Магнитное поле прямолинейного проводника

И катушки с током

Вокруг проводника с током силовые линии имеют форму окружностей нанизанных на проводник. Эти линии имеются везде вокруг провода, но на рис. 24а они изображены лишь в нескольких местах. Чем сильнее ток, тем сильнее магнитное поле вокруг провода. По мере удаления от провода с током магнитное поле постепенно ослабевает.

Рис. 24. Магнитное поле прямолинейного проводника и катушки с током

Чтобы получить более сильное магнитное поле, прямолинейный провод нужно свернуть в катушку. Магнитное поле, прежде растянутое вдоль прямолинейного проводника, сконцентрируется в небольшой области пространства. Магнитные поля отдельных витков катушки складываются, и их силовые линии сливаются в общий магнитный поток. Картина магнитного поля катушки показана на рис. 24б (многие силовые линии на этом рисунке изображены не полностью, но, конечно, все они являются замкнутыми). На том конце катушки, где ток идет против хода часовой стрелки, магнитные силовые линии выходят из катушки. Этот конец катушки называют северным магнитным полюсом и обозначают буквой N (от слова North — север) или русской буквой С. Другой конец катушки называют южным магнитным полюсом и обозначают буквой S (от слова South — юг) или буквой Ю.

Если изменить направление тока в катушке, то направление магнитного поля и магнитные полюса на концах катушки поменяются местами.

Рис. 25. Силовые линии вокруг прямолинейного проводника с током I

Направление силовой линии вокруг проводника с током определяется правилом буравчика (правилом правого винта): вращать буравчик так, чтобы острие ввинчивалось по току, тогда вращение рукоятки укажет направление силовой линии.

Электромагнит и электромагнитное реле

Электромагнит создает магнитное поле, только когда по его обмотке проходит ток. Он представляет собой Ш-образный сердечник, на центральном стержне которого уложена обмотка (катушка), по которой можно пропускать постоянный ток. При протекании тока, обмотка создаёт магнитное поле. Подвижный сердечник (ярмо) притягивается к неподвижному Ш-образному сердечнику.

Рис. 26. Конструкция электромагнита

Электромагнит используется в замках, запирающих дверь подъезда. Ярмо крепится на двери, а магнит – к стене дома. Если электромагнит включён, то дверь открыть невозможно.

Ш-образный сердечник и ярмо изготовлены из ферромагнитного материала. Их задача – усилить магнитное поле, созданное током катушки.

Электромагнитное реле – это устройство, служащее для дистанционного включения или выключения электрических цепей. Основой реле является электромагнит ЭМ. Если по его обмотке пропустить ток, он создаст магнитное поле. К сердечнику электромагнита притянется ярмо Я. При этом замкнутся контакты К в управляющей цепи, что позволит включить какую-то устройство.

Рис. 27. Устройство электромагнитного реле

Например, требуется, не выходя из дома, включить освещение в гараже, где стоит семейный автомобиль. Выключатель В расположен в доме. От него провода идут в гараж. Реле и лампы освещения находятся в гараже. Замыкание контактов В вызовет срабатывание реле. Контакты К включат освещение.

Параметры магнитного поля

Магнитное поле характеризуется рядом параметров.

Магнитная индукция обозначается буквой B. Это векторная величина, характеризующая направление и силу магнитного поля в данной точке. Измеряется в единицах, называемых Тесла (Тл).

Вектор индукции рисуется по касательной к силовой линии в данной точке. Магнитная индукция характеризует силу магнитного поля в одной точке.

Напряженность магнитного поля – Н Это тоже векторная величина, характеризующая направление и силу поля данной точки. Измеряется в амперах, делённых на метр (А/м).

Разница между напряженностью магнитного поля и магнитной индукцией состоит в том, что напряженность магнитного поля не зависит от среды, в которой находится источник магнитного поля, а магнитная индукция зависит. Это означает что напряженность магнитного поля, созданного постоянным магнитом будет одинаковой в любой среде, куда бы не поместили магнит: в вакуум, в воду, в минеральное масло и т.д. Индукция магнитного поля, созданного постоянным магнитом в этих случаях будет разной.

Влияние среды на магнитное поле учитывается коэффициентом, который называется магнитной проницаемостью. Обозначается буквой μ (мю). Магнитная проницаемость показывает насколько легко силовым линиям пронизывать данное вещество.

Различают несколько видов магнитной проницаемости:

- магнитная постоянная (магнитная проницаемость вакуума)

( )

измеряется в Генри, деленных на метр;

- абсолютная магнитная проницаемость данного вещества (берется из справочника) - , единица измерения та же;

- относительная магнитная проницаемость

- характеризует магнитную проницаемость данного вещества по отношению к вакууму; является безразмерной величиной.

Относительная магнитная проницаемость оценивает магнитные свойства данного вещества относительно магнитной проницаемости вакуума.

Связь между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля выражается формулой:

Магнитный поток обозначается буквой Ф. Измеряется в единицах, называемых Вебер (Вб).

Если магнитная проницаемость и напряженность характеризуют магнитное поле в одной точке, то магнитный поток характеризует магнитное поле в некоторой области пространства. Магнитный поток – скалярная величина.

где S - площадь поверхности, пересекаемой магнитным потоком, м².

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 67