Az anyag létezésének különleges formája - a Föld mágneses tere hozzájárult az élet keletkezéséhez és megőrzéséhez. Ennek a mezőnek töredékei, ércdarabok, vonzzák a vasat, led elektromosság az emberiség szolgálatába. Áram nélkül a túlélés elképzelhetetlen lenne.
Tartalom
Mik azok a mágneses indukciós vonalak
A mágneses teret a tér minden pontjának erőssége határozza meg. Az egyenlő erősségű térpontokat egyesítő görbéket mágneses indukciós vonalaknak nevezzük. A mágneses térerősség egy adott pontban teljesítményjellemző, ennek kiértékelésére a B mágneses térvektor szolgál, amelynek iránya a mágneses indukciós vonal egy adott pontjában vele érintőlegesen történik.
Ha a tér egy pontjára több mágneses tér hat, akkor az intenzitást az egyes ható mágneses mezők mágneses indukciós vektorainak összegzésével határozzuk meg. Ebben az esetben az intenzitást egy adott pontban abszolút értékben összegezzük, és a mágneses indukciós vektort az összes mágneses mező vektorainak összegeként definiáljuk.
Annak ellenére, hogy a mágneses indukció vonalai láthatatlanok, bizonyos tulajdonságokkal rendelkeznek:
- Általánosan elfogadott, hogy a mágneses erővonalak az (N) póluson lépnek ki, és onnan térnek vissza (S).
- A mágneses indukciós vektor iránya érinti az egyenest.
- Az összetett forma ellenére a görbék nem metszik egymást, és szükségszerűen összezáródnak.
- A mágnes belsejében a mágneses tér egyenletes, a vonalsűrűség pedig maximális.
- Csak egy mágneses indukciós vonal halad át a térponton.
Az állandó mágnesen belüli mágneses indukció vonalainak iránya
Történelmileg a Földön sok helyen már régóta megfigyelték egyes kövek természetes minőségét, amelyek vonzzák a vastermékeket. Idővel az ókori Kínában a vasérc (mágneses vasérc) darabjaiból bizonyos módon faragott nyilak iránytűvé változtak, mutatva az irányt a Föld északi és déli pólusa felé, és lehetővé tették a terepen való navigálást.
Ennek a természeti jelenségnek a tanulmányozása megállapította, hogy az erősebb mágneses tulajdonság hosszabb ideig tart a vasötvözetekben. A gyengébb természetes mágnesek nikkelt vagy kobaltot tartalmazó ércek. Az elektromosság tanulmányozása során a tudósok megtanulták, hogyan lehet mesterségesen mágnesezett termékeket nyerni vasat, nikkelt vagy kobaltot tartalmazó ötvözetekből.Ennek érdekében egyenárammal létrehozott mágneses mezőbe vezették őket, és szükség esetén váltakozó árammal lemágnesezték őket.
A természetes körülmények között mágnesezett vagy mesterségesen előállított termékeknek két különböző pólusa van - azokon a helyeken, ahol a mágnesesség a leginkább koncentrálódik. A mágnesek kölcsönhatásba lépnek egymással mágneses tér segítségével, így a hasonló pólusok taszítják, a pólusoktól eltérően pedig vonzzák egymást. Ez forgatónyomatékot generál az erősebb mezők, például a Föld mezőinek térében való tájékozódáshoz.
A gyengén mágnesezett elemek és az erős mágnes kölcsönhatásának vizuális megjelenítése a klasszikus élményt adja a kartonon szétszórt acélreszelékekkel és alatta egy lapos mágnessel. Különösen akkor, ha a fűrészpor hosszúkás, jól látható, hogyan sorakoznak a mágneses erővonalak mentén. A mágnes karton alatti helyzetének megváltoztatásával megfigyelhető a kép konfigurációjának változása. Az iránytűk használata ebben a kísérletben tovább fokozza a mágneses tér szerkezetének megértésének hatását.
A M. Faraday által felfedezett mágneses erővonalak egyik tulajdonsága azt sugallja, hogy zártak és folytonosak. Az állandó mágnes északi pólusából kilépő vonalak belépnek a déli pólusba. A mágnes belsejében azonban nem nyílnak ki, és a déli pólustól észak felé lépnek be. A termék belsejében a vonalak száma maximális, a mágneses tér egyenletes, és lemágnesezéskor az indukció gyengülhet.
A mágneses indukciós vektor irányának meghatározása a gimlet szabály segítségével
A 19. század elején a tudósok felfedezték, hogy mágneses mező jön létre egy vezető körül, amelyen áram folyik át. Az így létrejövő erővonalak ugyanazok a szabályok szerint viselkednek, mint a természetes mágnesnél.Ezenkívül a vezető elektromos mezőjének kölcsönhatása az árammal és a mágneses térrel az elektromágneses dinamika alapjaként szolgált.
Az kölcsönható mezőkben az erők térbeli orientációjának megértése lehetővé teszi az axiális vektorok kiszámítását:
- mágneses indukció;
- Az indukciós áram nagysága és iránya;
- Szögsebesség.
Ezt a felfogást a gimlet szabály fogalmazta meg.
A jobb oldali karmantyú transzlációs mozgását a vezetőben lévő áram irányával kombinálva megkapjuk a mágneses erővonalak irányát, amit a fogantyú forgása jelez.
Nem lévén a fizika törvénye, az elektrotechnikában a gimlet-szabályt nemcsak a mágneses erővonalak irányának meghatározására használják a vezetőben lévő áramvektortól függően, hanem fordítva is, meghatározva az áram irányát a mágneses vezetékekben. a mágneses indukciós vonalak forgása miatt.
Ennek az összefüggésnek a megértése lehetővé tette Ampère számára, hogy alátámassza a forgó mezők törvényét, ami különféle elvű villanymotorok létrehozásához vezetett. Minden induktort használó visszahúzható berendezés követi a kardánszabályt.
Jobb kéz szabály
A vezető mágneses terében mozgó áram irányának meghatározása (a vezetők zárt hurkának egyik oldala) egyértelműen szemlélteti a jobbkéz szabályt.
Azt írja ki, hogy a jobb tenyér az N pólus felé fordítva (térvonalak lépnek be a tenyérbe), és a hüvelykujj 90 fokkal elhajlítva mutatja a vezető mozgási irányát, majd zárt körben (tekercsben) a mágneses tér elektromos áramot indukál. , melynek mozgásvektora négy ujj mutat.
Ez a szabály bemutatja, hogyan jelentek meg eredetileg a DC generátorok. Egy bizonyos természeti erő (víz, szél) mágneses térben forgatta a vezetők zárt körét, elektromosságot termelve. Ezután a motorok, miután állandó mágneses térben elektromos áramot kaptak, mechanikus mozgássá alakították át.
A jobbkéz szabály az induktorokra is igaz. A bennük lévő mágneses mag mozgása indukciós áramok megjelenéséhez vezet.
Ha a jobb kéz négy ujja egy vonalban van az áram irányával a tekercs meneteiben, akkor a 90 fokkal eltért hüvelykujj az északi pólusra mutat.
A gimlet és a jobb kéz szabályai sikeresen demonstrálják az elektromos és mágneses mezők kölcsönhatását. Szinte mindenki számára lehetővé teszik a különféle elektrotechnikai eszközök működésének megértését, nem csak a tudósok számára.
Hasonló cikkek:
