione e la curva sale leggermente, assumendo gradualmente la forma di una linea retta. In questa sezione, l'induzione è ancora in crescita, ma piuttosto lentamente e solo a causa di un aumento della forza del campo esterno.
La dipendenza grafica dei dati dell'indicatore non è diretta, il che significa che il loro rapporto non è costante e la permeabilità magnetica del materiale non è un indicatore costante, ma dipende dal campo esterno.
Cambiamenti nelle proprietà magnetiche dei materiali
Quando si aumenta la corrente alla piena saturazione in una bobina con un nucleo ferromagnetico e poi la si diminuisce, la curva di magnetizzazione non coincide con la curva di smagnetizzazione. Con intensità zero, l'induzione magnetica non avrà lo stesso valore, ma acquisirà un indicatore chiamato induzione magnetica residua. La situazione con il ritardo dell'induzione magnetica dalla forza magnetizzante è chiamata isteresi.
Per smagnetizzare completamente il nucleo ferromagnetico nella bobina, è necessario fornire una corrente inversa, che creerà la tensione necessaria. Per vari ferromagneticisostanze, è necessario un segmento di varie lunghezze. Più è grande, più energia è necessaria per la smagnetizzazione. Il valore al quale il materiale è completamente smagnetizzato è chiamato forza coercitiva.
Con un ulteriore aumento della corrente nella bobina, l'induzione aumenterà nuovamente fino all'indice di saturazione, ma con una diversa direzione delle linee magnetiche. Quando si smagnetizza nella direzione opposta, si otterrà un'induzione residua. Il fenomeno del magnetismo residuo viene utilizzato per creare magneti permanenti da sostanze ad alto magnetismo residuo. I materiali con la capacità di rimagnetizzare vengono utilizzati per creare nuclei per macchine e dispositivi elettrici.
Regola della mano sinistra
La forza che colpisce un conduttore con la corrente ha una direzione determinata dalla regola della mano sinistra: quando il palmo della mano vergine è posizionato in modo tale che le linee magnetiche vi entrino e quattro dita sono estese nella direzione della corrente nel conduttore, il pollice piegato indica la direzione della forza. Questa forza è perpendicolare al vettore di induzione e alla corrente.
Un conduttore di corrente che si muove in un campo magnetico è considerato un prototipo di motore elettrico che trasforma l'energia elettrica in energia meccanica.
Regola della mano destra
Durante il movimento del conduttore in un campo magnetico, al suo interno viene indotta una forza elettromotrice, che ha un valore proporzionale all'induzione magnetica, alla lunghezza del conduttore coinvolto e alla velocità del suo movimento. Questa dipendenza è chiamata induzione elettromagnetica. Indeterminando la direzione dell'EMF indotto nel conduttore, viene utilizzata la regola della mano destra: quando la mano destra si trova nello stesso modo dell'esempio da sinistra, le linee magnetiche entrano nel palmo e il pollice indica la direzione di movimento del conduttore, le dita tese indicano la direzione dell'EMF indotto. Un conduttore che si muove in un flusso magnetico sotto l'influenza di una forza meccanica esterna è l'esempio più semplice di generatore elettrico in cui l'energia meccanica viene convertita in energia elettrica.
La legge dell'induzione elettromagnetica può essere formulata in modo diverso: in un circuito chiuso viene indotto un EMF, con qualsiasi variazione del flusso magnetico coperto da questo circuito, l'EFE nel circuito è numericamente uguale alla velocità di variazione del flusso magnetico che copre questo circuito.
Questo modulo fornisce un indicatore EMF medio e indica la dipendenza dell'EMF non dal flusso magnetico, ma dalla velocità della sua variazione.
Legge di Lenz
Ricorda anche la legge di Lenz: la corrente indotta da una variazione del campo magnetico che attraversa il circuito, il suo campo magnetico impedisce questa variazione. Se le spire della bobina sono perforate da flussi magnetici di diverse grandezze, l'EMF indotto sull'intera bobina è uguale alla somma dell'EMF in diverse spire. La somma dei flussi magnetici delle diverse spire della bobina è chiamata flusso linkage. L'unità di misura di questa grandezza, così come il flusso magnetico, è weber.
Quando la corrente elettrica nel circuito cambia, cambia anche il flusso magnetico da essa creato. Allo stesso tempo, secondo la legge dell'induzione elettromagnetica, all'internoconduttore, viene indotto un EMF. Appare in connessione con una variazione di corrente nel conduttore, quindi questo fenomeno è chiamato autoinduzione e l'EMF indotto nel conduttore è chiamato EMF di autoinduzione.
Il collegamento del flusso e il flusso magnetico dipendono non solo dalla forza della corrente, ma anche dalle dimensioni e dalla forma di un dato conduttore e dalla permeabilità magnetica della sostanza circostante.
Induttanza del conduttore
Il coefficiente di proporzionalità è chiamato induttanza del conduttore. Si riferisce alla capacità di un conduttore di creare un collegamento di flusso quando l'elettricità lo attraversa. Questo è uno dei parametri principali dei circuiti elettrici. Per alcuni circuiti, l'induttanza è una costante. Dipenderà dalle dimensioni del contorno, dalla sua configurazione e dalla permeabilità magnetica del mezzo. In questo caso, l'intensità della corrente nel circuito e il flusso magnetico non contano.
Le definizioni e i fenomeni di cui sopra danno una spiegazione di cos'è un campo magnetico. Vengono inoltre riportate le principali caratteristiche del campo magnetico, con l'aiuto del quale è possibile definire questo fenomeno.
