جهت میدان مغناطیسی در سیم. میدان مغناطیسی یک هادی حامل جریان و راه های تقویت آن

>> فیزیک: میدان مغناطیسی فعلی

در اطراف آهنربا وجود دارد یک میدان مغناطیسی. برای تشخیص آن کافی است یک سوزن مغناطیسی در این میدان قرار دهید که بتواند آزادانه تحت تأثیر این میدان بچرخد (برای این کار آن را به نخ آویزان کرده یا روی یک نقطه نصب می شود). وقتی یک آهنربا را به سمت فلش می آوریم، در یک جهت می چرخد. آیا می توان فلش را با استفاده از جریان الکتریکی چرخاند؟
بیایید به تجربه روی بیاوریم. اجازه دهید یک هادی متصل به منبع جریان را در بالای سوزن مغناطیسی موازی با محور آن قرار دهیم (شکل 55). بیایید زنجیره را ببندیم. خواهیم دید که فلش چگونه منحرف می شود و موقعیت جدیدی می گیرد. هنگامی که مدار باز می شود، به موقعیت قبلی خود باز می گردد.

برای اولین بار، اثر یک هادی حامل جریان بر روی یک سوزن مغناطیسی در سال 1820 توسط دانشمند دانمارکی G. X. Oersted کشف شد. او خودش توضیح درستی برای این پدیده پیدا نکرد. این کار بعدا انجام شد.
می دانیم که جریان حرکت مستقیم ذرات باردار است. اگر این ذرات در حال سکون باشند، در اطراف خود فقط یک میدان الکتریکی ایجاد می کنند. در اطراف بارهای متحرک، به عنوان مثال، جریان الکتریکی، علاوه بر میدان الکتریکی، یک میدان مغناطیسی نیز وجود دارد. این میدان باعث چرخش سوزن مغناطیسی واقع در کنار هادی با جریان می شود.
یک میدان مغناطیسی در اطراف هر هادی حامل جریان وجود دارد.. بنابراین جریان الکتریکی را می توان به عنوان یک منبع در نظر گرفت میدان مغناطیسی. هرچه جریان در هادی بیشتر باشد، میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط آن قوی تر است..
اما اگر منبع میدان مغناطیسی جریان های الکتریکی است، پس چرا در اطراف آهنرباهای دائمی وجود دارد؟
در سال 1820، دانشمند فرانسوی A. M. Ampere پیشنهاد کرد که خواص مغناطیسی آهنرباهای دائمی به دلیل جریان های دایره ای زیادی است که در داخل مولکول های این اجسام در گردش هستند. این جریان ها نامگذاری شدند مولکولی. در زمان آمپر ماهیت این جریانات ناشناخته بود. اکنون می دانیم که ذرات باردار - الکترون ها - واقعاً در داخل اتم ها و مولکول ها حرکت می کنند و به همین دلیل مغناطش بدن ایجاد می شود.
برای نمایش گرافیکی میدان مغناطیسی، استفاده کنید خطوط میدان مغناطیسی. این نام خطوطی است که محورهای فلش های مغناطیسی کوچکی که در یک میدان معین قرار گرفته اند در امتداد آنها قرار دارند. جهت نشان داده شده توسط قطب شمال این فلش ها به عنوان جهت خطوط میدان مغناطیسی در نظر گرفته می شود.
با قرار دادن فلش های مغناطیسی در اطراف یک هادی مستقیم با جریان، می توانید تصویر نشان داده شده در شکل 56 را مشاهده کنید. به جای فلش های مغناطیسی در این آزمایش می توانید از براده های آهنی پراکنده روی سطح مقوا استفاده کنید. در میدان مغناطیسی یک هادی با جریان، آنها مغناطیسی می شوند و مانند سوزن های مغناطیسی در امتداد خطوط میدان مغناطیسی نصب می شوند. ترتیب مشاهده شده از فلش ها نشان می دهد که خطوط نیروی میدان مغناطیسی یک جریان مستطیلی دایره هایی هستند که این جریان را می پوشانند(شکل 56، ب).

هنگامی که جهت جریان در هادی تغییر می کند، جهت سوزن های مغناطیسی نیز تغییر می کند. این به آن معنا است جهتخطوط میدان میدان مغناطیسی مربوط به جهت جریان در هادی است.
جهت خطوط نیروی میدان مغناطیسی جریان مستقیم با استفاده از آن تعیین می شود قانون دست اول:
اگر هادی را با کف دست راست خود بگیرید و انگشت شست را در امتداد جریان به کناری بگیرید، انگشتان باقی مانده از این دست جهت خطوط میدان مغناطیسی این جریان را نشان خواهند داد.(شکل 57).

???
1. آزمایشی را شرح دهید که در آن عمل جریان الکتریکی روی یک سوزن مغناطیسی مشاهده می شود. چه کسی و چه زمانی اولین بار آن را اجرا کرد؟
2. منبع میدان مغناطیسی چیست؟
3. سوزن های مغناطیسی چگونه در میدان مغناطیسی جریان مستقیم قرار می گیرند؟
4. خطوط مغناطیسی نیرو به چه چیزهایی گفته می شود؟
5. خطوط نیروی میدان مغناطیسی جریان مستقیم چه شکلی دارند؟
6. اولین قانون دست راست را تدوین کنید.

محتوای درس خلاصه درسفن آوری های تعاملی از روش های شتاب دهنده ارائه درس پشتیبانی می کند تمرین تکالیف و تمرینات کارگاه های خودآزمایی، آموزش ها، موارد، کوئست ها سوالات بحث تکلیف سوالات بلاغی از دانش آموزان تصاویر صوتی، کلیپ های ویدئویی و چند رسانه ایعکس ها، تصاویر گرافیکی، جداول، طرح های طنز، حکایت ها، جوک ها، تمثیل های کمیک، گفته ها، جدول کلمات متقاطع، نقل قول ها افزونه ها چکیده هاتراشه های مقاله برای برگه های تقلب کنجکاو کتاب های درسی پایه و واژه نامه اضافی اصطلاحات دیگر بهبود کتب درسی و دروستصحیح اشتباهات کتاب درسیبه روز رسانی بخشی در کتاب درسی عناصر نوآوری در درس جایگزین دانش منسوخ شده با دانش جدید فقط برای معلمان درس های کامل طرح تقویمبرای یک سال دستورالعمل هابرنامه های بحث و گفتگو دروس تلفیقی

اگر اصلاحات یا پیشنهادی برای این درس دارید،

میدان مغناطیسی یک هادی حامل جریان.هنگامی که جریان از یک هادی مستقیم عبور می کند، یک میدان مغناطیسی در اطراف آن ایجاد می شود (شکل 38). خطوط مغناطیسی نیروی این میدان در امتداد دایره های متحدالمرکز قرار گرفته اند که در مرکز آن هادی حامل جریان وجود دارد.

جهت میدان مغناطیسی اطراف یک هادی با جریان همیشه مطابق با جهت جریان عبوری از هادی است. جهت خطوط میدان مغناطیسی را می توان تعیین کرد طبق قانون گیملتبه صورت زیر فرموله شده است. اگر حرکت رو به جلو gimlet / (شکل 39، آ)مطابقت با جهت فعلی 2 در کاوشگر 3, سپس چرخش دسته آن جهت خطوط نیرو را نشان خواهد داد 4 میدان مغناطیسی اطراف هادی به عنوان مثال، اگر جریان از طریق هادی در جهتی از ما فراتر از صفحه صفحه کتاب عبور کند (شکل 39، ب)، آنگاه میدان مغناطیسی که در اطراف این هادی ایجاد می شود در جهت عقربه های ساعت هدایت می شود. اگر جریان از طریق هادی در جهتی از صفحه ورق کتاب به ما بگذرد، میدان مغناطیسی اطراف هادی در خلاف جهت عقربه های ساعت هدایت می شود. چگونه جاری تربا عبور از هادی، میدان مغناطیسی اطراف آن قوی تر می شود. هنگامی که جهت جریان تغییر می کند، میدان مغناطیسی نیز جهت خود را تغییر می دهد.

با دور شدن از هادی، خطوط مغناطیسی نیرو کمتر می شوند. در نتیجه، القای میدان مغناطیسی و شدت آن کاهش می یابد. قدرت میدان مغناطیسی در فضای اطراف هادی، که در آن جی- فاصله از نقطه در نظر گرفته شده تا محور هادی.

حداکثر کشش I، | تبر در سطح بیرونی هادی / (شکل 40) اتفاق می افتد. داخل هادی هم

یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود، اما قدرت آن به صورت خطی در جهت از سطح بیرونی به محور کاهش می یابد (منحنی 2). القای مغناطیسی میدان در اطراف و داخل هادی به همان شکلی که شدت آن تغییر می کند.

راه های تقویت میدان های مغناطیسیبرای به دست آوردن میدان های مغناطیسی قوی در جریان های کم، معمولاً تعداد هادی های حامل جریان افزایش می یابد و به صورت یک سری چرخش انجام می شود. چنین وسیله ای نامیده می شود سیم پیچی،یا سیم پیچ

با خم شدن هادی به شکل یک سیم پیچ (شکل 41، a)، میدان های مقیاس تشکیل شده توسط تمام بخش های این هادی در داخل سیم پیچ دارای جهت یکسانی خواهند بود. بنابراین، شدت میدان مغناطیسی داخل سیم پیچ بیشتر از اطراف هادی مستطیلی خواهد بود. هنگامی که پیچ ها در یک سیم پیچ ترکیب می شوند، میدان های مغناطیسی ایجاد شده توسط چرخش های فردی جمع می شوند (شکل 41.6) و خطوط نیروی آنها به یک شار مغناطیسی مشترک متصل می شود. در این حالت، غلظت خطوط میدان در داخل سیم پیچ افزایش می یابد، یعنی میدان مغناطیسی داخل آن افزایش می یابد. هرچه جریان بیشتری از سیم پیچ عبور کند و چرخش بیشتری داشته باشد، میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم پیچ قوی تر می شود.

میدان مغناطیسی خارج از سیم پیچ نیز از میدان های مغناطیسی چرخش های فردی تشکیل شده است، با این حال، خطوط مغناطیسی نیرو چندان متراکم نیستند، در نتیجه شدت میدان مغناطیسی در آنجا به اندازه داخل سیم پیچ نیست. میدان مغناطیسی سیم پیچی که توسط جریان به گردش در می‌آید، شکلی مشابه میدان یک خطی دارد آهنربای دائمی(شکل 35 را ببینید، آ):خطوط مغناطیسی نیرو از یک سر سیم پیچ خارج شده و وارد سر دیگر می شوند. بنابراین، سیم پیچ که با جریان جریان دارد، یک آهنربای الکتریکی مصنوعی است. معمولاً یک هسته فولادی در داخل سیم پیچ قرار می گیرد تا میدان مغناطیسی را تقویت کند. چنین وسیله ای نامیده می شود آهنربای الکتریکی

الکترومغناطیس ها کاربرد بسیار گسترده ای در فناوری پیدا کرده اند. آنها میدان مغناطیسی لازم برای عملکرد ماشین های الکتریکی و همچنین نیروهای الکترودینامیکی مورد نیاز برای عملکرد انواع الکتریکی را ایجاد می کنند. ابزار اندازه گیریو دستگاه های الکتریکی

الکترومغناطیس ها می توانند یک مدار مغناطیسی باز یا بسته داشته باشند (شکل 42). قطبیت انتهای یک سیم پیچ آهنربای الکتریکی را می توان مانند قطبیت یک آهنربای دائمی با استفاده از یک سوزن مغناطیسی تعیین کرد. به سمت قطب شمال، به سمت جنوب می پیچد. برای تعیین جهت میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط یک سیم پیچ یا سیم پیچ، می توانید از قانون gimlet نیز استفاده کنید. اگر جهت چرخش دسته را با جهت جریان در سیم پیچ یا سیم پیچ ترکیب کنید، حرکت انتقالی گیملت جهت میدان مغناطیسی را نشان می دهد.

قطبیت یک آهنربای الکتریکی را می توان با کمک دست راست نیز تعیین کرد. برای انجام این کار، دست خود را با کف دست روی سیم پیچ قرار دهید (شکل 43) و چهار انگشت خود را با جهت جریان در آن ترکیب کنید، در حالی که شست خم شده جهت میدان مغناطیسی را نشان می دهد.

میدان مغناطیسی جریان الکتریکی

میدان مغناطیسی نه تنها توسط میدان های طبیعی یا مصنوعی، بلکه در صورت عبور جریان الکتریکی توسط یک هادی نیز ایجاد می شود. بنابراین بین پدیده های مغناطیسی و الکتریکی ارتباط وجود دارد.

اطمینان از ایجاد میدان مغناطیسی در اطراف هادی که جریان از آن عبور می کند، دشوار نیست. بالای سوزن مغناطیسی متحرک، یک هادی مستقیم به موازات آن قرار دهید و جریان الکتریکی را از آن عبور دهید. فلش موقعیتی عمود بر هادی خواهد گرفت.

چه نیروهایی می توانند سوزن مغناطیسی را به چرخش درآورند؟ بدیهی است که قدرت میدان مغناطیسی که در اطراف هادی پدید آمده است. جریان را خاموش کنید، سوزن مغناطیسی به حالت عادی خود باز خواهد گشت. این نشان می دهد که با خاموش شدن جریان، میدان مغناطیسی هادی نیز ناپدید می شود.

بنابراین، جریان الکتریکی که از هادی عبور می کند، میدان مغناطیسی ایجاد می کند. برای اینکه بفهمید سوزن مغناطیسی در کدام جهت منحرف می شود، قانون دست راست را اعمال کنید. اگر دست راست روی هادی قرار گیرد و کف دست به سمت پایین باشد به طوری که جهت جریان با جهت انگشتان منطبق باشد، شست خم شده جهت انحراف قطب شمال سوزن مغناطیسی را که در زیر هادی قرار داده شده است نشان می دهد. .با استفاده از این قانون و دانستن قطبیت فلش، می توانید جهت جریان در هادی را نیز تعیین کنید.

میدان مغناطیسی یک هادی مستقیم شکل دایره های متحدالمرکز دارد.اگر دست راست خود را با کف دست رو به پایین روی هادی قرار دهید به طوری که به نظر می رسد جریان از انگشتان شما خارج می شود، آنگاه شست خم شده به قطب شمال سوزن مغناطیسی اشاره می کند.به چنین میدانی میدان مغناطیسی دایره ای می گویند.

جهت خطوط نیروی میدان دایره ای بستگی به هادی دارد و به اصطلاح توسط قانون "گیملت". اگر گیملت به طور ذهنی در جهت جریان پیچ شود، جهت چرخش دسته آن با جهت خطوط نیروی میدان مغناطیسی مطابقت دارد.با اعمال این قانون، اگر جهت خطوط میدان میدان ایجاد شده توسط این جریان را بدانید، می توانید جهت جریان در هادی را دریابید.

با بازگشت به آزمایش با سوزن مغناطیسی، می توانیم مطمئن شویم که همیشه با انتهای شمالی خود در جهت خطوط میدان مغناطیسی قرار دارد.

بنابراین، یک هادی مستقیم که جریان الکتریکی را حمل می کند، میدان مغناطیسی در اطراف خود ایجاد می کند. شکل دایره های متحدالمرکز دارد و میدان مغناطیسی دایره ای نامیده می شود.

ترشی ه- میدان مغناطیسی سلونوئید

یک میدان مغناطیسی در اطراف هر هادی، صرف نظر از شکل آن، به وجود می آید، مشروط بر اینکه جریان الکتریکی از هادی عبور کند.

در مهندسی برق با متشکل از تعدادی پیچ سروکار داریم. برای مطالعه میدان مغناطیسی سیم پیچ مورد نظر، ابتدا در نظر می گیریم که میدان مغناطیسی یک پیچ چه شکلی دارد.

سیم پیچی از سیم ضخیم را تصور کنید که به یک ورق مقوا نفوذ کرده و به منبع جریان متصل است. هنگامی که جریان الکتریکی از یک سیم پیچ عبور می کند، یک میدان مغناطیسی دایره ای در اطراف هر قسمت جداگانه سیم پیچ تشکیل می شود. با توجه به قانون "گیملت" به راحتی می توان تعیین کرد که خطوط مغناطیسی نیرو در داخل سیم پیچ دارای جهت یکسانی هستند (بسته به جهت جریان در سیم پیچ به سمت یا دور از ما) و از یک سمت خارج می شوند. طرف سیم پیچ و وارد سمت دیگر شوید. مجموعه ای از چنین سیم پیچ هایی که به شکل مارپیچ هستند به اصطلاح نامیده می شوند شیر برقی (کویل).

در اطراف شیر برقی، هنگامی که جریانی از آن عبور می کند، میدان مغناطیسی تشکیل می شود. با افزودن میدان های مغناطیسی هر سیم پیچ به دست می آید و از نظر شکل شبیه میدان مغناطیسی یک آهنربای مستطیلی است. خطوط نیروی میدان مغناطیسی شیر برقی و همچنین در یک آهنربای مستطیلی از یک سر شیر برقی خارج شده و به سر دیگر باز می گردد. داخل شیر برقی هم جهت دارند. بنابراین، انتهای شیر برقی دارای قطبیت است. انتهایی که خطوط نیرو از آن بیرون می آیند است قطب شمالشیر برقی، و انتهایی که خطوط نیرو وارد آن می شوند، قطب جنوب آن است.

قطب های برقیرا می توان تعیین کرد قانون دست راست، اما برای این کار باید جهت جریان در نوبت آن را بدانید. اگر دست راست خود را با کف دست رو به پایین روی شیر برقی قرار دهید، به طوری که به نظر می رسد جریان از انگشتان شما خارج می شود، آنگاه شست خم شده به سمت قطب شمال شیر برقی اشاره می کند.. از این قانون نتیجه می شود که قطبیت شیر ​​برقی به جهت جریان در آن بستگی دارد. بررسی این موضوع در عمل با آوردن یک سوزن مغناطیسی به یکی از قطب های شیر برقی و سپس تغییر جهت جریان در شیر برقی آسان است. فلش فوراً 180 درجه می چرخد، یعنی نشان می دهد که قطب های شیر برقی تغییر کرده اند.

شیر برقی این خاصیت را دارد که اجسام آهنی سبک را به درون خود بکشد. اگر یک میله فولادی در داخل شیر برقی قرار داده شود، پس از مدتی، تحت تأثیر میدان مغناطیسی شیر برقی، میله مغناطیسی می شود. این روش در ساخت استفاده می شود.

آهنرباهای الکتریکی

این یک سیم پیچ (سلونوئید) است که یک هسته آهنی در داخل آن قرار داده شده است. با این حال، شکل ها و اندازه های الکترومغناطیس ها متفاوت است دستگاه عمومیهمه آنها یکسان است

سیم پیچ الکترومغناطیس یک قاب است که اغلب از تخته پرس یا فیبر ساخته می شود و دارای اشکال گوناگونبسته به هدف آهنربای الکتریکی. یک سیم عایق مسی در چندین لایه - سیم پیچ آهنربای الکتریکی - روی قاب پیچ می شود. تعداد دورهای آن متفاوت است و بسته به هدف آهنربای الکتریکی از سیم با قطرهای مختلف ساخته شده است.

برای محافظت از عایق سیم پیچ از آسیب مکانیکیسیم پیچ با یک یا چند لایه کاغذ یا مواد عایق دیگر پوشیده شده است. ابتدا و انتهای سیم‌پیچ بیرون آورده شده و به پایانه‌های خروجی نصب شده روی قاب یا به هادی‌های انعطاف‌پذیر با بند در انتها متصل می‌شود.

سیم پیچ الکترومغناطیس بر روی یک هسته ساخته شده از آهن نرم، آنیل شده یا آلیاژهای آهن با سیلیکون، نیکل و غیره نصب می شود. چنین آهنی کمترین باقیمانده را دارد. هسته ها اغلب از ورقه های نازک ترکیب می شوند، دوست منزویاز دوست شکل هسته ها بسته به هدف الکترومغناطیس می تواند متفاوت باشد.

اگر جریان الکتریکی از سیم پیچ آهنربای الکتریکی عبور کند، میدان مغناطیسی در اطراف سیم پیچ ایجاد می شود که هسته را مغناطیسی می کند. از آنجایی که هسته از آهن نرم ساخته شده است، فورا مغناطیسی می شود. اگر جریان خاموش شود، خواص مغناطیسی هسته نیز به سرعت ناپدید می شود و دیگر آهنربا نخواهد بود. قطب های یک آهنربای الکترومغناطیس مانند یک سلونوئید با قانون دست راست تعیین می شوند. اگر سیم پیچ مغناطیس الکترومغناطیس تغییر کند، قطبیت الکترومغناطیس بر این اساس تغییر می کند.

عملکرد یک آهنربای الکتریکی شبیه به یک آهنربای دائمی است. با این حال، بین آنها وجود دارد یک تفاوت بزرگ. یک آهنربای دائمی همیشه دارای خواص مغناطیسی است و یک آهنربای الکتریکی فقط زمانی که جریان الکتریکی از سیم پیچ آن عبور کند.

علاوه بر این، نیروی جاذبه یک آهنربای دائمی بدون تغییر است، زیرا شار مغناطیسی آهنربای دائمی بدون تغییر است. نیروی جاذبه یک آهنربای الکتریکی یک مقدار ثابت نیست. یک آهنربای الکتریکی یکسان می تواند نیروهای جاذبه متفاوتی داشته باشد. نیروی جاذبه هر آهنربایی به بزرگی شار مغناطیسی آن بستگی دارد.

نیروی جاذبه و در نتیجه شار مغناطیسی آن به بزرگی جریان عبوری از سیم پیچ این آهنربای الکتریکی بستگی دارد. هر چه جریان بیشتر باشد، نیروی جاذبه الکترومغناطیس بیشتر است و بالعکس، هر چه جریان در سیم پیچ آهنربای الکتریکی کمتر باشد، نیروی کمتری اجسام مغناطیسی را به سمت خود جذب می کند.

اما برای آهنرباهای الکترومغناطیس با طراحی و اندازه های مختلف، نیروی جاذبه آنها نه تنها به بزرگی جریان در سیم پیچ بستگی دارد. به عنوان مثال، اگر دو آهنربا الکترومغناطیس با یک دستگاه و ابعاد یکسان را انتخاب کنیم، اما یکی با تعداد دور سیم پیچ کم، و دیگری با تعداد بسیار بیشتر، به راحتی می توان دریافت که با جریان یکسان، نیروی جاذبه دومی بسیار بیشتر خواهد بود. در واقع، هرچه تعداد چرخش های سیم پیچ بیشتر باشد، در یک جریان معین، میدان مغناطیسی در اطراف این سیم پیچ ایجاد می شود، زیرا از میدان های مغناطیسی هر پیچ تشکیل شده است. این بدان معنی است که شار مغناطیسی آهنربای الکتریکی و در نتیجه نیروی جاذبه آن، بیشتر خواهد بود، تعداد چرخش های سیم پیچ بیشتر است.

دلیل دیگری نیز وجود دارد که بر بزرگی شار مغناطیسی یک آهنربای الکتریکی تأثیر می گذارد. این کیفیت مدار مغناطیسی اوست. مدار مغناطیسی مسیری است که در طول آن شار مغناطیسی بسته می شود. مدار مغناطیسی مشخصی دارد مقاومت مغناطیسی. مقاومت مغناطیسی به نفوذپذیری مغناطیسی محیطی که شار مغناطیسی از آن عبور می کند بستگی دارد. هرچه نفوذپذیری مغناطیسی این محیط بیشتر باشد، مقاومت مغناطیسی آن کمتر است.

از آنجایی که منفوذپذیری مغناطیسی اجسام فرومغناطیسی (آهن، فولاد) چندین برابر بیشتر از نفوذپذیری مغناطیسی هوا است، بنابراین ساخت آهنرباهای الکترومغناطیسی سود بیشتری دارد تا مدار مغناطیسی آنها شامل بخش های هوا نباشد. حاصل ضرب جریان و تعداد دورهای سیم پیچ آهنربای الکتریکی نامیده می شود نیروی مغناطیسی. نیروی مغناطیسی با تعداد دورهای آمپر اندازه گیری می شود.

به عنوان مثال، سیم پیچ یک آهنربای الکتریکی دارای 1200 چرخش، جریانی معادل 50 میلی آمپر دارد. نیروی محرکه مغناطیسی چنین آهنربای الکتریکیمعادل 0.05 x 1200 = 60 آمپر دور.

عمل نیروی مغناطیسی شبیه به عمل است نیروی محرکه برقی V مدار الکتریکی. همانطور که EMF باعث ایجاد جریان الکتریکی می شود، نیروی مغناطیسی یک شار مغناطیسی در آهنربای الکتریکی ایجاد می کند. همانطور که در یک مدار الکتریکی، با افزایش EMF، جریان در قیمت افزایش می یابد، در مدار مغناطیسی نیز با افزایش نیروی محرکه مغناطیسی، شار مغناطیسی افزایش می یابد.

عمل مقاومت مغناطیسیمشابه عمل مقاومت الکتریکی مدار. همانطور که جریان با افزایش مقاومت مدار الکتریکی کاهش می یابد، در یک مدار مغناطیسی نیز کاهش می یابد افزایش مقاومت مغناطیسی باعث کاهش شار مغناطیسی می شود.

وابستگی شار مغناطیسی یک آهنربا به نیروی مغناطیسی و مقاومت مغناطیسی آن را می توان با فرمولی شبیه به فرمول قانون اهم بیان کرد: نیروی مغناطیسی \u003d (شار مغناطیسی / مقاومت مغناطیسی)

شار مغناطیسی برابر است با نیروی مغناطیسی تقسیم بر مقاومت مغناطیسی.

تعداد چرخش سیم پیچ و مقاومت مغناطیسی برای هر آهنربای الکتریکی یک مقدار ثابت است. بنابراین، شار مغناطیسی یک آهنربای الکتریکی معین تنها با تغییر در جریان عبوری از سیم پیچ تغییر می کند. از آنجایی که نیروی جاذبه الکترومغناطیس توسط شار مغناطیسی آن تعیین می شود، برای افزایش (یا کاهش) نیروی جاذبه یک آهنربای الکتریکی، لازم است جریان سیم پیچ آن را افزایش (یا کاهش) داد.

آهنربای الکتریکی قطبی شده

الکترومغناطیس پلاریزه ترکیبی از آهنربای دائمی و آهنربای الکتریکی است. به این ترتیب تنظیم شده است. به اصطلاح پسوندهای قطب آهن نرم به قطب های آهنربای دائمی متصل می شوند. هر پسوند قطب به عنوان هسته یک آهنربای الکتریکی عمل می کند؛ یک سیم پیچ با سیم پیچی روی آن نصب شده است. هر دو سیم پیچ به صورت سری به هم متصل می شوند.

از آنجایی که امتداد قطب ها مستقیماً به قطب های یک آهنربای دائمی متصل می شوند، حتی در صورت عدم وجود جریان در سیم پیچ ها دارای خواص مغناطیسی هستند. در همان زمان، نیروی جاذبه آنها بدون تغییر است و توسط شار مغناطیسی یک آهنربای دائمی تعیین می شود.

عمل یک آهنربای الکتریکی پلاریزه به این صورت است که وقتی جریان از سیم پیچ های آن عبور می کند، نیروی جاذبه قطب های آن بسته به مقدار و جهت جریان در سیم پیچ ها افزایش یا کاهش می یابد. در این خاصیت از یک آهنربای الکتریکی قطبی شده، عمل دیگر دستگاه های الکتریکی.

عمل میدان مغناطیسی بر روی یک هادی حامل جریان

اگر هادی در میدان مغناطیسی قرار گیرد به طوری که عمود بر خطوط میدان قرار گیرد و جریان الکتریکی از این هادی عبور داده شود، هادی حرکت کرده و از میدان مغناطیسی رانده می شود.

در نتیجه برهمکنش میدان مغناطیسی با شوک الکتریکیهادی به حرکت در می آید، یعنی انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی تبدیل می شود.

نیرویی که با آن هادی از میدان مغناطیسی به بیرون رانده می شود به بزرگی شار مغناطیسی آهنربا، قدرت جریان در هادی و طول آن قسمت از هادی که خطوط میدان از آن عبور می کنند، بستگی دارد.جهت این نیرو، یعنی جهت حرکت هادی، به جهت جریان در هادی بستگی دارد و با قانون دست چپ

اگر کف دست چپ خود را طوری بگیرید که شامل خطوط میدان مغناطیسی باشد و چهار انگشت کشیده شده رو به جهت جریان در هادی باشد، شست خم شده جهت حرکت هادی را نشان می دهد.. هنگام اعمال این قانون، باید به یاد داشته باشیم که خطوط میدان از قطب شمال آهنربا خارج می شوند.

جریان الکتریکی که از یک هادی عبور می کند، میدان مغناطیسی را در اطراف این هادی ایجاد می کند (شکل 7.1). جهت میدان مغناطیسی در حال ظهور با جهت جریان تعیین می شود.
نحوه تعیین جهت جریان الکتریکی در هادی در شکل 1 نشان داده شده است. 7.2: نقطه در شکل. 7.2(a) را می توان به عنوان نوک فلش نشان دهنده جهت جریان به سمت ناظر و صلیب به عنوان دم فلش نشان دهنده جهت جریان دور از ناظر در نظر گرفت.
میدان مغناطیسی که در اطراف یک هادی حامل جریان ایجاد می شود در شکل 1 نشان داده شده است. 7.3. جهت این میدان به راحتی با استفاده از قانون پیچ سمت راست (یا قانون گیملت) تعیین می شود: اگر نوک گیره با جهت جریان هم تراز باشد، پس از پیچیدن آن، جهت چرخش دسته با جهت میدان مغناطیسی منطبق خواهد شد.

برنج. 7.1. میدان مغناطیسی در اطراف هادی حامل جریان.

برنج. 7.2. تعیین جهت جریان (الف) به سمت ناظر و (ب) دور از ناظر است.

میدان تولید شده توسط دو هادی موازی

1. جهت جریان ها در هادی ها یکسان است. روی انجیر 7.4(a) دو هادی موازی را با فاصله از هم نشان می دهد که میدان مغناطیسی هر هادی به طور جداگانه نشان داده شده است. در شکاف بین هادی ها، میدان های مغناطیسی که ایجاد می کنند در جهت مخالف هستند و یکدیگر را خنثی می کنند. میدان مغناطیسی حاصل در شکل نشان داده شده است. 7.4 (ب). اگر جهت هر دو جریان را به سمت مخالف تغییر دهید، جهت میدان مغناطیسی حاصل نیز به عکس تغییر خواهد کرد (شکل 7.4 (ب)).

برنج. 7.4. دو هادی با جهت جریان یکسان (a) و میدان مغناطیسی حاصل از آنها (6، c).

2. جهت جریان ها در هادی ها مخالف است. روی انجیر 7.5(a) میدان های مغناطیسی را برای هر رسانا به طور جداگانه نشان می دهد. در این حالت، در شکاف بین هادی ها، میدان های آنها جمع می شود و در اینجا میدان حاصل (شکل 7.5 (ب)) حداکثر است.

برنج. 7.5. دو هادی با جهت جریان مخالف (الف) و میدان مغناطیسی حاصل از آنها (ب).

برنج. 7.6. میدان مغناطیسی شیر برقی.

شیر برقی یک سیم پیچ استوانه ای است که از تعداد زیادی پیچ سیم تشکیل شده است (شکل 7.6). هنگامی که جریان از سیم پیچ های شیر برقی عبور می کند، شیر برقی مانند یک آهنربای میله ای با قطب شمال و جنوب عمل می کند. چوگان مغناطیسی که او ایجاد می کند با صفر آهنربای دائمی تفاوتی ندارد. میدان مغناطیسی داخل شیر برقی را می توان با پیچاندن سیم پیچ به دور یک هسته مغناطیسی ساخته شده از فولاد، آهن یا مواد مغناطیسی دیگر افزایش داد. قدرت (مقدار) میدان مغناطیسی شیر برقی نیز به قدرت جریان الکتریکی ارسالی و تعداد دورها بستگی دارد.

الکترومغناطیس

شیر برقی را می توان به عنوان آهنربای الکتریکی استفاده کرد، در حالی که هسته از یک ماده مغناطیسی نرم مانند آهن چکش خوار ساخته شده است. سلونوئید فقط زمانی مانند یک آهنربا رفتار می کند که جریان الکتریکی از سیم پیچ عبور کند. الکترومغناطیس در زنگ های برق و رله استفاده می شود.

هادی در میدان مغناطیسی

روی انجیر شکل 7.7 یک هادی حامل جریان را نشان می دهد که در میدان مغناطیسی قرار گرفته است. مشاهده می شود که میدان مغناطیسی این هادی به میدان مغناطیسی آهنربای دائمی در ناحیه بالای هادی اضافه شده و در ناحیه زیر هادی از آن کم می شود. بنابراین، یک میدان مغناطیسی قوی تر در بالای هادی، و یک میدان مغناطیسی ضعیف تر در زیر قرار دارد (شکل 7.8).
اگر جهت جریان در هادی را به عکس تغییر دهید، شکل میدان مغناطیسی ثابت می ماند، اما بزرگی آن در زیر هادی بیشتر خواهد بود.

میدان مغناطیسی، جریان و حرکت

اگر هادی با جریان در یک میدان مغناطیسی قرار گیرد، نیرویی بر آن وارد می‌شود که سعی می‌کند رسانا را از ناحیه‌ای با میدان قوی‌تر به ناحیه‌ای با ناحیه ضعیف‌تر حرکت دهد، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 7.8. جهت این نیرو به جهت جریان و همچنین جهت میدان مغناطیسی بستگی دارد.

برنج. 7.7. هادی با جریان در میدان مغناطیسی.

برنج. 7.8. فیلد نتیجه

بزرگی نیروی وارد بر هادی با جریان هم با بزرگی میدان مغناطیسی و هم قدرت بوم که از این رسانا جریان دارد تعیین می شود.
حرکت رسانایی که در میدان مغناطیسی قرار می گیرد هنگام عبور جریان از آن، اصل موتور نامیده می شود. عملکرد موتورهای الکتریکی، ابزارهای اندازه گیری مغناطیسی با سیم پیچ متحرک و سایر دستگاه ها بر این اصل استوار است. اگر هادی در میدان مغناطیسی حرکت کند، جریانی در آن ایجاد می شود. این پدیده را اصل مولد می نامند. این اصل بر اساس عملکرد ژنراتورهای ثابت و جریان متناوب.

تا به حال، میدان مغناطیسی را فقط با جریان الکتریکی مستقیم در نظر گرفته‌ایم. در این حالت جهت میدان مغناطیسی بدون تغییر است و با جهت داک دائمی تعیین می شود. هنگامی که یک جریان متناوب جریان می یابد، یک میدان مغناطیسی متناوب ایجاد می شود. اگر یک سیم پیچ جداگانه در این میدان متناوب قرار گیرد، یک EMF (ولتاژ) در آن القا (القاء) می شود. یا اگر دو سیم پیچ جداگانه در مجاورت یکدیگر قرار گیرند، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 7.9. و یک ولتاژ متناوب به یک سیم پیچ (W1) اعمال کنید، سپس یک ولتاژ متناوب جدید (EMF القایی) بین پایانه های سیم پیچ دوم (W2) ظاهر می شود. این اصل کار یک ترانسفورماتور است..

برنج. 7.9. emf القایی

این ویدئو در مورد مفهوم مغناطیس و الکترومغناطیس صحبت می کند: