Aineen olemassaolon erityinen muoto - Maan magneettikenttä vaikutti elämän syntymiseen ja säilymiseen. Tämän kentän palaset, malmin palaset, rautaa houkuttelevat, ledit sähköä ihmiskunnan palvelukseen. Ilman sähköä selviytyminen olisi mahdotonta.
Sisältö
Mitä ovat magneettisen induktion viivat
Magneettikentän määrää sen avaruuden kunkin pisteen voimakkuus. Käyriä, jotka yhdistävät voimakkuudeltaan samansuuruisia kenttäpisteitä, kutsutaan magneettisiksi induktioviivoiksi. Magneettikentän voimakkuus tietyssä pisteessä on tehoominaisuus, jonka arvioimiseen käytetään magneettikenttävektoria B. Sen suunta magneettisen induktiolinjan tietyssä kohdassa esiintyy sitä tangentiaalisesti.
Jos avaruuden pisteeseen vaikuttaa useita magneettikenttiä, niin intensiteetti määritetään summaamalla kunkin vaikuttavan magneettikentän magneettiset induktiovektorit. Tässä tapauksessa intensiteetti tietyssä pisteessä summataan absoluuttiseksi arvoksi ja magneettinen induktiovektori määritellään kaikkien magneettikenttien vektorien summaksi.
Huolimatta siitä, että magneettisen induktion linjat ovat näkymättömiä, niillä on tiettyjä ominaisuuksia:
- On yleisesti hyväksyttyä, että magneettikenttäviivat lähtevät navasta (N) ja palaavat (S).
- Magneettisen induktiovektorin suunta on tangentiaalinen viivaan nähden.
- Monimutkaisesta muodosta huolimatta käyrät eivät leikkaa ja välttämättä sulkeutuvat.
- Magneetin sisällä oleva magneettikenttä on tasainen ja viivatiheys on suurin.
- Vain yksi magneettisen induktion viiva kulkee kenttäpisteen läpi.
Magneettisen induktion linjojen suunta kestomagneetin sisällä
Historiallisesti monissa paikoissa maapallolla joidenkin kivien luonnollinen laatu rautatuotteiden houkuttelemiseksi on havaittu jo pitkään. Ajan myötä muinaisessa Kiinassa rautamalmin (magneettisen rautamalmin) palasista tietyllä tavalla veistetyt nuolet muuttuivat kompasseiksi, jotka näyttävät suunnan Maan pohjois- ja etelänavalle ja antavat sinun navigoida maastossa.
Tämän luonnonilmiön tutkimukset ovat osoittaneet, että vahvempi magneettinen ominaisuus kestää pidempään rautaseoksissa. Heikompia luonnonmagneetteja ovat nikkeliä tai kobolttia sisältävät malmit. Sähköä tutkiessaan tiedemiehet oppivat saamaan keinotekoisesti magnetoituja tuotteita rautaa, nikkeliä tai kobolttia sisältävistä seoksista.Tätä varten ne vietiin tasavirran luomaan magneettikenttään ja tarvittaessa demagnetisoitiin vaihtovirralla.
Luonnollisissa olosuhteissa magnetoiduissa tai keinotekoisesti saaduissa tuotteissa on kaksi eri napaa - paikat, joissa magnetismi on keskittynyttä eniten. Magneetit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa magneettikentän avulla siten, että samankaltaiset navat hylkivät ja toisin kuin navat vetävät puoleensa. Tämä synnyttää vääntömomentteja niiden suuntautumiseen vahvempien kenttien, kuten Maan kentän, avaruudessa.
Visuaalinen esitys heikosti magnetoituneiden elementtien ja vahvan magneetin vuorovaikutuksesta antaa klassisen kokemuksen pahville hajallaan olevalla teräsviilalla ja litteällä magneetilla niiden alla. Varsinkin jos sahanpuru on pitkulaista, on selvästi nähtävissä, kuinka ne asettuvat magneettikentän linjoille. Muuttamalla magneetin asentoa pahvin alla havaitaan muutos niiden kuvan konfiguraatiossa. Kompassien käyttö tässä kokeessa parantaa entisestään magneettikentän rakenteen ymmärtämisen vaikutusta.
Yksi M. Faradayn löytämistä magneettisten voimalinjojen ominaisuuksista viittaa siihen, että ne ovat suljettuja ja jatkuvia. Kestomagneetin pohjoisnavasta tulevat linjat tulevat etelänavalle. Magneetin sisällä ne eivät kuitenkaan avaudu ja menevät etelänavasta pohjoiseen. Tuotteen sisällä olevien juovien lukumäärä on maksimi, magneettikenttä on tasainen ja induktio voi heiketä demagnetisoitaessa.
Magneettisen induktiovektorin suunnan määrittäminen gimlet-sääntöä käyttämällä
1800-luvun alussa tiedemiehet havaitsivat, että johtimen ympärille muodostuu magneettikenttä, jonka läpi virtaa virta. Tuloksena olevat voimalinjat käyttäytyvät samojen sääntöjen mukaan kuin luonnonmagneetilla.Lisäksi johtimen sähkökentän vuorovaikutus virran ja magneettikentän kanssa toimi sähkömagneettisen dynamiikan perustana.
Vuorovaikutteisten kenttien voimien suunnan avaruudessa ymmärtäminen antaa meille mahdollisuuden laskea aksiaalivektorit:
- magneettinen induktio;
- Induktiovirran suuruus ja suunta;
- Kulmanopeus.
Tällainen käsitys muotoiltiin gimlet-säännössä.
Yhdistämällä oikeanpuoleisen gimletin translaatioliikkeen johtimessa olevan virran suuntaan saadaan magneettikenttälinjojen suunta, jonka osoittaa kahvan pyöriminen.
Koska se ei ole fysiikan laki, sähkötekniikan gimlet-sääntöä käytetään paitsi magneettikenttälinjojen suunnan määrittämiseen johtimen virtavektorista riippuen, myös päinvastoin, määrittäen virran suunnan solenoidijohtoissa. magneettisten induktiolinjojen pyörimisen vuoksi.
Tämän suhteen ymmärtäminen antoi Ampèrelle mahdollisuuden perustella pyörivien kenttien lakia, mikä johti eri periaatteiden sähkömoottoreiden luomiseen. Kaikki kelaa käyttävät sisäänvedettävät laitteet noudattavat gimlet-sääntöä.
Oikean käden sääntö
Johtimen magneettikentässä liikkuvan virran suunnan määrittäminen (johtimien suljetun silmukan toinen puoli) osoittaa selvästi oikean käden säännön.
Siinä sanotaan, että oikea kämmen käännettynä N-napaan (kenttäviivat tulevat kämmenelle) ja peukalo 90 astetta taipuneena osoittaa johtimen liikesuunnan, jolloin suljetussa piirissä (kelassa) magneettikenttä indusoi sähkövirran , jonka liikevektori osoittaa neljä sormea.
Tämä sääntö osoittaa, kuinka tasavirtageneraattorit alun perin ilmestyivät. Tietty luonnonvoima (vesi, tuuli) pyöritti suljettua johtimien piiriä magneettikentässä tuottaen sähköä. Sitten moottorit, saatuaan sähkövirran jatkuvassa magneettikentässä, muuttivat sen mekaaniseksi liikkeeksi.
Oikean käden sääntö pätee myös induktoreihin. Magneettisydämen liike niiden sisällä johtaa induktiovirtojen esiintymiseen.
Jos oikean käden neljä sormea ovat kohdakkain virran suunnan kanssa kelan kierroksissa, niin 90 astetta poikkeava peukalo osoittaa pohjoisnavalle.
Gimletin ja oikean käden säännöt osoittavat onnistuneesti sähkö- ja magneettikenttien vuorovaikutuksen. Niiden avulla on mahdollista ymmärtää sähkötekniikan eri laitteiden toimintaa lähes kaikille, ei vain tiedemiehille.
Samanlaisia artikkeleita:
