Cường độ từ trường. lực từ hóa

Luôn luôn có một dòng điện xung quanh một dây dẫn hoặc cuộn dây từ trường… Từ trường của nam châm vĩnh cửu được tạo ra bởi sự chuyển động của các electron trên quỹ đạo của chúng trong nguyên tử.

Một từ trường được đặc trưng bởi sức mạnh của nó. Cường độ H của từ trường tương tự như cường độ cơ học. Nó là một đại lượng vectơ, nghĩa là nó có độ lớn và hướng.

Từ trường, tức là không gian xung quanh nam châm, có thể được biểu diễn dưới dạng chứa đầy các đường sức từ, được coi là đi ra từ cực bắc của nam châm và đi vào cực nam (Hình 1). Các tiếp tuyến của đường sức từ chỉ chiều của cường độ từ trường.

Từ trường mạnh hơn ở nơi các đường sức từ dày đặc hơn (ở các cực của nam châm hoặc bên trong cuộn dây mang dòng điện).

Cường độ dòng điện I và số vòng ω của cuộn dây càng lớn thì từ trường ở gần dây dẫn (hoặc bên trong cuộn dây) càng lớn.

Cường độ từ trường H tại mọi điểm trong không gian càng lớn thì tích ∙ ω càng lớn và độ dài đường sức từ càng ngắn:

H = (I ∙ ω)/l.

Theo phương trình, đơn vị đo cường độ từ trường là ampe trên mét (A / m).

Đối với mỗi đường sức từ trong một trường đều nhất định, các tích H1 ∙ l1 = H2 ∙ l2 = … = H ∙ l = I ∙ ω bằng nhau (Hình 1).

Cơm. 1.

Tích H ∙ l trong mạch từ giống với hiệu điện thế trong mạch điện và được gọi là hiệu điện thế từ trường, lấy dọc theo toàn bộ chiều dài đường cảm ứng từ gọi là lực từ hóa (ns) Fm: Fm = H ∙ l = Tôi ∙ω.

Lực từ hóa Fm được đo bằng ampe, nhưng trong thực tế kỹ thuật, tên ampe-vòng thay vì tên ampe, nhấn mạnh rằng Fm tỷ lệ thuận với dòng điện và số vòng.

Đối với một cuộn dây hình trụ không có lõi, chiều dài của nó lớn hơn nhiều so với đường kính của nó (l≫d), từ trường bên trong cuộn dây có thể được coi là đồng nhất, tức là có cùng cường độ từ trường H trong toàn bộ không gian bên trong của cuộn dây (Hình 1). Vì từ trường bên ngoài một cuộn dây như vậy yếu hơn nhiều so với bên trong nó, nên có thể bỏ qua từ trường bên ngoài và trong tính toán, người ta giả sử rằng n. c cuộn dây bằng tích của cường độ trường bên trong cuộn dây nhân với chiều dài của cuộn dây.

Cực của từ trường của dây dẫn và cuộn dây hiện tại được xác định theo quy tắc gimbal. Nếu chuyển động tịnh tiến của gimbal trùng với hướng của dòng điện, thì hướng quay của tay cầm gimbal sẽ chỉ ra hướng của các đường sức từ.

Ví dụ về

1. Một dòng điện 3 A chạy qua cuộn dây có 2000 vòng. n là gì. v. cuộn dây?

Fm = I ∙ ω = 3 ∙ 2000 = 6000 A. Cường độ từ hóa của cuộn dây là 6000 ampe vòng.

2. Một cuộn dây có 2500 vòng nên có n. p.10000 A. Dòng điện phải chạy qua nó là bao nhiêu?

I = Fm / ω = (I ∙ ω) / ω = 10000/2500 = 4 A.

3.Có dòng điện I = 2 A chạy qua cuộn dây thì cuộn dây phải có bao nhiêu vòng để cung cấp n. làng 8000 A?

ω = Fm/I = (I ∙ ω)/I = 8000/2 = 4000 vòng.

4. Bên trong một cuộn dây dài 10 cm có 100 vòng dây phải đảm bảo cường độ từ trường H = 4000 A/m. Cuộn dây nên mang dòng điện bao nhiêu?

Lực từ hóa của cuộn dây là Fm = H ∙ l = I ∙ ω. Do đó, 4000 A/m ∙ 0,1 m = I ∙ 100; Tôi = 400/100 = 4 A.

5. Đường kính của cuộn dây (điện từ) là D = 20 mm, chiều dài l = 10 cm, cuộn dây được quấn từ một sợi dây đồng có đường kính d = 0,4 mm. Cường độ từ trường bên trong cuộn dây là bao nhiêu nếu nó được bật ở mức 4,5V?

Số vòng không tính đến độ dày của lớp cách nhiệt ω = l∶d = 100∶0,4 = 250 vòng.

Chiều dài vòng π ∙ d = 3,14 ∙ 0,02 m = 0,0628 m.

Chiều dài cuộn dây l1 = 250 ∙ 0,0628 m = 15,7 m.

Điện trở hoạt động của cuộn dây r = ρ ∙ l1 / S = 0,0175 ∙ (4 ∙ 15,7) / (3,14 ∙ 0,16) = 2,2 Ohm.

Dòng điện I = U / r = 4,5 / 2,2 = 2,045 A ≈2 A.

Cường độ từ trường bên trong cuộn dây H = (I ∙ ω)/l = (2 ∙ 250)/0,1 = 5000 A/m.

6. Xác định cường độ từ trường tại các điểm cách dây dẫn thẳng có dòng điện I = 100 A chạy qua một đoạn 1, 2, 5 cm.

Hãy sử dụng công thức H ∙ l = I ∙ ω.

Đối với dây thẳng ω = 1 và l = 2 ∙ π ∙ r,

do đó H = I / (2 ∙ π ∙ r).

H1 = 100 / (2 ∙ 3,14 ∙ 0,01) = 1590 A/m; H2 = 795 A/m; H3 = 318 A/m.