Posebna oblika obstoja snovi - zemeljsko magnetno polje je prispevala k nastanku in ohranjanju življenja. Odlomki tega polja, kosi rude, ki privlačijo železo, led elektrika v službi človeštva. Brez elektrike bi bilo preživetje nepredstavljivo.
Vsebina
Kaj so črte magnetne indukcije
Magnetno polje je določeno z močjo na vsaki točki v svojem prostoru. Krivulje, ki združujejo poljske točke z enakimi jakostmi velikosti, se imenujejo črte magnetne indukcije. Jakost magnetnega polja na določeni točki je močnostna karakteristika, za njeno vrednotenje pa se uporablja vektor magnetnega polja B. Njegova smer na določeni točki magnetne indukcijske črte poteka tangencialno nanjo.
Če na točko v prostoru vpliva več magnetnih polj, potem se intenzivnost določi s seštevanjem vektorjev magnetne indukcije vsakega delujočega magnetnega polja. V tem primeru se intenzivnost na določeni točki sešteje v absolutni vrednosti, vektor magnetne indukcije pa je opredeljen kot vsota vektorjev vseh magnetnih polj.
Kljub dejstvu, da so črte magnetne indukcije nevidne, imajo določene lastnosti:
- Na splošno velja, da linije magnetnega polja izstopajo na polu (N) in se vračajo iz (S).
- Smer vektorja magnetne indukcije je tangencialna na črto.
- Kljub zapleteni obliki se krivulje ne sekajo in se nujno zaprejo.
- Magnetno polje znotraj magneta je enakomerno in gostota črt je največja.
- Skozi točko polja poteka samo ena črta magnetne indukcije.
Smer linij magnetne indukcije znotraj trajnega magneta
Zgodovinsko gledano je bila v mnogih krajih na Zemlji že dolgo opažena naravna kakovost nekaterih kamnov, ki pritegnejo železne izdelke. Sčasoma so se v starodavni Kitajski puščice, ki so bile na določen način izrezljane iz kosov železove rude (magnetna železova ruda), spremenile v kompase, ki so kazale smer proti severnemu in južnemu polu Zemlje in vam omogočile krmarjenje po terenu.
Študije tega naravnega pojava so pokazale, da močnejša magnetna lastnost traja dlje v železovih zlitinah. Šibkejši naravni magneti so rude, ki vsebujejo nikelj ali kobalt. V procesu preučevanja električne energije so se znanstveniki naučili, kako pridobiti umetno magnetizirane izdelke iz zlitin, ki vsebujejo železo, nikelj ali kobalt.Da bi to naredili, so jih uvedli v magnetno polje, ki ga ustvarja enosmerni električni tok, in po potrebi razmagnetizirali z izmeničnim tokom.
Izdelki, magnetizirani v naravnih pogojih ali pridobljeni umetno, imajo dva različna pola – mesta, kjer je magnetizem najbolj koncentriran. Magneti medsebojno delujejo s pomočjo magnetnega polja, tako da se podobni pola odbijajo, različni pa privlačijo. To ustvarja navore za njihovo orientacijo v prostoru močnejših polj, kot je Zemljino polje.
Vizualni prikaz interakcije šibko magnetiziranih elementov in močnega magneta daje klasično izkušnjo z jeklenimi opilki, raztresenimi po kartonu, in ravnim magnetom pod njim. Še posebej, če je žagovina podolgovata, se jasno vidi, kako se vrstijo vzdolž črt magnetnega polja. S spreminjanjem položaja magneta pod kartonom opazimo spremembo konfiguracije njihove slike. Uporaba kompasa v tem poskusu še poveča učinek razumevanja strukture magnetnega polja.
Ena od lastnosti magnetnih silnih linij, ki jih je odkril M. Faraday, nakazuje, da so zaprte in neprekinjene. Črte, ki izhajajo iz severnega pola trajnega magneta, vstopijo v južni pol. Vendar se znotraj magneta ne odprejo in vstopijo z južnega pola proti severu. Število črt znotraj izdelka je največje, magnetno polje je enakomerno in indukcija lahko oslabi, ko je demagnetizirana.
Določanje smeri vektorja magnetne indukcije z uporabo pravila gimlet
V začetku 19. stoletja so znanstveniki odkrili, da se okoli prevodnika ustvari magnetno polje, skozi katerega teče tok. Nastale črte sile se obnašajo po enakih pravilih kot pri naravnem magnetu.Poleg tega je interakcija električnega polja prevodnika s tokom in magnetnega polja služila kot osnova elektromagnetne dinamike.
Razumevanje orientacije v prostoru sil v medsebojno delujočih poljih nam omogoča izračunavanje aksialnih vektorjev:
- magnetna indukcija;
- Velikost in smer indukcijskega toka;
- Kotna hitrost.
Takšno razumevanje je bilo oblikovano v pravilu gimleta.
Če združimo translacijsko gibanje desnega vrtača s smerjo toka v prevodniku, dobimo smer linij magnetnega polja, ki jo kaže vrtenje ročaja.
Ker ni zakon fizike, se pravilo gimleta v elektrotehniki uporablja za določanje ne le smeri magnetnih silnic, odvisno od tokovnega vektorja v prevodniku, ampak tudi obratno, določanje smeri toka v žicah solenoidov. zaradi vrtenja magnetnih indukcijskih vodov.
Razumevanje tega razmerja je Ampèru omogočilo utemeljitev zakona vrtečih se polj, kar je privedlo do nastanka električnih motorjev različnih principov. Vsa izvlečna oprema, ki uporablja induktorje, sledi pravilu gimlet.
Pravilo desne roke
Določanje smeri toka, ki se giblje v magnetnem polju prevodnika (ena stran zaprte zanke prevodnikov), jasno kaže na pravilo desne roke.
Piše, da desna dlan, obrnjena na pol N (poljske črte vstopijo v dlan) in palec, upognjen za 90 stopinj, kaže smer gibanja prevodnika, nato v zaprtem krogu (tuljavi) magnetno polje inducira električni tok , katerega vektor gibanja kažejo štirje prsti.
To pravilo prikazuje, kako so se prvotno pojavili generatorji DC. Določena sila narave (voda, veter) je zavrtela zaprt krog prevodnikov v magnetnem polju in generirala elektriko. Nato so motorji, ki so prejeli električni tok v konstantnem magnetnem polju, pretvorili v mehansko gibanje.
Pravilo desne roke velja tudi za induktorje. Gibanje magnetnega jedra v njih vodi do pojava indukcijskih tokov.
Če so štirje prsti desne roke poravnani s smerjo toka v zavojih tuljave, bo palec, odmaknjen za 90 stopinj, kazal na severni pol.
Pravila gimleta in desne roke uspešno prikazujejo interakcijo električnega in magnetnega polj. Omogočajo razumevanje delovanja različnih naprav v elektrotehniki skoraj vsem, ne le znanstvenikom.
Podobni članki:
