Magnetische veldsterkte. Magnetiserende kracht

Er loopt altijd een elektrische stroom rond een draad of spoel magnetisch veld… Het magnetische veld van een permanente magneet wordt veroorzaakt door de beweging van elektronen in hun banen in het atoom.

Een magnetisch veld wordt gekenmerkt door zijn sterkte. De sterkte H van het magnetische veld is vergelijkbaar met de mechanische sterkte. Het is een vectorgrootheid, dat wil zeggen, het heeft grootte en richting.

Het magnetische veld, dat wil zeggen de ruimte rond de magneet, kan worden weergegeven als gevuld met magnetische lijnen, waarvan wordt aangenomen dat ze de noordpool van de magneet verlaten en de zuidpool binnengaan (fig. 1). De raaklijnen aan de magnetische lijn geven de richting van de magnetische veldsterkte aan.

Het magnetische veld is sterker waar de magnetische lijnen dichter zijn (aan de polen van een magneet of in een stroomvoerende spoel).

Hoe groter de stroom I en het aantal windingen ω van de spoel, hoe groter het magnetische veld nabij de draad (of in de spoel).

De sterkte van het magnetische veld H op elk punt in de ruimte is groter hoe groter het product ∙ ω en hoe korter de lengte van de magnetische lijn:

H = (I ∙ ω) / l.

Uit de vergelijking volgt dat de eenheid voor het meten van de sterkte van het magnetische veld de ampère per meter (A / m) is.

Voor elke magnetische lijn in een gegeven uniform veld zijn de producten H1 ∙ l1 = H2 ∙ l2 = … = H ∙ l = I ∙ ω gelijk (fig. 1).

Rijst. 1.

Het product H ∙ l in magnetische circuits is vergelijkbaar met de spanning in elektrische circuits en wordt de magnetische spanning genoemd, en over de gehele lengte van de magnetische inductielijn wordt de magnetiseringskracht (ns) genoemd. Fm: Fm = H ∙ l = ik ∙ ω.

De magnetiseringskracht Fm wordt gemeten in ampère, maar in de technische praktijk wordt in plaats van de naam ampère de naam ampère-winding gebruikt, wat benadrukt dat Fm evenredig is met de stroom en het aantal windingen.

Voor een cilindrische spoel zonder kern, waarvan de lengte veel groter is dan de diameter (l≫d), kan het magnetische veld in de spoel als uniform worden beschouwd, d.w.z. met dezelfde magnetische veldsterkte H in de gehele interne ruimte van de spoel (fig. 1). Aangezien het magnetische veld buiten zo'n spoel veel zwakker is dan erbinnen, kan het externe magnetische veld worden verwaarloosd en wordt in de berekening aangenomen dat n. c spoel is gelijk aan het product van de veldsterkte binnen de spoel maal de lengte van de spoel.

De polariteit van het magnetische veld van de draad en de huidige spoel wordt bepaald door de cardanische regel. Als de voorwaartse beweging van de cardanische ophanging samenvalt met de richting van de stroom, dan geeft de draairichting van de cardanische handgreep de richting van de magnetische lijnen aan.

Voorbeelden van

1. Door een spoel van 2000 windingen vloeit een stroom van 3 A. Wat is n. v. spoelen?

Fm = I ∙ ω = 3 ∙ 2000 = 6000 A. De magnetiserende kracht van de spoel is 6000 ampère-windingen.

2. Een spoel van 2500 windingen zou n moeten hebben. blz. 10000 A. Welke stroom moet er doorheen lopen?

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

3.Door de spoel vloeit een stroom I = 2 A. Hoeveel windingen moet de spoel hebben om n te leveren. dorp 8000 A?

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

4. Binnen een spoel van 10 cm lang met 100 windingen is het noodzakelijk om de sterkte van het magnetische veld H = 4000 A / m te waarborgen. Hoeveel stroom moet de spoel voeren?

De magnetiserende kracht van de spoel is Fm = H ∙ l = I ∙ ω. Dus 4000 A / m ∙ 0,1 m = I ∙ 100; ik = 400/100 = 4 A.

5. De diameter van de spoel (solenoïde) is D = 20 mm en de lengte is l = 10 cm De spoel is gewikkeld uit een koperdraad met een diameter van d = 0,4 mm. Wat is de magnetische veldsterkte in de spoel als deze op 4,5V wordt ingeschakeld?

Het aantal windingen zonder rekening te houden met de dikte van de isolatie ω = l∶d = 100∶0,4 = 250 windingen.

Luslengte π ∙ d = 3,14 ∙ 0,02 m = 0,0628 m.

Rollengte l1 = 250 ∙ 0,0628 m = 15,7 m.

De actieve weerstand van de spoel r = ρ ∙ l1 / S = 0,0175 ∙ (4 ∙ 15,7) / (3,14 ∙ 0,16) = 2,2 Ohm.

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

De sterkte van het magnetische veld in de spoel H = (I ∙ ω) / l = (2 ∙ 250) / 0,1 = 5000 A / m.

6. Bepaal de sterkte van het magnetische veld op een afstand van 1, 2, 5 cm van de rechte draad waardoor de stroom I = 100 A vloeit.

Laten we de formule H ∙ l = I ∙ ω gebruiken.

Voor een rechte draad ω = 1 en l = 2 ∙ π ∙ r,

vandaar H = I / (2 ∙ π ∙ r).

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