Từ trường và các thông số của nó, mạch từ

Theo thuật ngữ «từ trường», người ta thường hiểu một không gian năng lượng nhất định trong đó các lực tương tác từ được biểu hiện. Họ quan tâm:

• các chất riêng biệt: sắt từ (kim loại - chủ yếu là gang, sắt và hợp kim của chúng) và loại ferit của chúng, bất kể trạng thái;

• điện tích chuyển động.

Chúng được gọi là các vật thể có mômen từ chung của các electron hoặc các hạt khác của nam châm vĩnh cửu... Sự tương tác của chúng được thể hiện trong ảnh. đường sức từ.

Chúng được hình thành sau khi đưa một nam châm vĩnh cửu vào mặt sau của tấm bìa cứng với một lớp mạt sắt đều. Hình ảnh cho thấy một đánh dấu rõ ràng của các Cực Bắc (N) và Nam (S) với hướng của các đường sức từ so với hướng của chúng: lối ra khỏi Bắc Cực và lối vào Nam Cực.

Từ trường được tạo ra như thế nào

Các nguồn của từ trường là:

• nam châm vĩnh cửu;

• cước di động;

• điện trường biến thiên theo thời gian.

Mọi đứa trẻ ở trường mẫu giáo đều quen thuộc với hoạt động của nam châm vĩnh cửu.Rốt cuộc, anh ấy đã phải điêu khắc những bức tranh nam châm, lấy từ những gói quà đủ loại, trên tủ lạnh.

Các điện tích chuyển động thường có năng lượng từ trường cao hơn đáng kể so với nam châm vĩnh cửu… Nó cũng được biểu thị bằng các đường sức. Hãy phân tích quy tắc vẽ một dây dẫn thẳng có dòng điện I.

Đường sức từ được vẽ trong một mặt phẳng vuông góc với hướng chuyển động của dòng điện sao cho tại mỗi điểm của nó, lực tác dụng lên cực bắc của kim nam châm có phương tiếp tuyến với đường sức từ. Điều này tạo ra các vòng tròn đồng tâm xung quanh điện tích đang chuyển động.

Hướng của các lực này được xác định bởi quy tắc đinh ốc nổi tiếng hoặc đinh vít bên phải.

quy tắc gimlet

Cần đặt đồng trục của gimbal với vectơ dòng điện và xoay tay cầm sao cho chuyển động tịnh tiến của gimbal trùng với hướng của nó. Sau đó, hướng của các đường sức từ sẽ được chỉ định bằng cách xoay tay cầm.

Trong một vòng dây dẫn, chuyển động quay của tay cầm trùng với hướng của dòng điện và chuyển động tịnh tiến biểu thị hướng của cảm ứng.

Các đường sức từ luôn rời khỏi Bắc Cực và đi vào Nam Cực. Chúng tiếp tục bên trong nam châm và không bao giờ được mở ra.

Xem tại đây để biết thêm chi tiết: Quy tắc gimbal hoạt động như thế nào trong kỹ thuật điện

Quy luật tương tác của từ trường

Từ trường từ các nguồn khác nhau cộng lại để tạo thành trường kết quả.

Trong trường hợp này, các nam châm có cực đối diện (N — S) bị hút vào nhau và các nam châm cùng tên (N — N, S — S) — chúng đẩy nhau.Lực tương tác giữa các cực phụ thuộc vào khoảng cách giữa chúng. Các cực được dịch chuyển càng gần thì lực được tạo ra càng nhiều.

Các đặc tính cơ bản của từ trường

Chúng bao gồm:

• véc tơ cảm ứng từ (V);

• từ thông (F);

• liên kết từ thông (Ψ).

Cường độ hoặc lực tác động của trường được ước tính bằng vectơ giá trị của cảm ứng từ... Nó được xác định bằng giá trị của lực «F» tạo ra bởi dòng điện «I» chạy qua một dây dẫn có chiều dài «l ». V= F / (Tôi ∙ l)

Đơn vị đo cảm ứng từ trong hệ SI là Tesla (để tưởng nhớ nhà vật lý đã nghiên cứu các hiện tượng này và mô tả chúng bằng các phương pháp toán học). Trong tài liệu kỹ thuật của Nga, nó được ký hiệu là "T" và trong tài liệu quốc tế, ký hiệu "T" được sử dụng.

1 T là cảm ứng của một từ thông đều tác dụng với một lực 1 niutơn trên mỗi mét chiều dài lên một dây thẳng vuông góc với hướng của trường khi có dòng điện 1 ampe chạy qua dây đó.

1T = 1 ∙ N / (A ∙ m)

Vectơ hướng V xác định theo quy tắc bàn tay trái.

Nếu bạn đặt lòng bàn tay trái vào một từ trường sao cho các đường sức từ Bắc Cực đi vào lòng bàn tay vuông góc với nhau và đặt bốn ngón tay theo hướng của dòng điện chạy trong dây dẫn, thì ngón tay cái nhô ra sẽ biểu thị chiều của lực tác dụng lên dây đó.

Trong trường hợp dây dẫn có dòng điện chạy qua không nằm vuông góc với các đường sức từ thì lực tác dụng lên dây dẫn đó sẽ tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy qua và thành phần hình chiếu của chiều dài dây dẫn với một dòng điện trên một mặt phẳng nằm theo hướng vuông góc.

Lực tác dụng lên dòng điện không phụ thuộc vào vật liệu làm vật dẫn và tiết diện của nó. Ngay cả khi sợi dây này hoàn toàn không tồn tại và các điện tích chuyển động bắt đầu chuyển động trong một môi trường khác giữa các cực từ, thì lực này sẽ không thay đổi theo bất kỳ cách nào.

Nếu bên trong từ trường tại mọi điểm đều có vectơ V cùng hướng và cùng độ lớn thì từ trường đó được coi là đều.

Bất kỳ môi trường với tính hấp dẫn, ảnh hưởng đến giá trị của véc tơ cảm ứng V.

Từ thông (F)

Nếu chúng ta xem xét sự đi qua của cảm ứng từ qua một miền S nhất định, thì cảm ứng giới hạn trong ranh giới của nó sẽ được gọi là từ thông.

Khi miền nghiêng một góc α nào đó so với phương cảm ứng từ thì từ thông giảm theo cosin góc nghiêng của miền. Giá trị cực đại của nó được tạo ra khi diện tích vuông góc với cảm ứng đâm xuyên của nó. Ф = В S

Đơn vị đo từ thông là 1 weber, được xác định bằng việc truyền một cảm ứng 1 tesla qua diện tích 1 mét vuông.

kết nối truyền phát

Thuật ngữ này được sử dụng để tính tổng lượng từ thông được tạo ra bởi một số dây dẫn dòng điện nhất định nằm giữa các cực của nam châm.

Đối với trường hợp khi cùng một dòng điện I chạy qua cuộn dây có số vòng dây n thì tổng từ thông liên kết (liên kết) của tất cả các vòng gọi là từ thông liên kết Ψ.

Ψ = n Ф… Đơn vị đo lưu lượng là 1 weber.

Làm thế nào một từ trường được hình thành từ một điện xoay chiều

Trường điện từ tương tác với điện tích và vật thể có momen từ là sự kết hợp của hai trường:

• điện;

• từ tính.

Chúng được kết nối với nhau, chúng là sự kết hợp của nhau và khi một cái thay đổi theo thời gian, những sai lệch nhất định sẽ xảy ra ở cái kia. Ví dụ, khi tạo ra điện trường xoay chiều hình sin trong máy phát điện ba pha, từ trường giống nhau được hình thành đồng thời với các đặc tính của sóng hài xoay chiều tương tự.

Tính chất từ ​​của các chất

Liên quan đến sự tương tác với từ trường bên ngoài, các chất được chia thành:

• chất phản sắt từ với các mô men từ cân bằng, do đó tạo ra một mức độ từ hóa rất nhỏ của cơ thể;

• nam châm có đặc tính từ hóa từ trường bên trong chống lại tác động của từ trường bên ngoài. Khi không có trường bên ngoài, thì đặc tính từ tính của chúng không biểu hiện;

• thuận từ có đặc tính từ hóa trường bên trong theo hướng của tác động bên ngoài, có mức độ nhỏ từ tính;

• tính chất sắt từ không có trường ngoài ứng dụng ở nhiệt độ dưới điểm Curie;

• sắt từ có momen từ không cân bằng về độ lớn và hướng.

Tất cả các tính chất này của các chất đã tìm thấy các ứng dụng khác nhau trong các công nghệ hiện đại.

mạch từ

Thuật ngữ này được gọi là tập hợp các vật liệu từ tính khác nhau mà từ thông đi qua, tương tự như các mạch điện và được mô tả bằng các định luật toán học tương ứng (dòng điện tổng, Ohm, Kirchhoff, v.v.). Nhìn - Các định luật cơ bản của kỹ thuật điện.

Dựa trên tính toán mạch từ tất cả các máy biến áp, cuộn cảm, máy điện và nhiều thiết bị khác đều hoạt động.

Ví dụ, trong một nam châm điện đang hoạt động, từ thông đi qua một mạch từ làm bằng thép sắt từ và không khí có đặc tính phi sắt từ rõ rệt. Sự kết hợp của các phần tử này tạo nên mạch từ.

Hầu hết các thiết bị điện đều có mạch từ trong thiết kế của chúng. Đọc thêm về nó trong bài viết này - Mạch từ của các thiết bị điện

Cũng đọc về chủ đề này: Ví dụ về tính toán mạch từ