La natura del campo magnetico fu chiarita da Oersted, che nel 1820 mostrò che attorno al conduttore si forma un campo magnetico con corrente, la cui direzione è determinata dalla regola del “gimlet”. Ampere ha studiato la dipendenza della forza di interazione tra i conduttori con la corrente sulle loro configurazioni, stabilendo una legge che ha ricevuto il suo nome. Quindi, due conduttori paralleli con correnti che fluiscono in una direzione interagiscono con una forza per unità di lunghezza:

dove = 4  . 10 -7 GN / m è la permeabilità magnetica assoluta del vuoto, le correnti I 1 e I 2 che scorrono nei conduttori e g è la distanza tra i conduttori. Questa formula viene utilizzata per stabilire l'unità elettrica di base del sistema C - intensità di corrente (Ampere). Con una corrente di un ampere, due conduttori situati a una distanza di un metro l'uno dall'altro interagiscono con una forza di 2 10 -7 Newton per metro. I conduttori con correnti opposte si respingono a vicenda. In un certo senso, la formula (9) è un analogo della legge di Coulomb.

Pertanto, possiamo definire che un tipo speciale di materia è chiamato campo magnetico attraverso il quale avviene l'interazione delle correnti elettriche o delle cariche elettriche in movimento.

Un campo magnetico può essere rilevato usando una freccia magnetica, che agirà in un campo magnetico una coppia di forze. L'ago magnetico può essere sostituito con una cornice attuale. È caratterizzato dalla grandezza del momento magnetico: p m = io . Suguale al prodotto dell'attuale resistenza nel telaio I per l'area del telaio S. Il momento magnetico è un vettore la cui direzione è determinata dalla regola della vite destra. In un campo magnetico, un paio di forze agisce sul telaio con corrente, cercando di stabilire il momento magnetico del telaio nella direzione del campo magnetico esterno. In accordo con ciò, la forza caratteristica del campo magnetico B, chiamata induzione del campo magnetico, che è uguale al rapporto del momento massimo di una coppia di forze che agiscono sul telaio con la corrente nel campo magnetico al momento magnetico di questo telaio p m:

Viene misurata l'entità dell'induzione magnetica in Tesla. T \u003d N. m / A. m 2.

In una sostanza (magnete), l'induzione magnetica cambia il suo valore: B \u003d In dove   è la permeabilità magnetica relativa, B 0 è l'induzione magnetica del campo nel vuoto. Il valore di N \u003d V /

chiamato intensità del campo magnetico. Per trovare il campo magnetico creato da qualsiasi configurazione di conduttori, consente la legge di Bio-Savard-Laplace. Quindi l'induzione magnetica del campo creato dal conduttore di corrente infinita è:

La direzione del vettore di induzione è determinata dalla regola del “gimlet” e coincide con la direzione della tangente a un cerchio di raggio r perpendicolare al vettore corrente. Al centro di un conduttore circolare con corrente, l'induzione è uguale a:

In un induttore contenente N giri con una corrente di lunghezza l, l'induzione è:

dove n è il numero di giri per unità di lunghezza della bobina.

Una carica elettrica che si muove in un campo magnetico con una velocità v è influenzata da una forza chiamata forza di Lorentz. Il valore numerico di questa forza è: F l = qvBsina, dove a è l'angolo tra la direzione della velocità v e l'induzione del campo magnetico B. Se decomponiamo il vettore di velocità della particella carica in due componenti - nella direzione del campo magnetico e perpendicolare ad esso, allora possiamo vedere che la traiettoria della particella sarà un'elica.

Una forza chiamata forza ampere agisce su un conduttore con una corrente in un campo magnetico. La natura di questa forza è la stessa di quella di Lorentz. Il valore assoluto di questa forza è: F = BIlsina, dove I è la corrente nel conduttore, 1 è la lunghezza del conduttore, a è l'angolo tra la direzione della corrente nel conduttore e il vettore di induzione magnetica B. La direzione di azione della forza Ampere è determinata dalla regola della mano sinistra: la mano sinistra deve essere posizionata in modo che le linee del campo magnetico entrino il palmo, quattro dita indicavano la direzione della corrente e il pollice piegato indicherà la direzione della forza.

Il flusso del vettore di induzione magnetica B attraverso l'area S è l'integrale del componente normale del vettore B sopra l'area S:

Il flusso è misurato in Weber: Wb \u003d T m.

Se il campo B è omogeneo, l'induttanza lascia l'integrale e il flusso è uguale a: Ф в \u003d BScos a, dove a è l'angolo tra il vettore B e il normale al piano del contorno e S è l'area del contorno.

Il fisico inglese M. Faraday nel 1831 scoprì la legge che porta il suo nome. L'essenza della legge è che ad ogni cambiamento del flusso magnetico nel circuito che copre l'area S, sorge una forza elettromotrice di induzione magnetica, pari alla velocità di cambiamento del flusso presa con il segno opposto.

Il segno meno esprime la regola di Lenz ed è una conseguenza della legge di conservazione dell'energia.

Pertanto, si può sostenere che un cambiamento nel campo magnetico provoca la comparsa di un campo elettrico. Se il circuito è reale, ad es. Se viene presentato sotto forma di un conduttore, una corrente scorrerà al suo interno, generando un campo magnetico che, secondo la regola di Lenz, impedirà cambiamenti nel campo magnetico che lo ha causato.

Un caso speciale di induzione elettromagnetica è il verificarsi di una forza elettromotrice nel circuito quando cambia la forza corrente nello stesso circuito. Il flusso magnetico generato nel circuito è direttamente proporzionale alla corrente che lo attraversa: Ф \u003d LI, dove L è l'induttanza del circuito.

L'induttanza dipende dalle dimensioni e dalla forma del circuito e dalla permeabilità magnetica del mezzo. L'unità di induttanza è Henry.

Quando la forza attuale nel circuito cambia, il flusso magnetico che penetra in questo circuito cambia, il che porta all'emergere della forza elettromotrice dell'autoinduzione:

In seguito all'autoinduzione, non si verifica istantaneamente una variazione dell'intensità di corrente nel circuito. Pertanto, in particolare, quando viene aperto un qualsiasi circuito reale, si genera una scintilla o un arco sui contatti dell'interruttore. Per un solenoide con N gira su una lunghezza di 1 e una sezione trasversale S, l'induttanza è: L \u003d

, cioè dipende dalla geometria della bobina e dalla relativa permeabilità magnetica del materiale di cui è costituito il nucleo.

Una delle manifestazioni dell'induzione elettromagnetica è la presenza di correnti di induzione chiuse (correnti di Foucault) in corpi conduttivi solidi: parti metalliche, soluzioni di elettroliti, tessuti biologici.

Le correnti parassite si formano quando un corpo conduttore si muove in un campo magnetico, quando l'induzione del campo cambia con il tempo e anche quando l'azione combinata di entrambi i fattori. La forza delle correnti parassite dipende dalla resistenza elettrica del corpo e, quindi, dalla resistività e dalle dimensioni, nonché dalla velocità di variazione del flusso magnetico.

In fisioterapia, il riscaldamento di singole parti del corpo umano mediante correnti parassite è prescritto come una procedura medica chiamata induttotermia.

Una teoria unificata del campo elettromagnetico è stata creata dal fisico inglese D.K. Maxwell. Ha basato la sua teoria sull'ipotesi che qualsiasi campo elettrico alternato generi un campo magnetico a vortice. Il campo elettrico alternato era chiamato corrente di polarizzazione di Maxwell, poiché, come una corrente normale, provoca un campo magnetico.

Per trovare un'espressione per la corrente di polarizzazione, possiamo considerare il passaggio di corrente alternata attraverso il circuito, che include un condensatore con un dielettrico. Nei conduttori, questa è la normale corrente di conducibilità di 1 pr, dovuta a un cambiamento di carica sulle piastre del condensatore. Si può presumere che la corrente di conduzione sia chiusa nel condensatore da una corrente di polarizzazione di I cm e I cm \u003d I CR \u003d dq / dt. Carica del condensatore

q \u003d cu \u003d

.

Quindi la forza attuale di polarizzazione:

Poiché il campo elettrico del condensatore è uniforme, dividendo la forza corrente per l'area delle piastre, otteniamo l'espressione per la densità della corrente di polarizzazione:

Da questa espressione segue che la corrente di polarizzazione è diretta verso dE / dt. Ad esempio, con un aumento del campo elettrico, lungo E.

Il campo magnetico delle correnti di polarizzazione è stato scoperto sperimentalmente da V.K. Roentgen.

Dalle equazioni di base della teoria di Maxwell segue che l'apparizione di un campo, elettrico o magnetico, ad un certo punto nello spazio comporta un'intera catena di trasformazioni reciproche: un campo elettrico alternato genera un campo magnetico e una variazione del campo magnetico genera un campo elettrico. In questo modo si forma un singolo campo elettromagnetico.

Buona giornata a tutti. In ho parlato della caratteristica principale di un campo magnetico - l'induzione magnetica, tuttavia, le formule di calcolo di cui sopra corrispondono a un campo magnetico nel vuoto. In pratica è abbastanza raro. Quando sono in un mezzo, anche nell'aria, il campo magnetico che creano subisce alcuni, e talvolta sostanziali, cambiamenti. Quali cambiamenti si verificano con il campo magnetico e da cosa dipende, lo dirò in questo articolo.

In che modo sono correlati l'induzione e il campo magnetico?

Una sostanza è chiamata un magnete, che sotto l'influenza di un campo magnetico può magnetizzare (o, come dicono i fisici, acquisire un momento magnetico). Quasi tutte le sostanze sono magneti. La magnetizzazione delle sostanze è spiegata dal fatto che le sostanze hanno i loro microscopici campi magnetici, che sono creati dalla rotazione degli elettroni nelle loro orbite. Quando l'esterno è assente, i campi microscopici sono disposti arbitrariamente e sotto l'influenza di un campo magnetico esterno sono orientati di conseguenza.

Per caratterizzare la magnetizzazione di varie sostanze, viene utilizzato il cosiddetto vettore di magnetizzazione. J.

Pertanto, sotto l'influenza di un campo magnetico esterno con induzione magnetica A 0, il magnete è magnetizzato e crea il proprio campo magnetico con induzione magnetica Tra ". Di conseguenza, induzione generale ilsarà composto da due termini

Ciò solleva il problema del calcolo dell'induzione magnetica della materia magnetizzata Tra ", per la soluzione di cui è necessario considerare le microcorrenti elettroniche dell'intera sostanza, che è praticamente irrealistico.

Un'alternativa a questa soluzione è introdurre parametri ausiliari, vale a dire l'intensità del campo magnetico H  e suscettività magnetica χ . La tensione lega l'induzione magnetica il  e magnetizzazione della materia J  la seguente espressione

dov'è l'induzione magnetica,

μ 0 è la costante magnetica, μ 0 \u003d 4π * 10 -7 GN / m.

Allo stesso tempo, il vettore di magnetizzazione J  in relazione al campo magnetico il  un parametro che caratterizza le proprietà magnetiche di una sostanza e chiamato suscettività magnetica χ

dove J è il vettore di magnetizzazione della sostanza,

Tuttavia, molto spesso, la permeabilità magnetica relativa μ r viene utilizzata per caratterizzare le proprietà magnetiche delle sostanze.

Pertanto, la relazione tra tensione e induzione magnetica avrà la seguente forma

dove μ 0 è la costante magnetica, μ 0 \u003d 4π * 10 -7 GN / m,

μ r è la permeabilità magnetica relativa della sostanza.

Poiché la magnetizzazione del vuoto è uguale a zero (J \u003d 0), il campo magnetico nel vuoto sarà uguale a

Da qui possiamo ricavare espressioni di intensità per il campo magnetico creato da un filo diretto con corrente:

dove io sono la corrente che fluisce attraverso il conduttore,

b è la distanza dal centro del filo al punto in cui viene considerato il campo magnetico.

Come si può vedere da questa espressione, l'unità di misura della tensione è ampere per metro ( A / m) o oersted ( E)

Pertanto, induzione magnetica il  e tensione H  sono le principali caratteristiche del campo magnetico e la permeabilità magnetica μ   r  - caratteristica magnetica della sostanza.

Magnetizzazione di ferromagneti

A seconda delle proprietà magnetiche, cioè della capacità di essere magnetizzate da un campo magnetico esterno, tutte le sostanze sono divise in diverse classi. Che sono caratterizzati da diversi valori di permeabilità magnetica relativa μ r e suscettività magnetica χ. La maggior parte delle sostanze lo sono diamagnetic  (χ \u003d -10 -8 ... -10 -7 e μ r< 1) и paramagneti (χ \u003d 10 -7 ... 10 -6 e μ r\u003e 1), sono in qualche modo meno comuni ferromagnets  (χ \u003d 10 3 ... 10 5 e μ r \u003e\u003e 1). Oltre a queste classi di magneti, ci sono molte altre classi di magneti: antiferromagneti, ferrimagnetti e altri, ma le loro proprietà appaiono solo in determinate condizioni.

Di particolare interesse per l'elettronica radio sono le sostanze ferromagnetiche. La principale differenza tra questa classe di sostanze è la dipendenza non lineare della magnetizzazione, in contrasto con le para- e le diamagnet che hanno una dipendenza lineare della magnetizzazione J  dalla tensione H  campo magnetico.

  Dipendenza dalla magnetizzazione J  ferromagnete da tensione H  campo magnetico.

Questo grafico mostra curva principale di magnetizzazione  ferromagnete. Inizialmente, la magnetizzazione J, in assenza di un campo magnetico (H \u003d 0), è zero. All'aumentare della tensione, la magnetizzazione del ferromagnete è piuttosto intensa, in quanto la sua suscettività magnetica e la sua permeabilità sono molto elevate. Tuttavia, quando si raggiunge una intensità di campo magnetico dell'ordine di H ≈ 100 A / m, l'incremento della magnetizzazione cessa, poiché viene raggiunto il punto di saturazione J NAS. Questo fenomeno si chiama saturazione magnetica. In questa modalità, la permeabilità magnetica dei ferromagneti diminuisce fortemente e tende all'unità con un ulteriore aumento dell'intensità del campo magnetico.

Isteresi dei ferromagneti

Un'altra caratteristica dei ferromagneti è la presenza, che è una proprietà fondamentale dei ferromagneti.

Per comprendere il processo di magnetizzazione di un ferromagnete, descriviamo la dipendenza dell'induzione il  dalla tensione H  campo magnetico, dove evidenziamo in rosso curva principale di magnetizzazione. Questa dipendenza è piuttosto vaga, poiché dipende dalla precedente magnetizzazione del ferromagnete.

Prelevare un campione di una sostanza ferromagnetica che non è stata magnetizzata (punto 0) e posizionarlo in un campo magnetico, tensione H  che iniziamo ad aumentare, cioè la dipendenza corrisponderà alla curva 0 – 1 fino al raggiungimento della saturazione magnetica (punto 1). Un ulteriore aumento della tensione non ha senso, perché la magnetizzazione J  praticamente non aumenta e l'induzione magnetica aumenta in proporzione alla tensione H. Se inizi a ridurre la tensione, allora la dipendenza B (H)  si adatterà alla curva 1 – 2 – 3 in questo caso, quando l'intensità del campo magnetico scende a zero (punto 2), l'induzione magnetica non scende a zero, ma sarà uguale a un certo valore B rChe si chiama induzione residuae la magnetizzazione avrà importanza J rdetto magnetizzazione residua.

Al fine di rimuovere la magnetizzazione residua e ridurre l'induzione residua B r a zero, è necessario creare un campo magnetico opposto al campo che ha causato la magnetizzazione e l'intensità del campo di smagnetizzazione dovrebbe essere N sdetto forza coercitiva.Con un ulteriore aumento dell'intensità del campo magnetico, che è opposta al campo iniziale, un ferromagnete viene saturato (punto 4).

Pertanto, quando un campo magnetico alternato viene applicato a un ferromagnete, la dipendenza dell'induzione dall'intensità corrisponderà a una curva 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 1 Che si chiama ciclo di isteresi. Ci possono essere molti di questi loop per un ferromagnete (curve tratteggiate), chiamato cicli privati.  Tuttavia, se la saturazione si verifica ai valori massimi del campo magnetico, allora risulta ciclo di isteresi massima  (curva solida).

Poiché la permeabilità magnetica μ r dei ferromagneti ha una dipendenza piuttosto complessa dall'intensità del campo magnetico, pertanto, due parametri di permeabilità magnetica sono normalizzati:

μ n - la permeabilità magnetica iniziale corrisponde alla tensione N \u003d 0;

μ max - la massima permeabilità magnetica si ottiene in un campo magnetico con l'avvicinamento della saturazione magnetica.

Pertanto, nei ferromagneti, i valori di B r, N s e μ n (μ max) sono le principali caratteristiche che influenzano la scelta della sostanza in un caso particolare.

Una teoria è buona, ma una teoria senza pratica è solo un tremito dell'aria.

Elemento capacitivo

Un esempio di un elemento capacitivo è un condensatore piatto: due piastre parallele situate a una piccola distanza l'una dall'altra.

Tensione applicata all'elemento capacitivo:

Quindi la corrente nell'elemento capacitivo:

ic \u003d Imsin (ωt + 900), I m \u003d U m / X c, dove X c \u003d 1 / (ω⋅C) è la capacità, misurata in ohm e dipende dalla frequenza.

1. La corrente nell'elemento capacitivo viene superata in fase dalla tensione applicata ad esso di 900.

2. L'elemento capacitivo ha una resistenza di corrente sinusoidale (alternata), il cui modulo X c è inversamente proporzionale alla frequenza.

3. La legge di Ohm vale per entrambi i valori di ampiezza della corrente e della tensione: \u003d Xc ⋅Im,

e per valori effettivi: Um \u003d XС ⋅IС.

Potenza istantanea:

p \u003d U⋅I sin2ωt.

La potenza istantanea sull'elemento capacitivo ha solo la componente variabile U⋅I⋅sin2ωt, che varia con la doppia frequenza (2ω).

La potenza cambia periodicamente in segno - positivo o negativo. Ciò significa che durante un quarto di trimestre, quando p\u003e 0, l'energia viene immagazzinata nell'elemento capacitivo (sotto forma di energia di campo elettrico) e negli altri periodi di un quarto, quando p< 0 , энергия возвращается в электрическую цепь.

Calcolo di un circuito elettrico non ramificato di una corrente sinusoidale.

Potenza nei circuiti di corrente sinusoidale lineare

Esistono tre tipi di alimentazione nei circuiti di corrente sinusoidale lineare:

attiva;

reattivi;

Potenza attiva  - questa è la potenza della conversione irreversibile di energia elettrica in altri tipi di energia negli elementi resistivi del circuito. Nelle fonti di energia elettrica, la potenza attiva P è calcolata dalla formula: P \u003d U ⋅ I ⋅ cos φ, dove φ è l'angolo di fase tra la corrente e la tensione.

Negli elementi resistivi, anche la potenza attiva è determinata dalla formula: P \u003d I2⋅R.

Lezione 4. Analisi e calcolo dei campi magnetici

Campo magnetico e sue caratteristiche.

Quando una corrente elettrica passa attraverso un conduttore, attorno a esso si forma un campo magnetico. Ha energia, che si manifesta sotto forma di forze elettromagnetiche che agiscono su cariche elettriche in movimento, cioè corrente elettrica. Un campo magnetico si forma solo attorno alle cariche elettriche in movimento e il suo effetto si estende anche solo alle cariche in movimento. I campi magnetici ed elettrici sono inestricabili e formano un singolo campo elettromagnetico. Qualsiasi cambiamento nel campo elettrico porta alla comparsa di un campo magnetico e, al contrario, qualsiasi cambiamento nel campo magnetico è accompagnato dalla comparsa di un campo elettrico.

Le principali caratteristiche del campo magnetico   sono induzione magnetica, flusso magnetico, permeabilità magnetica, intensità del campo magnetico.

Induzione magnetica.

L'intensità del campo magnetico, cioè la sua capacità di eseguire lavori, è determinata da un valore chiamato induzione magnetica B.   Più forte è il campo magnetico, maggiore è l'induzione che ha. ie induzione magnetica è una forza caratteristica di un campo magnetico. ilpuò essere caratterizzato dalla densità delle linee magnetiche di forza, ovvero dal numero di linee di forza che passano attraverso un'area unitaria situata perpendicolare al campo magnetico. Distingue tra campi magnetici omogenei e disomogenei. In un campo magnetico uniforme, l'induzione magnetica in ciascun punto del campo ha lo stesso valore e direzione. Il campo nel traferro tra i poli opposti di un magnete o di un elettromagnete può essere considerato uniforme. L'unità di misura dell'induzione magnetica è tesla (T); 1 T \u003d 1 Wb / m 2.

Flusso magnetico   o il flusso del vettore di induzione magnetica attraverso il pad S è la quantità

dove f è il flusso magnetico, Wb;

B - induzione magnetica, T;

S - area piana, m 2;

α è l'angolo tra la direzione della normale n  al sito e alla direzione di induzione il;

Bn - proiezione vettoriale il  alla normalità n.

Unità SI del flusso magnetico   - weber (Wb),   ha la dimensione V * s (volt-secondo). L'unità di misura dell'induzione magnetica è tesla (T); 1 T \u003d 1 Wb / m 2.

permeabilità   è una quantità fisica che caratterizza le proprietà magnetiche di una sostanza. permeabilità   mostra quante volte permeabilità magnetica assoluta  questo materiale di più costante magnetica.  Numericamente uguale al rapporto permeabilità magnetica assoluta μ a  a costante magnetica μ 0  (μ \u003d μ a / μ 0).

Il cambiamento nella forza di interazione tra i conduttori con la corrente è dovuto a un cambiamento nell'intensità del campo magnetico causato dalla dimensione, dalla forma dei fili, nonché dalle proprietà magnetiche della sostanza situata tra i fili.

A seconda delle proprietà del mezzo, il valore di μ può essere maggiore rispetto al vuoto (μ\u003e 1) o inferiore (μ<1). Магнитная проницаемость воздуха и большинства веществ, за исключением ферромагнитных материалов, близка к единице, поэтому для них μ а ≈ μ 0 = 4л 10 -7 Г/м.

Intensità del campo magnetico . La quantità vettoriale, che è una caratteristica quantitativa del campo magnetico. Tensione N   indipendente dalle proprietà magnetiche del mezzo. Induzione magnetica e tensione sono correlate da

H \u003d B / m a \u003d B / (mm ®)

Pertanto, in un mezzo con costante permeabilità magnetica, l'induzione di un campo magnetico è proporzionale alla sua intensità. L'intensità del campo magnetico è misurata in ampere per metro (A / m).

Il campo magnetico di un conduttore con corrente.

Quando la corrente fluisce attraverso un conduttore rettilineo, attorno ad esso sorge un campo magnetico. Le linee magnetiche di forza di questo campo si trovano su cerchi concentrici, al centro del quale è presente un conduttore con corrente. La direzione del campo magnetico attorno al conduttore di corrente è sempre in stretta conformità con la direzione della corrente che passa attraverso il conduttore. La direzione delle linee magnetiche di forza può essere determinata da la regola del gimlet.   È formulato come segue. Se il movimento traslazionale del gimlet è combinato con la direzione della corrente nel conduttore, la direzione di rotazione della sua maniglia indicherà la direzione delle linee del campo magnetico attorno al conduttore. Ad esempio, se la corrente passa attraverso il conduttore nella direzione da noi oltre il piano, il campo magnetico che sorge attorno a questo conduttore viene diretto in senso orario. Se la corrente passa attraverso il conduttore verso di noi, il campo magnetico attorno al conduttore viene diretto in senso antiorario. Maggiore è la corrente che passa attraverso il conduttore, più forte è il campo magnetico che sorge attorno ad esso. Quando la direzione corrente cambia, anche il campo magnetico cambia direzione.

Induzione elettromagnetica - Questo è il fenomeno dell'apparizione della corrente in un conduttore chiuso, quando un flusso magnetico lo attraversa.

Legge dell'induzione elettromagnetica (M. Faraday Law)

La forza elettromotrice indotta nel circuito conduttivo è uguale alla velocità di variazione del flusso magnetico che aderisce a questo circuito.

In una bobina che ha n  turni, l'EMF totale dipende dal numero di turni n:

La direzione dell'EMF è determinata da regola della mano destra: la mano destra è posizionata in modo tale che le linee magnetiche entrino nel palmo, il pollice piegato ad angolo retto si combina con la direzione della velocità; quindi quattro dita estese mostreranno la direzione dell'EMF.

La regola di Lenz

La corrente di induzione che sorge in un circuito chiuso con il suo campo magnetico contrasta la variazione del flusso magnetico da cui è causata.

Circuiti magnetici

Quando calcolano magneti permanenti, elettromagneti, trasformatori, macchine elettriche, relè, amplificatori magnetici, contatori elettrici e altri dispositivi, usano il concetto circuito magnetico .

Vengono chiamate sostanze che possono essere magnetizzate dai magneti.  termine magneticosi applica a tutte le sostanze quando si considerano le loro proprietà magnetiche.

Sostanze per le quali permeabilità magnetica  inferiore all'unità µ<1, называются diamagnetico o diamagnetico  (bismuto, acqua, idrogeno, rame, vetro), sostanze con μ\u003e 1 - paramagnetico oparamagneti (ossigeno, platino, tungsteno, alluminio) e sostanze in cui μ \u003e\u003e 1 - ferromagnets  (ferro, cobalto, ghisa, nichel).

La diamagnetica, come i paramagneti, ha una dipendenza B (H)   (curva di magnetizzazione) è lineare, la differenza è solo nell'angolo del grafico.

La curva di magnetizzazione mostra la relazione tra induzione magnetica e intensità del campo magnetico. Nei ferromagneti, questa connessione è essenzialmente non lineare. L'induzione del campo in un ferromagnete magnetizzato prima aumenta rapidamente con l'aumentare dell'intensità del campo magnetico esterno. Quindi la crescita dell'induzione del campo rallenta.

Circuito magnetico   chiamata sequenza di magneti attraverso cui passa il flusso magnetico.

Nei calcoli circuiti magnetici  Viene utilizzata un'analogia formale quasi completa con i circuiti elettrici.

Un simile apparato matematico è anche presente legge di Ohm , kirchhoff governa  e altri termini e modelli.

Il circuito magnetico e l'apparato matematico associato vengono utilizzati per calcolare trasformatori, macchine elettriche, amplificatori magnetici, ecc.

Se il flusso magnetico viene eccitato nel circuito magnetico da magneti permanenti, tale circuito viene chiamato polarizzato.

Un circuito magnetico senza magneti permanenti è chiamato neutro. Il flusso magnetico al suo interno è eccitato da una corrente che scorre negli avvolgimenti, coprendone una parte o tutta.

A seconda della natura della corrente di eccitazione, si distingue un circuito magnetico di flussi magnetici costanti, variabili e pulsati.

Circuiti magnetici a corrente costante

Per la sezione del circuito magnetico

F \u003d BS,

dove f è il flusso magnetico, Wb;

B - induzione magnetica, T;

S è la sezione trasversale della trama m 2.

Caduta di tensione magnetica  sulla sezione della lunghezza del circuito magnetico l  uguale al prodotto del flusso magnetico e della trama della resistenza magnetica R M.

U M \u003d H l\u003d FR M,

dove H è l'intensità del campo magnetico, A;

l  - la lunghezza media della trama, m;

R M - la resistenza magnetica della trama, 1 / GN.

Resistenza magnetica di un sito

R M \u003d l/ (µ r µ 0 S),

dove µ r è la permeabilità magnetica relativa del sito del materiale;

µ 0 \u003d 4π 10 -7 - costante magnetica, GN / m

esempio. Determinare la resistenza magnetica della lunghezza del circuito l\u003d 0,1 me sezione trasversale S \u003d 0,01 m 2 se µ r \u003d 5000.

  1 / GN

Magnetomotive Force (MDS)

dove F è la forza magnetomotrice, A

I è la corrente nell'avvolgimento, A;

w è il numero di giri dell'avvolgimento.

Legge di Ohm per il circuito magnetico

Il flusso magnetico per una sezione del circuito è direttamente proporzionale alla tensione magnetica in questa sezione.

F \u003d U m / R m

La prima legge di Kirchhoff per il circuito magnetico

La somma algebrica dei flussi magnetici nel nodo del circuito magnetico è zero

.

La seconda legge di Kirchhoff per il circuito magnetico

La somma algebrica delle gocce di sollecitazione magnetica lungo un circuito chiuso è uguale alla somma algebrica MDS agire nel circuito

.

Conferenza 5. Macchine elettriche e dispositivi elettromagnetici

Auto elettrica   - un dispositivo elettromagnetico costituito da uno statore e un rotore e che converte l'energia meccanica in energia elettrica (generatori) o elettrica in energia meccanica (motori elettrici).

Il principio di funzionamento delle macchine elettriche si basa sulle leggi dell'induzione elettromagnetica, Ampere e sul fenomeno di un campo magnetico rotante.

Secondo la legge dell'induzione elettromagnetica, scoperta da M. Faraday nel 1831, un EMF E viene indotto in un conduttore posizionato in un campo magnetico e che si muove rispetto ad esso con una velocità V, la cui direzione è determinata dalla regola del gimlet o dalla regola della mano destra.

Secondo la legge di Ampere, un conduttore con corrente I posto in un campo magnetico è influenzato da una forza, la cui direzione è determinata dalla regola del gimlet o dalla regola della mano sinistra.

Macchine DC

La macchina DC ha tre parti principali: induttore, ancora e collettore.

induttore   - la parte esterna fissa della macchina, progettata per creare un flusso magnetico F. L'induttore è un cilindro cavo in acciaio fuso a cui sono fissati i poli dall'interno - elettromagneti alimentati da corrente continua.

ancora   - l'interno rotante della macchina. È costituito da un nucleo cilindrico in acciaio e da un avvolgimento di un filo di rame isolato, in cui, quando è attraversato da un flusso magnetico, viene creato Φ. d. a. E. Un collettore è fissato su un albero con un'ancora, il cui scopo è la rettifica meccanica della variabile sinusoidale e. d. a. (creato nei conduttori dell'avvolgimento rotante dell'armatura) a una tensione di intensità e direzione costante fornita al circuito esterno con l'aiuto di spazzole applicate al collettore.

collettore   è la parte più difficile di una macchina DC. In ciascuna sezione dell'avvolgimento dell'indotto viene creata una variabile sinusoidale e. d. a. Grazie collezionista e. d. a. la macchina E, rimossa nel circuito esterno attraverso le spazzole, risulta essere costante in grandezza e direzione.

E. g. Con. Le macchine a corrente continua sono proporzionali al flusso magnetico dell'induttore e alla velocità di rotazione dell'armatura.

Tipi di macchine a corrente continua secondo lo schema di eccitazione

Il circuito di eccitazione è chiamato circuito di potenza dell'avvolgimento dell'induttore. Il circuito di eccitazione determina le proprietà e le caratteristiche di base della macchina.

Secondo lo schema di eccitazione, le macchine DC sono divise in macchine con eccitazione indipendente e macchine autoeccitate .

In una macchina con eccitazione indipendente   L'avvolgimento dell'induttore è alimentato da una sorgente CC esterna. Un circuito con eccitazione indipendente (con indotto elettricamente non collegato e circuiti induttori) viene usato relativamente raramente. In genere, nelle macchine a corrente continua, sia i generatori che i motori, i circuiti dell'indotto e dell'indotto sono collegati elettricamente. In questo caso, i generatori si autoeccitano: l'avvolgimento dell'induttore è alimentato dalla corrente di armatura della stessa macchina.

A seconda del circuito in cui gli avvolgimenti dell'armatura e dell'induttore sono collegati elettricamente, distinguere tre tipi di macchine DC,   avendo nel generatore e nella modalità motore caratteristiche sostanzialmente diverse e conseguentemente diversi campi di applicazione: macchine con eccitazione parallela (shunt); macchine ad eccitazione sequenziale (seriale) e macchine ad eccitazione mista (composto).

il macchina di eccitazione parallela   l'avvolgimento di campo è collegato in parallelo all'armatura (rispetto al circuito esterno) e nella macchina eccitazione sequenziale   - in sequenza. Macchina per eccitazione mista ha un avvolgimento di campo parallelo e sequenziale e di solito il principale è un avvolgimento parallelo.

auto-eccitazione   nei generatori DC, si basa sull'uso del fenomeno dell'isteresi nei poli d'acciaio di un induttore.

Schema di eccitazione indipendente

Circuito di azionamento parallelo

Circuito di eccitazione serie

Caratteristiche meccaniche delle macchine a corrente continua

Motore eccitato serie

Motore di azionamento parallelo

Motore ad eccitazione mista

Applicazioni per macchine DC

Sebbene l'elettrificazione moderna sia eseguita principalmente da corrente alternata trifase, le macchine a corrente continua, specialmente in modalità motore, hanno un'applicazione abbastanza ampia.

I generatori vengono spesso utilizzati nei convertitori motore-generatore per produrre corrente continua da corrente alternata allo scopo di alimentare motori a corrente continua e per altre esigenze in condizioni di fabbrica e di laboratorio.

I generatori vengono utilizzati anche sulle locomotive diesel delle principali ferrovie, sulle navi, per la saldatura elettrica a corrente continua, per l'illuminazione dei treni, come eccitatori di macchine sincrone, ecc.

Generatori di bassa tensione di piccole dimensioni (6-12 e 28 Volt) sono ampiamente utilizzati per l'illuminazione e la ricarica di batterie su aeroplani e automobili di ogni tipo.

In alcuni casi, per esigenze speciali, le macchine a corrente continua con magneti permanenti di bassissima potenza sono utilizzate come tachogeneratori (per misurare la velocità di rotazione delle macchine), come induttore per i test di isolamento, nelle macchine di accensione in attività esplosive, ecc.

I motori a corrente continua hanno buone prestazioni, hanno la capacità di controllare facilmente le velocità di rotazione su una vasta gamma, ma presentano gravi inconvenienti rispetto ai motori a corrente alternata: la necessità di una sorgente di corrente continua, complessità strutturale e costi più elevati, la necessità di una supervisione costante dovuta a disponibilità del collezionista.

I motori di serie sono più ampiamente utilizzati rispetto ai motori di derivazione. Un motore di azionamento in serie è il principale tipo di motore di trazione. Ha una grande coppia di spunto (proporzionale al quadrato della forza attuale). Il motore si adatta automaticamente al profilo della pista, modificando la velocità di conseguenza, che è essenziale per il motore di trazione. I tram di tutto il mondo funzionano con motori CC seriali.

I motori ad eccitazione seriale sono ampiamente utilizzati nelle ferrovie elettrificate suburbane e di linea principale, in metropolitana, nelle fabbriche elettrificate e nel trasporto di mine, in auto elettriche, ecc.

I motori ad eccitazione mista (con prevalenza di avvolgimenti sequenziali) sono utilizzati nei filobus e sulle principali ferrovie elettrificate con frenata rigenerativa, cioè con il trasferimento di energia alla rete sulle pendenze.

Vengono utilizzati motori con eccitazione parallela invece di quelli asincroni e sincroni in cui è richiesto un controllo regolare della velocità su una vasta gamma, ad esempio in potenti laminatoi, nell'industria tessile, ecc.

Gli impianti di costruzione di macchine elettriche producono molti tipi di macchine a corrente continua con una vasta gamma di potenza, tensione e velocità di rotazione, in una versione aperta, protetta, chiusa e antideflagrante.

Motori elettrici asincroni e sincroni (macchine)

Intensità del campo magnetico. Legge attuale completa

Il concetto di intensità del campo magnetico si basa su un'analogia formale dei campi di cariche immobili e corpi magnetizzati immobili. Una simile analogia è spesso molto utile, perché consente di trasferire alla teoria dei metodi del campo magnetico sviluppati per i campi elettrostatici. Il campo magnetico è stato originariamente introdotto nella forma della legge di Coulomb attraverso il concetto di massa magnetica, simile a una carica elettrica, come la forza meccanica di interazione di masse magnetiche a due punti in un mezzo omogeneo, che è proporzionale al prodotto di queste masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro. Per quantificare il campo magnetico, è possibile utilizzare la forza meccanica che agisce sul polo positivo del magnete di prova nel punto in cui si trova nello spazio. L'intensità del campo magnetico è il rapporto tra la forza meccanica che agisce sul polo positivo del magnete di prova e la sua massa magnetica o la forza meccanica che agisce sul polo positivo del magnete di prova della massa dell'unità in un determinato punto del campo. La tensione è rappresentata dal vettore H avente la direzione del vettore della forza meccanica f. Tali linee sono chiamate linee di tensione o linee di forza. Il concetto di tubo a campo magnetico può anche essere introdotto allo stesso modo del flusso magnetico. Le linee di forza, in contrasto con le linee di induzione del campo magnetico, iniziano su masse magnetiche positive e finiscono su negative, cioè vengono interrotte. Per un mezzo isotropico, esiste una relazione tra induzione e intensità del campo magnetico. Quando una sostanza viene collocata in un campo magnetico, in essa si verificano i processi di orientamento di varie strutture con un momento magnetico dipolo. Quindi gli elettroni, muovendosi in orbite, formano correnti elementari e i corrispondenti campi magnetici o dipoli magnetici fig. Inoltre, gli elettroni creano un momento magnetico dovuto alla rotazione attorno al proprio asse, chiamato momento magnetico di rotazione. Un dipolo magnetico può essere caratterizzato da un vettore di momento magnetico, numericamente uguale al prodotto della corrente elementare dall'area del circuito delimitata da questa corrente nello spazio. Il vettore di magnetizzazione coincide con la direzione del vettore di tensione ed è associato ad esso da una dipendenza lineare. Il coefficiente adimensionale k è chiamato suscettività magnetica della sostanza. Per un campo magnetico esistente in un determinato mezzo, l'induzione magnetica può essere rappresentata come la somma di due componenti, l'induzione B 0 corrispondente al vuoto e l'induzione aggiuntiva B n creata dalla magnetizzazione della sostanza. A seconda del valore di m, tutte le sostanze sono divise in paramagnetico diamagnetico e ferromagnetico. Ad esempio, nel platino, la permeabilità magnetica relativa è 1. La determinazione dell'intensità del campo magnetico attraverso forze e masse magnetiche non è del tutto adeguata al quadro fisico dei fenomeni in un campo magnetico, t. In pratica, è più conveniente usare fenomeni che interconnettono una corrente elettrica e un campo magnetico. Lascia che un certo punto di massa magnetica m si sposti lungo un percorso arbitrario dal punto A al punto B del campo magnetico Fig. Il lavoro di spostamento della massa m lungo il percorso AB è uguale a. In questa espressione, l'integrale lineare del vettore del campo magnetico preso lungo un percorso AB è chiamato forza magnetomotrice MDS F, che agisce lungo questo percorso. Consideriamo ora il movimento della massa magnetica m lungo un percorso chiuso nel campo magnetico di una bobina con un valore costante di corrente i. In primo luogo, supponiamo che vi sia solo un effetto dal lato del campo della bobina sulla massa m fig. Se la massa magnetica m si muove lungo il contorno mostrato nella figura, allora la bobina attraverserà tutte le linee di induzione che emanano da essa e il lavoro di spostamento, tenendo conto del fatto che il flusso magnetico totale della massa mossa è numericamente uguale al suo valore, sarà uguale a. Tuttavia, in questo caso può essere considerato separatamente, per ogni turno. Quindi la somma algebrica di tutte le correnti coperte dal ciclo di integrazione apparirà sul lato destro dell'espressione 8. L'integrale lineare del vettore del campo magnetico preso su un circuito chiuso è uguale alla corrente elettrica totale totale che passa attraverso la superficie delimitata da questo circuito o MDS lungo un circuito chiuso è uguale alla corrente totale coperta da questa corrente. La legge della corrente totale è una delle leggi più importanti, stabilendo una connessione inestricabile tra corrente elettrica e campo magnetico. Ne consegue che qualsiasi linea magnetica copre necessariamente una corrente elettrica e, al contrario, una corrente elettrica è sempre circondata da un campo magnetico. Inoltre, i magneti permanenti non fanno eccezione a questa legge, poiché le linee magnetiche in esse contenute sono create da correnti microscopiche elementari, anch'esse incluse nella parte destra dell'espressione 9. La transizione del flusso magnetico da un mezzo all'altro è accompagnata da alcuni fenomeni all'interfaccia tra questi media. Lasciare passare il flusso magnetico da un mezzo con permeabilità magnetica m 1 a un mezzo con permeabilità magnetica m 2 fig. Ma il flusso magnetico per un mezzo isotropico può essere rappresentato attraverso l'induzione nella forma. In un mezzo isotropico, i vettori di induzione e intensità del campo magnetico coincidono nella direzione, pertanto gli angoli con i normali ai vettori H 1 e H 2 saranno gli stessi dei vettori B 1 e B 2 in Fig. Selezioniamo un contorno rettangolare chiuso abcd vicino all'interfaccia in modo tale che i suoi lati opposti di lunghezza 1 siano posizionati su supporti diversi a una distanza infinitesimale dal confine di Fig. Troviamo l'integrale lineare del vettore dell'intensità di campo lungo questo circuito e, secondo la legge della corrente totale, lo impostiamo a zero, poiché non c'è corrente elettrica all'interno del circuito:. Se dividiamo l'espressione 10 nell'espressione 11, otteniamo una relazione che collega gli angoli dei vettori con la permeabilità normale e magnetica. Sai che, secondo la mitologia relativistica, "il cristallismo gravitazionale è un fenomeno fisico associato alla deviazione dei raggi luminosi nel campo gravitazionale. Le lenti gravitazionali spiegano la formazione di più immagini dello stesso oggetto astronomico di quasar, galassie, quando un raggio di vista proviene da una sorgente a un osservatore un'altra galassia o un gruppo di galassie è l'obiettivo reale. In alcune immagini, la luminosità della sorgente originale aumenta. La differenza nelle scale dei fenomeni di reale distorsione delle immagini della galassia IR e deviazione mitica vicino alle stelle - 10 volte 11. Possiamo parlare dell'effetto della tensione superficiale sulla forma delle gocce, ma non si può parlare seriamente della forza della tensione superficiale, come causa delle maree oceaniche.La fisica essenziale trova una risposta al fenomeno osservato della distorsione delle immagini della galassia. Questo è il risultato del riscaldamento etere vicino alle galassie, cambiamenti nella sua densità e, di conseguenza, cambiamenti nella velocità della luce a distanze galattiche a causa della rifrazione della luce in etere di varie densità. La conferma della natura termica della distorsione delle immagini galattiche è una relazione diretta tra questa distorsione e l'emissione radio dello spazio, ovvero l'etere in questo luogo, lo spostamento dello spettro CMB della radiazione cosmica a microonde in questa direzione verso la regione ad alta frequenza. Maggiori informazioni nelle FAQ sulla fisica eterea. Michael Faraday, scopritore delle onde elettromagnetiche nell'aria. Karl Friedrich Gauss, sviluppatore della teoria del potenziale ritardato. Kirchhoff, scopritore delle leggi dell'ingegneria elettrica. Wilhelm Weber, scopritore delle leggi dell'elettromagnetismo. John Searle, inventore del convertitore di energia dell'etere magnetico. Emilie Lenz, scopritrice delle leggi dell'elettromagnetismo. Maxwell, creatore della teoria dell'elettromagnetismo eterico. Nikola Tesla, il geniale inventore del trasformatore. Marinov, lo scopritore dell'anisotropia della luce e di un campo magnetico scalare. Nikolaev, un ricercatore di un campo magnetico scalare. NOTIZIE DEL FORUM Cavalieri della teoria dell'etere. Kornilov ne ha scritto sulla sua pagina nel social network. Se ricordi, ho riportato un video che un giornalista britannico ha registrato nel centro di Odessa usando gli occhiali di Google. Un gruppo di stranieri di lingua inglese è apparso nella folla dei nazisti ucraini, uno dei quali ha detto al giornalista che questo gruppo è stato direttamente coinvolto in questi eventi in modo così aperto e dichiarato. E parlava vivacemente l'inglese, disse che era un cittadino di Israele e degli Stati Uniti. Secondo Kornilov, il suo messaggio è stato ricevuto con diffidenza. All'inizio mi dissero che avevo inventato tutto e che non c'erano video con gli israeliani. Quando finalmente ho presentato questo video, in cui il ragazzo si definisce chiaramente un cittadino israeliano, hanno iniziato a urlarmi: ora, Vladimir Kornilov ha deciso di tornare su questo argomento, in relazione al quale pubblica fotografie di misteriosi israeliani che hanno preso parte al massacro di Odessa sul suo Facebook. Uno di questi è un certo Gonen Siboni. Nella prima foto pubblicata da Kornilov, era a Odessa il 2 maggio. E sugli altri tre: è nella città della Palestina o è l'IDF? O perché questo combattente improvvisamente dimenticò l'inglese quando si rese conto di essere registrato? Lo stesso Siboni ha detto al giornalista che stava prendendo parte agli eventi! Alla fine, è stato dopo tutto che il servizio di sicurezza ucraino dell'Ucraina in seguito ha dichiarato che una strana sostanza chimica è stata utilizzata nella combustione dei russi a Odessa. È ragionevole al riguardo chiedere agli israeliani quali sostanze nelle loro boccette e bottiglie, giusto? E pensi che qualcuno abbia interrogato questo attivista? Lui stesso scrisse su VKontakte il 7 maggio: e su questo si calmò. Ed è silenzioso fino ad oggi. Sulla base di questo, si può sostenere che questa cometa è stata formata inizialmente da grandi corpi che raccolgono polvere, gas, neve. Il motivo principale della rotazione dei mulinelli sono i venti locali. E maggiore è la velocità dei venti, maggiore è la velocità di rotazione dei mulinelli e, di conseguenza, maggiore è la forza centrifuga dei mulinelli, a causa della quale aumenta il livello dell'acqua dei mari e degli oceani. E più bassa è la forza centrifuga dei mulinelli, più basso è il livello dell'acqua dei mari e degli oceani. La velocità delle correnti lungo il perimetro dei mari e degli oceani non è la stessa ovunque e dipende dalla profondità della costa. Nella parte bassa del mare, la velocità delle correnti aumenta e nella parte più profonda del mare diminuisce. Sulle coste diritte, dove le correnti non hanno velocità angolare, il livello dell'acqua non aumenta. Le acque del Golfo di Finlandia ruotano in senso antiorario, formando un vortice di ellisse. Ti sono molto grato per il tuo lavoro di illuminazione pubblica in generale e, in particolare, per ripubblicare. La questione è stata posta, per così dire, dagli scienziati sul periodo di origine della vita sulla Terra, e in particolare "abiogenesi" - l'emergere della vita dal materiale minerale, ispirato dalla mitologia biblica e l'illogicità delle persone deboli che pensano a se stesse come scienziati non è corretta a priori argomento - http: E non vi è alcuna opposizione: entrambi provengono dal fatto che l'esistenza dell'Universo è iniziata in un momento finale, concreto. Ciò è ora dimostrato dal "ufficiale", ma in realtà la scienza criminale, "allevamento" di simpletons, qualsiasi chiesa spudorata predica al riguardo. Infatti, secondo la logica reale, l'Universo, come l'universo in logica, è un oggetto speciale che include tutti gli altri, il che significa che non ha confini nel tempo e nello spazio. Gli antichi lo sapevano, sia in Egitto che in Grecia, ma anche in Cina e in India. Se è così, allora l'esistenza della vita nell'Universo è eterna. Non dura per sempre in un luogo particolare, ad esempio sulla Terra o in vitro. Bioinformazione genica sotto forma di DNA, RNA, ecc. I loro portatori sono comete. Questo, per inciso, era già stato effettivamente determinato dal nostro collega E. Ad esempio, i dinosauri rettili regnarono nel Mesozoico. Questo è solo perché era per queste creature che c'erano condizioni adatte allora. Quali rettili non ci sono in questo momento? Da coccodrilli e lucertole di monitoraggio dell'isola di Komodo a tartarughe, lucertole e serpenti. È solo che oggi occupano una nicchia modesta a causa del fatto che ora sono condizioni più confortevoli per altre forme di vita. Lo stesso vale per i mammiferi e la fioritura. Cosa, non erano nel mesozoico? Solo allora non c'era clima per loro. A proposito, solo i dementi possono credere che la Terra sia sorta 4,6 miliardi di anni fa, in base all '"età isotopica" delle rocce. Per le persone con logica, è chiaro che sono trascorsi 4,6 miliardi di anni dalla formazione di questo minerale solido da altri minerali, che per qualche ragione erano in scioglimento in quel momento. Ma non l'apparenza, la nascita di nulla o la mitica nuvola protoplanetaria. Ho già esposto il mio punto di vista su questo tema nel lavoro "L'origine del sole e dei pianeti" http: ci sono onde e buchi neri, pieni di ripieno.