+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

ЛИНИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ — это… Что такое ЛИНИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ?

ЛИНИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

линии, мысленно проведённые в магнитном поле так, что в любой точке поля вектор магнитной индукции направлен по касательной к Л. м. и., проходящей через эту точку. Л. м. и. поля пост. электрич. тока охватывают проводники с током и либо замкнуты, либо всюду плотно покрывают нек-рые замкнутые трубчатые поверхности.

Большой энциклопедический политехнический словарь. 2004.

  • ЛИНЗОВАЯ АНТЕННА
  • ЛИНИЯ

Смотреть что такое «ЛИНИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ» в других словарях:

  • Линии магнитной индукции — линии, касательные к которым направлены также как и вектор магнитной индукции в данной точке поля. Магнитные поля, так же как и электрические, можно изображать графически при помощи линий магнитной индукции. Через каждую точку магнитного поля… …   Википедия

  • трубка магнитной индукции

    — Область магнитного поля, ограниченная непрерывной поверхностью, образующими которой являются линии магнитной индукции …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • силовые линии — электрического и магнитного полей, линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением напряжённости электрического или соответственно магнитного поля; качественно характеризуют распределение электромагнитного поля в… …   Энциклопедический словарь

  • Силовые линии векторного поля — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей …   Википедия

  • Силовые линии —         линии, проведённые в каком либо силовом поле (электрическом, магнитном, гравитационном), касательные к которым в каждой точке пространства совпадают по направлению с вектором, характеризующим данное поле (напряжённостью электрического или …   Большая советская энциклопедия

  • СИЛОВЫЕ ЛИНИИ — линии, мысленно проведённые в к. л. силовом поле (электрич.. магнитном, тяготения) так, что в каждой точке поля направление касательной к линии совпадает с направлением напряжённости поля (магнитной индукции в случае магнитного поля). Через… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • путь прохождения магнитной силовой линии — линия магнитной индукции — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы линия магнитной индукции EN… …   Справочник технического переводчика

  • Средняя длина магнитной силовой линии образца — длина однородно намагниченного образца из того же магнитного материала, что и испытуемый образец, намагничиваемого одинаковой с последним напряженностью магнитного поля при одних и тех же значениях магнитной индукции, магнитодвижущей силы и… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Магнетизм — 1) Свойства магнитов. Наиболее характерное магнитное явление притяжение магнитом кусков железа известно со времен глубокой древности. Однако в Европе вплоть до XII столетия наблюдали это явление лишь с естественными магнитами, т. е. с кусками… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Магнитное поле —         силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом (См. Магнитный момент), независимо от состояния их движения. М. п. характеризуется вектором магнитной индукции В, который определяет:… …   Большая советская энциклопедия


Линии индукции магнитного поля это

§ 84. Линии индукции магнитного поля. Единица индукции

Линия, проведенная в магнитном поле так, что в любой ее точке касательная совпадает с вектором индукции ( и рис. 119, а) магнитного поля в этой точке, называется линией индукции магнитного поля. Чтобы получить картину линий индукции, надо большое число магнитных стрелок поместить в магнитное поле. Расположение стрелок и покажет форму линий индукции. В качестве таких стрелок берутся железные опилки, которые в магнитном поле намагничиваются и, взаимодействуя друг с другом, сцепляются своими концами, образуя цепочки, изображающие линии индукции. За направление линии индукции принято направление, которое показывает северный полюс магнитной стрелки в данном месте поля.

Поэтому вектор индукции в данной точке поля имеет направление, совпадающее с направлением линии индукции, проведенной через эту точку.


Рис. 119. Линии индукции магнитного поля

Линии индукции прямого проводника с током представляют концентрические окружности, расположенные в плоскостях, перпендикулярных направлению тока, причем центры всех этих окружностей находятся на оси проводника (см. рис.118, б). Их направление определяется по правилу буравчика. У магнитного поля прямого тока магнитных полюсов нет. Линии индукции, магнитного поля катушки с током внутри нее параллельны (см. рис. 119, б), а вне катушки не параллельны. Катушка с током имеет два магнитных полюса. Ее полярность, а следовательно, и направление линий индукции внутри катушки, определяется по правилу обхвата ее правой рукой (рис. 119, в): если взять катушку правой рукой так, чтобы четыре пальца указывали направление тока, то расположенный вдоль катушки большой палец укажет на конец катушки, который является северным магнитным полюсом,

а также покажет направление линий индукции внутри катушки. Магнитные поля катушки с током и постоянного магнита тождественны. Северный и южный полюсы существуют только парами – получить один полюс невозможно.

Как и в случае электростатического поля, через каждую точку пространства можно провести только одну линию индукции. Следовательно, эти линии нигде не пересекают друг друга. В отличие от линий напряженности электростатического поля (см. рис. 50) линии индукции магнитного поля являются замкнутыми линиями как магнитного поля тока, так и постоянного магнита (рис. 119, г). Замкнутость линий индукции указывает на то, что магнитное поле является вихревым. Они всегда охватывают тот ток или движущийся заряд, с которым связано магнитное поле. Некоторые из линий индукции замыкаются в непосредственной близости тока, другие – вдали от него, и тогда нам кажется, что они уходят обоими концами в бесконечность (см. рис. 119, б, г).

Условились линии индукции проводить так, чтобы число линий, проходящих через единицу площадки, перпендикулярной вектору индукции в данной точке, было равно величине индукции поля в этом месте. Магнитные спектры дают представление о распределении магнитной индукции по величине и направлению.

Исходя из формулы индукции, установим единицу измерения индукции магнитного поля в Международной системе единиц:


Рис. 120. К понятию тесла и измерение магнитометром индукции магнитного поля магнита

За единицу индукции магнитного поля тесла принята индукция такого однородного магнитного поля, в котором на прямолинейный проводник длиной в 1 м, с током 1 а, расположенный перпендикулярно к линиям индукции * , действует сила в 1 н (рис. 120, а). На рис. 120, б показано измерение магнитометром величины магнитного поля постоянного магнита.

* ( При таком условии сила будет максимальной.)

Индукция магнитного поля Земли невелика: у экватора около 32*10 -6 тл, у полюсов – 65*10 -6 тл, в районе Курской магнитной аномалии – 190*10 -6 тл. В настоящее время в лабораториях с помощью катушек получены магнитные поля с индукцией до 15 тл.


Рис. 121. Зависимость индукции магнитного поля тока от формы проводника

Зависит ли величина индукции магнитного поля тока от формы проводника? Между сторонами проводника, имеющего форму, как на рис. 121, а, поместим магнитную стрелку и проводник подключим к источнику тока. Наблюдаем большое отклонение стрелки. Сделав проводник прямолинейным (рис. 121, б) и расположив под ним магнитную стрелку, пропустим по нему ток, как и в первом случае. Заметим небольшое отклонение стрелки. Скрутим проводник, как показано на рис. 121, в; видим, что стрелка не отклоняется, т. е. у скрученного (бифилярного) проводника магнитного поля нет. Чем больше индукция магнитного поля, тем сильнее оно действует на магнитную стрелку. Из опытов делаем вывод: величина индукции магнитного поля тока зависит от формы проводника:

а> б, в =0. При прочих равных условиях величина индукции магнитного поля наибольшая у проводника в форме катушки.

Магнитное поле — составляющая электромагнитного поля, появляющаяся при наличии изменяющегося во времени электрического поля. Кроме того, магнитное поле может создаваться током заряженных частиц, либо магнитными моментами электронов в атомах (постоянные магниты).

Магни́тная инду́кция —векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля в данной точке пространства. Показывает, с какой силой магнитное поле действует назаряд , движущийся со скоростью.

Линиями магнитной индукции (силовыми линиями магнитного поля) называются линии, проведенные в магнитном поле так, что в каждой точке поля касательная к линии магнитной индукции совпадает с направлением вектора В в этой точке поля.

Линии магнитной индукции проще всего наблюдать с помощью мелких

Игольчатых железных опилок, которые намагничиваются в исследуемом поле и ведут себя подобно маленьким магнитным стрелкам (свободная магнитная стрелка разворачивается в магнитном поле так, чтобы ось стрелки, соединяющая ее южный полюс с северным, совпадала с направлением В).

Вид линий магнитной индукции простейших магнитных полей показан

на рис. Из рис. бг видно, что эти линии охватывают проводник с током, создающий поле. Вблизи проводника они лежат в плоскостях, перпендикулярных проводнику.

Направление линий индукции определяется поправилу буравчика: если ввинчивать буравчик по направлению вектора плотности тока в проводнике, то направление движения рукоятки буравчика укажет направление линий магнитной индукции.

Линии индукции магнитного по­ля

тока ни в каких точках не могут обрываться, т. е. ни начинаться, ни кончаться: они либо замкнуты (рис. б, в, г), либо бесконечно навиваются на некоторую поверхность, всюду плотно заполняя ее, но никогда не возвращаясь вторично в любую точку поверхности.

Теорема Гаусса для магнитной индукции

Поток вектора магнитной индукциичерез любую замкнутую поверхность равен нулю:

Это эквивалентно тому, что в природе не существует «магнитных зарядов» (монополей), которые создавали бы магнитное поле, как электрические заряды создают электрическое поле. Иными словами, теорема Гаусса для магнитной индукции показывает, что магнитное поле является

вихревым.

2 Закон Био- Савара – Лапласа

Пусть постоянный ток течёт по контуру γ, находящемуся в вакууме,— точка, в которой ищется поле, тогдаиндукциямагнитного поля в этой точке выражается интегралом (в системеСИ)

Направление перпендикулярнои, то есть перпендикулярно плоскости, в которой они лежат, и совпадает с касательной к линиимагнитной индукции. Это направление может быть найдено по правилу нахождения линий магнитной индукции (правилу правого винта): направление вращения головки винта дает направление, если поступательное движение буравчика соответствует направлению тока в элементе. Модуль вектораопределяется выражением (в системеСИ)

Векторный потенциалдаётся интегралом (в системеСИ)

Закон Био — Савара — Лапласа может быть получен из уравнений Максвелладля стационарного поля. При этом производные по времени равны 0, так что уравнения для поля в вакууме примут вид (в системеСГС)

где —плотность токав пространстве. При этом электрическое и магнитное поля оказываются независимыми. Воспользуемся векторным потенциалом для магнитного поля (в системеСГС):

Калибровочная инвариантностьуравнений позволяет наложить на векторный потенциал одно дополнительное условие:

Раскрывая двойной роторпоформуле векторного анализа, получим для векторного потенциала уравнение типауравнения Пуассона:

Его частное решение даётся интегралом, аналогичным ньютонову потенциалу:

Тогда магнитное поле определяется интегралом (в системе СГС)

аналогичным по форме закону Био — Савара — Лапласа. Это соответствие можно сделать точным, если воспользоваться обобщёнными функциямии записать пространственную плотность тока, соответствующую витку с током в пустом пространстве.Переходяот интегрирования по всему пространству к повторному интегралу вдоль витка и по ортогональным ему плоскостям и учитывая, что

получим закон Био — Савара — Лапласа для поля витка с током.

ЛИНИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ — линии, мысленно проведённые в магнитном поле так, что в любой точке поля вектор магнитной индукции направлен по касательной к Л. м. и., проходящей через эту точку. Л. м. и. поля пост. электрич. тока охватывают проводники с током и либо замкнуты,… … Большой энциклопедический политехнический словарь

трубка магнитной индукции — Область магнитного поля, ограниченная непрерывной поверхностью, образующими которой являются линии магнитной индукции … Политехнический терминологический толковый словарь

силовые линии — электрического и магнитного полей, линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением напряжённости электрического или соответственно магнитного поля; качественно характеризуют распределение электромагнитного поля в… … Энциклопедический словарь

Силовые линии векторного поля — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия

Силовые линии — линии, проведённые в каком либо силовом поле (электрическом, магнитном, гравитационном), касательные к которым в каждой точке пространства совпадают по направлению с вектором, характеризующим данное поле (напряжённостью электрического или … Большая советская энциклопедия

СИЛОВЫЕ ЛИНИИ — линии, мысленно проведённые в к. л. силовом поле (электрич.. магнитном, тяготения) так, что в каждой точке поля направление касательной к линии совпадает с направлением напряжённости поля (магнитной индукции в случае магнитного поля). Через… … Большой энциклопедический политехнический словарь

путь прохождения магнитной силовой линии — линия магнитной индукции — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы линия магнитной индукции EN… … Справочник технического переводчика

Средняя длина магнитной силовой линии образца — длина однородно намагниченного образца из того же магнитного материала, что и испытуемый образец, намагничиваемого одинаковой с последним напряженностью магнитного поля при одних и тех же значениях магнитной индукции, магнитодвижущей силы и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Магнетизм — 1) Свойства магнитов. Наиболее характерное магнитное явление притяжение магнитом кусков железа известно со времен глубокой древности. Однако в Европе вплоть до XII столетия наблюдали это явление лишь с естественными магнитами, т. е. с кусками… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Магнитное поле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом (См. Магнитный момент), независимо от состояния их движения. М. п. характеризуется вектором магнитной индукции В, который определяет:… … Большая советская энциклопедия

Линии магнитной индукции, теория и примеры

Определение и общие сведения о линиях магнитной индукции

Магнитное поле является силовым. Это означает, что магнитное поле векторное, и в его каждой точке на пробную частицу (в магнитном поле в качестве пробной частицы выступает пробный контур с током или магнитная стрелка) действует вектор силы. Следовательно, как и электрическое поле, магнитное поле можно изображать при помощи линий поля, которые называют линиями магнитной индукции. Все касательные к линиям магнитной индукции в каждой точке совпадают с направлением вектора индукции (). Через каждую точку магнитного поля можно провести линию магнитной индукции.

Так как вектор магнитной индукции в любой точке поля обладает определенным направлением, то и направление линии магнитной индукции является единственным. Это означает, что линии магнитной индукции не пересекаются. Направление линий магнитной индукции определено правилом правого винта. Которое говорит о том, что головка винта, который поворачивают по направлению тока, движется по направлению линии магнитной индукции.

Изображение линий магнитной индукции

Линии магнитной индукции изображают с такой плотностью, чтобы их количество (на единицу перпендикулярной им поверхности) было пропорционально величине магнитной индукции в рассматриваемой точке поля. Следовательно, изучая линии индукции, имеется возможность наглядного представления изменения магнитной индукции поля в пространстве (по величине и направлению).

Линии магнитной индукции можно увидеть, если провести эксперимент с железными опилками, которые намагничивают в рассматриваемом магнитном поле. Эти опилки ведут себя как малые магнитные стрелки. При реализации подобного эксперимента проводник с током пропускают через горизонтальную стеклянную пластинку (или лист картона), на нее насыпают некоторое количество опилок из железа. При встряхивании пластинки опилки выстраиваются в цепочки, форма которых соответствует линиям магнитного поля.

Линии магнитной индукции всегда являются замкнутыми (или уходят в бесконечность), не имеют начала и конца. Это имеет место для любого магнитного поля, порождаемого любым током. Векторные поля, которые имеют непрерывные линии, называют вихревыми. Магнитное поле является вихревым.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Магнитное действие тока. Вектор магнитной индукции. Магнитный поток.

Магнитное действие электрического тока

1820 г. X. Эрстед — датский физик, открыл магнитное дей­ствие тока. (Опыт: действие электрического тока на магнитную стрелку). 1820 г. А. Ампер — французский ученый, открыл механическое взаимо­действие токов и установил закон это­го взаимодействия.

Магнитное взаимодействие, как и электрическое, удобно рассматриватьвводя понятие магнитного поля:

  1. Магнитное поле порождается током, т. е. движущимися электрическими зарядами.
  2. Магнитное поле обнаруживается по дейст­вию на магнитную стрелку или на электрический ток (движущиеся электрические заряды).

Для двух параллельных бесконечно длинных проводников было установлено:

противоположно направленные токи отталкиваются,

однонаправленные токи притягиваются,

причем  , где k — коэффициент пропорциональности.

Отсюда устанавливается единица силы тока ампер в СИ: сила тока равна 1 А, если между отрезками двух бесконечных проводников по 1 м каждый, находящимися в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, действует сила магнитного взаимодействия 2.10 7Н.

В СИ удобно ввести магнитную проницаемость вакуума   .

Вектор  магнитной индукции.

Вектор  магнитной индукции (В) – аналог напряженности электрического поля. Основной силовой характеристикой маг­нитного поля является вектор магнитной индукции.

Направление этого вектора для поля прямого проводника с током и соленоида можно определить по пра­вилу буравчика: если направление поступательного движения буравчика (винта с правой нарезкой) совпадает с направлением тока, то направление вращения ручки буравчика покажет направление линий магнитной индукции. Вектор магнитной индукции направлен по касательной к линиям.

На практике удобно пользоваться следующим правилом: если большой палец правой руки направить по току, то направление обхвата тока остальными пальцами совпадет с направлением линий магнитной индукции.

 

 

Модуль вектора магнитной индукции

Магнитная индукция  В зависит от I и r, где r — расстояние от проводника с током  до исследуемой точки. Если расстояние от проводника много меньше его длины (т. е. рассматривать модель бесконечно длинного проводника), то,

где k — коэффициент пропорциональности. Подставляя эту формулу в уравнение для силы взаимодействия двух проводников с током, получим F=B .I.ℓ.

Отсюда  .

Таким образом, модуль вектора магнитной индукции есть отношение максималь­ной силы, действующей со стороны магнитного поля на участок проводника с током, к произведению силы тока на длину этого участка.

Единица измерения в СИ — тесла (Тл). Единица названа в честь сербского электротехника Н. Тесла.

Магнитный поток

Магнитный поток (поток линий магнитной индукции) через контур численно равен произведению модуля вектора магнитной индукции на площадь, ограниченную контуром, и на косинус угла между направлением вектора магнитной индукции и нормалью к поверхности, ограниченной этим контуром.

, где Вcosα представляет собой проекцию вектора В на нормаль к плоскости контура. Магнитный поток показывает, какое количество линий магнитной индукции пронизывает данный контур.

Единица магнитного потока в СИ — вебер (Вб). В честь немецкого физика В. Вебера.

Опыт показывает, что  линии магнитной индукции  всегда замкнуты, и полный магнитный поток через замкнутую поверхность равен нулю. Этот факт является следствием отсутствия магнитных зарядов в природе.

 

 

Линии магнитной индукции — Энциклопедия по машиностроению XXL

Линии магнитной индукции.  [c.179]

Линия, в любой точке которой вектор магнитной индукции В направлен по касательной, называется линией магнитной индукции.  [c.179]

Линии магнитной индукции магнитного поля прямого проводника с током представляют собой окружности, лежащие в плоскостях, перпендикулярных проводнику. Центры окружностей находятся на оси проводника.  [c.179]

Линии магнитной индукции 170 Линии напряженности 134 Лупа 274 Луч 226  [c.361]


Линии индукции, выходящие из объема, ограниченного данной поверхностью, дают положительный поток, а входящие в этот объем — отрицательный поток линии магнитной индукции всегда замкнуты, следовательно, для них должно выполняться условие неразрывности  [c.189]

Добавляя к уравнениям (62) уравнение неразрывности линий магнитной индукции (43)  [c.195]

Это уравнение тождественно уравнению вихря скорости в гидродинамике идеальной жидкости, которое означает, что линии вихря движутся вместе с жидкостью. Но в данном случае речь идет о линиях магнитного поля, которые оказываются жестко связанными с веществом — вмороженными , и если частицы жидкости движутся, то линии магнитной индукции перемещаются вместе с ними (частицы не могут пересечь линий индукции).  [c.196]

Из уравнения неразрывности линий магнитной индукции (43) имеем  [c.208]

Равномерное течение газа перед и за прямой магнитогазодинамической волной (с линиями магнитной индукции, перпендикулярными к направлению течения). Этот случай подробно рассматривается в 10.  [c.224]

Итак, скорость (166) распространения слабой магнитогазодинамической волны (слабого разрыва) в направлении, перпендикулярном к линиям магнитной индукции, превышает скорость звука и составляет  [c.233]

Непрерывность силовых линий магнитной индукции (теорема Гаусса)  [c.404]

Линией магнитной индукции магнитного поля является линия, которая в каждой своей точке касательна к вектору магнитной индукции. Эти линии не могут пересекаться и не имеют начала и конца они либо начинаются и кончаются в бесконечности, либо замкнуты.  [c.216]

Магнитной цепью называется последовательность областей пространства, через которые проходят линии магнитной индукции.  [c.217]

Легко установить направление вектора магнитной индукции в точке наблюдения, касательного линиям магнитной индукции, создаваемой точечным зарядом Zi в вакууме  [c.275]

Электромагнит. В конструкции многих электротехнических устройств входят магнитные цепи — совокупность ферромагнитных тел, через которые проходят и замыкаются силовые линии магнитной индукции. Неразветвленная магнитная цепь является основой  [c.329]

Пример 24.4. Электромагнит. В конструкции многих электротехнических устройств входят магнитные цепи — совокупность ферромагнитных тел, через которые проходят и замыкаются силовые линии магнитной индукции. Неразветвленная магнитная цепь является основой устройства с подвижным якорем — электромагнита, изображенного на рис. 24.3. Сердечник выполнен из стали в виде цилиндриче ского стержня сечением 3, якорь представляет собой пластинку массой т. Обмотка сердечника электромагнита, содержащая N витков, подключена к генератору напряжения с ЭДС, равной 8. Сопротивление цепи — К. Получим полную систему уравнений электромагнита и найдем силу, действующую на пластинку ( = 1 В, Л = О, 5 Ом, N = 125, 3 = 10 » м , длина средней линии магнитопроводов — сердечника и якоря — I = 30 см).  [c.243]


Результатом воздействия является сила, действующая на проводник с током и направленная перпендикулярно к току и линиям магнитной индукции.  [c.120]

Графически магнитное поле можно изобразить, если ввести представление о линиях магнитной индукции. Линиями магнитной индукции называются воображаемые линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора В в этих точках поля. Линии магнитной индукции замкнуты. Замкнутость линий магнитной индукции означает, что в природе отсутствуют свободные магнитные заряды (магнитные массы) (ср. линии напряженности электростатического поля (111.1.3.5°)).  [c.253]

Линии магнитной индукции проводятся с произвольной плотностью.  [c.253]

В отличие от кулоновских сил, которые являются центральными (111.1.2.3°), сила Ампера не является центральной. Она направлена перпендикулярно к линиям магнитной индукции.  [c.255]

На рис, П1.4.11 изображены линии магнитной индукции такого ноля и направления векторов В1 и Вг в различных  [c.257]

Во многих электротехнических устройствах (электрические машины, трансформаторы и др.) выделение теплоты за счет токов Фуко приводит к потерям энергии. Для их уменьшения сердечники трансформаторов (И 1.5.6.3°), магнитные цепи электрических машин и другие устройства изготовляют не сплошными, а из отдельных изолированных пластин, поверхности которых располагаются параллельно линиям магнитной индукции. Токи Фуко образуются в плоскостях, перпендикулярных к линиям магнитной индукции. Поэтому такое расположение пластин уменьшает потери энергии от токов Фуко.  [c.270]

Линии магнитной индукции 253  [c.571]

Из этого определения следует, что магнитную индукцию можно рассматривать как плотность магнитного потока в данной среде. Линией магнитной индукции, упоминаемой в определении, называется геометрическая линия, в любой точке которой вектор магнитной индукции В касателен к ней.  [c.141]

Вся совокупность линий магнитной индукции В, пронизывающих данную поверхность 5 (фиг. 106), называется магнитным потоком Ф-Из этого определения следует, что величина магнитного потока выражается формулой  [c.142]

Радиальное магнитное поле в воздушном зазоре можно получить, если наконечники полюсов магнита сделать цилиндрической формы и между ними поместить цилиндр из мягкого железа (фиг. 109). В этом случае линии магнитной индукции, вы ходя из полюсных наконечников перпендикулярно их поверхности, будут стремиться проникнуть в железный цилиндр по кратчайшему пути, л кратчайшим путем является направление по радиусу.  [c.148]

В соответствии с осевым принципом линии магнитной индукции двигателя пересекают воздушный зазор параллельно оси, а полюса двигателя — радиально.  [c.138]

Пример 1. Определить величину момента, действующего на рамку электродинамического ЧЭ, представленного на рис. 7. 15, а по следующим данным сечение магнитопровода по всей длине постоянно 5 = 9 мм магнитопровод изготовлен из стали Э41 сечение Sb воздушного зазора принять равным сечению магнитопровода общая длина средней линии магнитной индукции равна /,., = 66 мм общую активную длину дву.х сторон рамки принять равной / = 6 мм длина воздушного зазора 6 = 2,2 мм. Каждая катушка возбуждения содержит 4400 витков и по ним пропускается ток в 0,05 А, рамка имеет 800 витков, ток в рамке  [c.189]

Линии индукции магнитного поля, созданного катушкой с током, показаны на рисунке 185. Вектор магнитной индукции входит в катушку с той стороны, с какой направление тока в витках катушки представляется соответствующим ходу часовой стрелки.  [c.179]

ПРАВИЛО [буравчика если ввинчивать буравчик по направлению вектора плотности тока в проводнике, то направление движения рукоятки буравчика укажет направление линий магнитной индукции векторного многоугольника сумма нескольких векторов есть вектор, который изображается замыкающей стороной ломаной линии, составленной из слагаемых векторов, проведенных параллельным переносом Дюлонга и Пти молярная теплоемкость всех химически простых кристаллических твердых тел приблизительно равна 25,12 Дж/моль К) левой руки если расположить ладонь левой руки так, чтобы вектор индукции магнитного поля входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца совпадали с направлением электрического тока в проводнике, то отставленный большой палец укажет направление силы Ампера, действующей на проводник в ма1нитном поле Ленца индукционный ток всегда имеет такое направление, что ею  [c.262]


Для намагничивания таких изделий предложена схема, характерная для случая намагничивания в круговом соленоиде или то-роиде. На рнс. 4.19 представлено сечение полукольцевого изделия радиусом по оси I и радиусами трубы Ri и R2. Если такое изделие совместить с магнитопроводом аналогичной формы (рис. 4.18), линии магнитной индукции в рассматриваемой системе будут представлять собой окружности, коаксальные с осью изделия. Напряженность поля вдоль одной из этих линий радиуса I—г os а  [c.131]

МАГНИТНАЯ ЦЕПЬ — совокупность сред, содержащих ферромагнитные тела и образующих замкнутую цепь, в которой под воздействием магнитодвижущей силы образуется магпитпып поток. Линии магнитной индукции замыкаются вдоль М. ц.  [c.74]

При магнитопорошковЬм диагностировании создается магнитное поле рассеивания над дефектом. Это объясняется тем, что дефект, (представляющий собой полость, заполненную воздухом или другим немагнитным веществом, создает резкое локальное сопротивление магнитному потоку, вследствие чего линии магнитной индукции частично вытесняются из сечения намагничиваемого изделия, огибают дефект и часть их проходит через воздух. Над ними и над краями дефекта возникают магнитные полосы, создающие магнитное поле рассеивания. Магнитный порошок, рассеянный в магнитном поле, притянется к местам выхода и входа магнитных линий рассеяния как к полости магнита и зафиксирует наличие дефекта.  [c.170]

Магнитопорошковый метод осйован на обнаружении рассеяния магнитных полей вблизи несплошности с помощью магнитного порошка или суспензии. Намагниченные частицы порошка или суспензии располагаются вдоль линий магнитной индукции поля рассеяния в зоне дефекта. Для надежного выявления различно ориентированных дефектов применяют разные направления намагничивания.  [c.723]

Эффект Мейснера. В 1933 г. Мейснер и Оксенфельд [И] обнаружили, что если сверхпроводник охлаждать в магнитном поле до температуры ниже температуры перехода, то в точке перехода линии магнитной индукции В будут вытолкнуты из  [c.424]

Задача 2. В магнитном поле с индукцией 0,1 Тл расположен С1ержень длиной 1 м, который вращается перпендикулярно к направлению линий магнитной индукции. Ось вращения проходит через один из концов стержня. Определить поток магнитной индукции сквозь поверхность, которую образует стержень при каждом обороте.  [c.254]

Задача 4. Пучок однозарядных ионов неона, пройдя в электрическом поле ускоряющую разность потенциалов 10 кВ, влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно к линиям магнитной индукции. В магнитном поле ионы движутся по двум дугам окружностей, радиусы которых 14,5 см и 15,3 см. Найти массовые числа изотопов неопа (VI.4.1.2°).  [c.263]

Магнитная индукция в 1 в-сек1м есть такая индукция, при которой магнитный поток через поверхность в 1 м , расположенную в равномерном магнитном поле перпендикулярно к линиям магнитной индукции, равен 1 в-сек,  [c.140]


1 Магнитное поле. Магнитная индукция. Линии магнитной индукции. Графическое изображение магнитных полей. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Остроцкого – Гаусса.

Магнитное поле — составляющая электромагнитного поля, появляющаяся при наличии изменяющегося во времени электрического поля. Кроме того, магнитное поле может создаваться током заряженных частиц, либо магнитными моментами электронов в атомах (постоянные магниты).

Магни́тная инду́кция —векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля в данной точке пространства. Показывает, с какой силой магнитное поле действует назаряд , движущийся со скоростью.

Линиями магнитной индукции (силовыми линиями магнитного поля) называются линии, проведенные в магнитном поле так, что в каждой точке поля касательная к линии магнитной индукции совпадает с направлением вектора В в этой точке поля.

Линии магнитной индукции проще всего наблюдать с помощью мелких

Игольчатых железных опилок, которые намагничиваются в исследуемом поле и ведут себя подобно маленьким магнитным стрелкам (свободная магнитная стрелка разворачивается в магнитном поле так, чтобы ось стрелки, соединяющая ее южный полюс с северным, совпадала с направлением В).

Вид линий магнитной индукции простейших магнитных полей показан

на рис. Из рис. б г видно, что эти линии охватывают проводник с током, создающий поле. Вблизи проводника они лежат в плоскостях, перпендикулярных проводнику.

Направление линий индукции определяется поправилу буравчика: если ввинчивать буравчик по направлению вектора плотности тока в проводнике, то направление движения рукоятки буравчика укажет направление линий магнитной индукции.

Линии индукции магнитного по­ля

тока ни в каких точках не могут обрываться, т. е. ни начинаться, ни кончаться: они либо замкнуты (рис. б, в, г), либо бесконечно навиваются на некоторую поверхность, всюду плотно заполняя ее, но никогда не возвращаясь вторично в любую точку поверхности.

Теорема Гаусса для магнитной индукции

Поток вектора магнитной индукциичерез любую замкнутую поверхность равен нулю:

Это эквивалентно тому, что в природе не существует «магнитных зарядов» (монополей), которые создавали бы магнитное поле, как электрические заряды создают электрическое поле. Иными словами, теорема Гаусса для магнитной индукции показывает, что магнитное поле являетсявихревым.

2 Закон Био- Савара – Лапласа

Пусть постоянный ток течёт по контуру γ, находящемуся в вакууме,— точка, в которой ищется поле, тогдаиндукциямагнитного поля в этой точке выражается интегралом (в системеСИ)

Направление перпендикулярнои, то есть перпендикулярно плоскости, в которой они лежат, и совпадает с касательной к линиимагнитной индукции. Это направление может быть найдено по правилу нахождения линий магнитной индукции (правилу правого винта): направление вращения головки винта дает направление, если поступательное движение буравчика соответствует направлению тока в элементе. Модуль вектораопределяется выражением (в системеСИ)

Векторный потенциалдаётся интегралом (в системеСИ)

Закон Био — Савара — Лапласа может быть получен из уравнений Максвелладля стационарного поля. При этом производные по времени равны 0, так что уравнения для поля в вакууме примут вид (в системеСГС)

где —плотность токав пространстве. При этом электрическое и магнитное поля оказываются независимыми. Воспользуемся векторным потенциалом для магнитного поля (в системеСГС):

Калибровочная инвариантностьуравнений позволяет наложить на векторный потенциал одно дополнительное условие:

Раскрывая двойной роторпоформуле векторного анализа, получим для векторного потенциала уравнение типауравнения Пуассона:

Его частное решение даётся интегралом, аналогичным ньютонову потенциалу:

Тогда магнитное поле определяется интегралом (в системе СГС)

аналогичным по форме закону Био — Савара — Лапласа. Это соответствие можно сделать точным, если воспользоваться обобщёнными функциямии записать пространственную плотность тока, соответствующую витку с током в пустом пространстве.Переходяот интегрирования по всему пространству к повторному интегралу вдоль витка и по ортогональным ему плоскостям и учитывая, что

получим закон Био — Савара — Лапласа для поля витка с током.

Постоянный магнит. Магнитное поле. Линии индукции. Вектор

Постоянным магнитом называется тело, обладающее собственным постоянным магнитным полем. Классический школьный магнит — параллелепипед, каждая из половин которого выкрашена в свой цвет (синий и красный). Такое цветовое решение не случайно: для любого магнита характерно наличие двух полюсов (концов): южный (S, красный) и северный (N, синий).

Визуализируем (рис. 1):

Рис. 1. Магнит

В школе проводят эксперимент с магнитной стрелкой. Сама магнитная стрелка представляет собой малый магнит установленный на подставке с тонкой иголкой, которая позволяет стрелке свободно вращаться. Тогда, если установить несколько магнитных стрелок вокруг основного магнита, они будут ориентированы по-разному (рис. 2).

Рис. 2. Магнитная стрелка в поле постоянного магнита

Ориентация стрелок зависит от их положения относительно магнита и магнитного поля этого источника. Мы можем ввести гипотетические гладкие линии, которые проходят через магнитные стрелки вдоль острия стрелок (рис. 3).

Рис. 3. Визуализация магнитного поля

Данные гипотетические линии назовём линиями магнитной индукции. Линии магнитной индукции замкнуты внутри магнита. Договоримся, что они начинаются на северном полюсе магнита (N) и заканчиваются на южном (S) (рис. 4).

Рис. 4. Поле постоянного магнита

Линии магнитной индукции на рисунке обладают некоторой информативностью: чем больше плотность линий в единице площади, тем сильнее магнитное поле (рис. 5).

Рис. 5. Поле постоянного магнита (плотность)

Выберем одинаковые по площади прямоугольники (зелёный и розовый) в различных точках магнитного поля. Заметно, что количество линий и их «густота» в зелёном прямоугольнике выше, чем в розовом. Это значит, что магнитное поле в зелёном прямоугольнике сильнее, чем в розовом.

Для математического описания величины поля используется вектор магнитной индукции.

Поделиться ссылкой:

Молекулярные выражения: электричество и магнетизм

Индуктивность

Индуктивность — это свойство электрической цепи, с помощью которого изменяющееся магнитное поле создает электродвижущую силу или напряжение в этой цепи или в соседней цепи. Индуктивность также определяется как свойство электрической цепи, противодействующей любому изменению тока. В 1831 году английский ученый Майкл Фарадей обнаружил, что изменяющееся магнитное поле в цепи индуцирует ток в соседней цепи.Примерно в то же время это открытие независимо сделал американский ученый Джозеф Генри. Генерация электродвижущей силы и тока изменяющимся магнитным полем называется электромагнитной индукцией. Электрогенераторы работают по принципу индуктивности.

Силовые линии магнитного поля

Чтобы лучше понять индуктивность, полезно иметь представление о силовых линиях магнитного поля. Все магниты окружены магнитным полем, также называемым магнитным потоком.Магнитное поле можно представить как состоящее из силовых линий или силовых линий. Силы магнитного притяжения и отталкивания движутся по силовым линиям. Шаблон силовых линий магнитного поля можно увидеть в нашем интерактивном руководстве по Java Magnetic Field Lines.

Интерактивное учебное пособие по Java
Открытия Фарадея

Фарадей сделал свое открытие электромагнитной индукции в эксперименте с использованием двух катушек проволоки, намотанных вокруг противоположных сторон кольца из мягкого железа, аналогично экспериментальной установке на Рисунке 1 ниже.

Первая катушка справа прикреплена к батарее. Вторая катушка содержит компас, который действует как гальванометр для определения протекания тока. Когда переключатель замкнут, через первую катушку проходит ток, и железное кольцо намагничивается. Когда переключатель в первый раз замыкается, компас во второй катушке на мгновение отклоняется и немедленно возвращается в исходное положение. Отклонение компаса указывает на то, что возникла электродвижущая сила, заставившая на мгновение протекать ток во второй катушке.Фарадей также заметил, что при размыкании переключателя компас снова на мгновение отклоняется, но в противоположном направлении.

Фарадей знал, что катушка с проводом, по которой протекает электрический ток, создает магнитное поле. Поэтому он предположил, что изменяющееся магнитное поле индуцирует ток во второй катушке. Замыкание и размыкание переключателя вызывают изменение магнитного поля: расширение и сжатие соответственно. Вы можете провести эксперимент Фарадея в нашем интерактивном учебном пособии по Java Faraday’s Experiment.

Интерактивное учебное пособие по Java

Фарадей продемонстрировал, что его гипотеза верна, перемещая простой стержневой магнит назад и вперед внутри катушки. Он заметил, что ток индуцировался в катушке только во время движения магнита. Он также заметил, что в катушке индуцировался ток, когда катушка перемещалась рядом с неподвижным постоянным магнитом.Он обнаружил, что именно относительное движение между проводником и магнитным полем производит ток. Чтобы генерировать ток, либо проводник может перемещаться через поле, либо поле может проходить мимо проводника. Для возникновения электромагнитной индукции необходимо изменение магнитного потока. Проведите этот эксперимент в нашем 2-м экспериментальном интерактивном учебном пособии по Java Faraday’s 2nd Experiment.

Интерактивное учебное пособие по Java
Закон электромагнитной индукции Фарадея

Связь между изменением магнитного потока и индуцированной электродвижущей силой известна как закон электромагнитной индукции Фарадея:

Величина электромагнитной силы, индуцированной в цепи, пропорциональна скорости изменения магнитного потока, проходящего через цепь.

Математически закон Фарадея записывается как:

E = — (DF / Dt)

, где E — индуцированная электродвижущая сила в вольтах, DF — изменение магнитной силы в веберах, а Dt — количество времени в секундах, в течение которого происходит изменение магнитной силы.

Из приведенной выше формулы мы видим, что величина индуцированного напряжения определяется двумя факторами:

  1. Величина магнитного потока
    Чем больше количество силовых линий магнитного поля, пересекающих проводник, тем больше индуцированное напряжение.
  2. Скорость, с которой силовые линии магнитного поля пересекают проводник
    Чем быстрее силовые линии пересекают проводник или проводник пересекает силовые линии, тем больше индуцированное напряжение. Вы можете наблюдать это, изменяя скорость, с которой вы перемещаете магнит, в нашем 2-м экспериментальном интерактивном учебном пособии по Java Фарадея.
Закон Ленца

Знак минус в законе Фарадея указывает направление или полярность индуцированного напряжения.В 1833 году русский физик Генрих Ленц открыл взаимосвязи между силами, напряжениями и токами электромагнитной индукции. Закон Ленца гласит:

Индуцированная электродвижущая сила генерирует ток, который индуцирует противодействующее магнитное поле, которое противодействует магнитному полю, генерирующему ток.

Например, когда внешнее магнитное поле приближается к кольцевому проводнику, ток, который создается в кольце, будет индуцировать собственное магнитное поле, противоположное приближающемуся внешнему магнитному полю.С другой стороны, когда внешнее магнитное поле удаляется от кольца, индуцированное магнитное поле в кольце меняет направление на противоположное и противодействует изменению направления внешнего магнитного поля. Вы можете увидеть в действии закон Ленца в нашем интерактивном учебном пособии по Java «Закон Ленца».

Интерактивное учебное пособие по Java
Самоиндуктивность

Мы знаем, что ток, протекающий по проводнику, создает магнитное поле вокруг проводника.Когда ток увеличивается, уменьшается или меняет направление, магнитное поле изменяется. Магнитное поле расширяется, сжимается или меняет направление в ответ на изменения тока. Изменяющееся магнитное поле индуцирует дополнительную электродвижущую силу или напряжение в проводнике. Возникновение этого дополнительного напряжения называется самоиндукцией, потому что оно индуцируется внутри самого проводника. Направление самоиндуцированной электродвижущей силы или напряжения противоположно направлению тока, который его генерировал.Это соответствует закону Ленца, который можно выразить следующим образом:

Индуцированная электродвижущая сила (напряжение) в любой цепи всегда имеет направление, противоположное току, который его породил.

Эффект самоиндукции в цепи заключается в противодействии любому изменению тока, протекающего в цепи. Например, когда напряжение подается на цепь, ток начинает течь во всех частях цепи. Этот ток индуцирует вокруг себя магнитное поле.По мере расширения поля в цепи создается противодействующее напряжение, иногда называемое обратным напряжением. Это обратное напряжение вызывает протекание тока в направлении, противоположном направлению основного тока. Индуктивность на этом этапе препятствует нарастанию тока. Когда индуцированное магнитное поле становится устойчивым, оно перестает индуцировать обратное напряжение.

Когда ток в цепи отключается, индуцированное магнитное поле начинает разрушаться. Когда поле схлопывается, оно генерирует напряжение в том направлении, которое на мгновение продлевает основной ток.Когда индуцированное магнитное поле полностью схлопывается, индуцированное напряжение и ток прекращаются. Опять же, самоиндукция препятствует изменению тока. Он препятствует нарастанию тока и задерживает его пробой. Вы можете увидеть влияние самоиндукции на ток в нашем интерактивном руководстве по Java Self-Inductance.

Интерактивное учебное пособие по Java
Взаимная индуктивность

В эксперименте Фарадея с двумя катушками на кольце из проводящего железа он обнаружил, что изменяющееся магнитное поле в одной катушке индуцирует электродвижущую силу или напряжение во второй катушке.Это явление называется взаимной индуктивностью. Взаимная индуктивность возникает, когда изменяющееся магнитное поле в одной цепи индуцирует напряжение в соседней цепи.

В соответствии с законом Ленца направление индуцированной электродвижущей силы или напряжения противоположно направлению тока, который его генерировал. Снова глядя на эксперимент Фарадея ниже, мы обнаруживаем, что когда напряжение подается на катушку справа, в железном кольце индуцируется магнитное поле. По мере расширения поля во второй катушке слева генерируется напряжение.Это вторичное напряжение вызывает ток во второй катушке. Этот вторичный ток протекает в направлении, противоположном току в первой катушке. Когда индуцированное магнитное поле в кольце становится устойчивым, ток перестает течь во второй катушке.

Когда ток в первой катушке отключается, индуцированное магнитное поле в кольце начинает разрушаться. По мере того, как поле схлопывается, во второй катушке снова возникает напряжение.Результирующий ток во второй катушке имеет направление, противоположное ранее наведенному току. Когда магнитное поле в кольце полностью схлопывается, индуцированное напряжение и ток во вторичной катушке прекращаются. Вы можете провести этот эксперимент в нашем интерактивном учебном пособии по Java Faraday’s Experiment.

Интерактивное учебное пособие по Java
Катушки индуктивности

Дроссели — это электрические устройства, предназначенные для обеспечения индуктивности в цепи.Индуктор — это просто катушка с проволокой. Самоиндукция возникает в цепи, даже когда проводники абсолютно прямые. Однако самоиндукция в прямом проводе очень мала. Индуктивность намного более значительна, когда проводники скручены в спираль, потому что магнитное поле каждого витка катушки пересекает соседние витки катушки. Для увеличения индуктивности индуктор может иметь железный сердечник. Помещение железа внутрь катушки значительно увеличивает силу ее магнитных полей.

Факторы, влияющие на индуктивность катушки

На индуктивность катушки влияют три фактора:

  1. Количество витков в катушке
    Чем больше количество витков в катушке, тем больше индуктивность.Это верно, потому что чем больше витков в катушке, тем больше количество взаимодействий магнитного поля.
  2. Площадь сечения катушки
    Чем больше площадь поперечного сечения катушки, тем больше индуктивность. Этот фактор тесно связан с количеством витков в катушке. Он включает в себя учет расстояния между витками. Поскольку магнитное поле становится слабее по мере его движения, витки, которые расположены близко друг к другу, обеспечивают взаимодействие там, где поля наиболее сильны.
  3. Проницаемость керна
    Проницаемость относится к способности материала проводить магнитные силовые линии. Железо имеет гораздо большую проницаемость, чем воздух. Следовательно, катушка с железным сердечником имеет большую индуктивность, чем катушка с сердечником, содержащим только воздух.
Расчет наведенного напряжения в катушке

Закон Фарадея можно использовать для определения полной наведенной электродвижущей силы или напряжения в катушке.Предполагая, что витки катушки плотно намотаны, полное наведенное напряжение катушки можно рассчитать по следующей формуле:

E = — N (DF / Dt)

, где E — индуцированная электродвижущая сила в вольтах, N — количество витков в катушке, DF — изменение магнитной силы в веберах, а Dt — время в секундах, в течение которого происходит изменение магнитной силы.

Измерение индуктивности

Символ индуктивности — заглавная буква L в честь Генриха Ленца. Единицей измерения индуктивности является генри, названный в честь Джозефа Генри, сокращенно ч . Один ген индуктивности существует, когда один вольт электродвижущей силы индуцируется при изменении тока со скоростью один ампер в секунду. Математически это записывается как:

L = E / (DI / Dt)

, где L — индуктивность в генри, E — индуцированная электродвижущая сила в вольтах, DI — изменение тока в амперах, а Dt — время в секундах, в течение которого происходит изменение тока. .

Катушки индуктивности в последовательной цепи

Последовательная цепь — это цепь, в которой ток имеет только один путь. В последовательной цепи весь ток проходит через каждый из компонентов в цепи. Схема на рисунке 2 имеет три последовательно включенных индуктора.

Если катушки индуктивности экранированы или расположены достаточно далеко друг от друга, чтобы предотвратить взаимную индуктивность, общая индуктивность цепи является накопительной. Полная индуктивность такой цепи — это сумма всех индукторов в цепи.Поэтому для расчета общей индуктивности последовательной цепи используйте следующую формулу:

L T = L 1 + L 2 + L 3 . . .

, где L T — общая индуктивность в цепи, а L 1 через L 3 . . . — это номинальные значения индуктивности отдельных катушек индуктивности в цепи.

Используя эту формулу, общую индуктивность последовательной цепи на Рисунке 2 можно рассчитать следующим образом:

L T = 50 + 40 + 20

L T = 110 м h

Катушки индуктивности в параллельных цепях

Параллельная цепь — это цепь, в которой компоненты расположены так, что путь для тока разделен.Схема на Рисунке 3 имеет три параллельно включенных индуктора.

Параллельное подключение катушек индуктивности всегда снижает общую индуктивность цепи. Если индукторы экранированы или расположены достаточно далеко друг от друга, чтобы предотвратить взаимную индуктивность, общую индуктивность цепи можно рассчитать по следующей формуле:

L T = 1 ÷ (1 / L 1 + 1 / L 2 + 1 / L 3 ….)

, где L T — полная индуктивность в цепи, а L 1 через L 3 .. . — это номинальные значения индуктивности отдельных катушек индуктивности в цепи.

Используя эту формулу, общую индуктивность указанной выше параллельной цепи можно рассчитать следующим образом:

L T = 1 ÷ (1/5 + 1/15 + 1/30)

L T = 1 ÷ (0,2 + 0,066 + 0,033)

L T = 1 ÷ 0,299

L T = 3.344 мч

Индуктивное реактивное сопротивление

Эффект самоиндукции в катушке заключается в противодействии любому изменению тока, протекающего в катушке. Например, когда на катушку подается напряжение, в катушке начинает течь ток. Этот ток индуцирует вокруг себя магнитное поле. По мере расширения поля в катушке генерируется противодействующее напряжение, иногда называемое обратным напряжением. Это обратное напряжение противодействует основному току. Это противодействие протеканию тока называется индуктивным реактивным сопротивлением и измеряется в омах.

Величина индуктивного сопротивления в цепи зависит от частоты и величины переменного тока, а также величины индуктивности. Индуктивное сопротивление цепи можно рассчитать по следующей формуле:

X L = 2pfL

, где X L — индуктивное реактивное сопротивление в Ом, 2p — постоянная, полученная расчетным путем, которая обычно округляется до 6,28, f — частота приложенного переменного тока в герцах, а L — это постоянная. индуктивность цепи в генри.

Трансформаторы

Трансформаторы работают по принципу взаимной индуктивности. Трансформаторы используются для увеличения или уменьшения напряжений и токов переменного тока в цепях. Трансформатор обычно состоит из двух катушек провода, электрически изолированных друг от друга, намотанных на одном сердечнике. Одна катушка называется первичной катушкой; другой называется вторичной обмоткой. Первичная катушка — это входная катушка трансформатора, а вторичная катушка — это выходная катушка.Когда переменное напряжение подается на первичную катушку, оно вызывает изменяющееся магнитное поле в сердечнике. Взаимная индукция вызывает индуцирование напряжения во вторичной катушке.

Количество обмоток первичной и вторичной обмоток трансформатора определяет, как изменяется напряжение в цепи. Когда количество витков первичной катушки больше, чем количество вторичной катушки, индуцированное напряжение во вторичной катушке меньше, чем приложенное напряжение первичной катушки.Когда количество обмоток первичной обмотки меньше, чем количество обмоток вторичной обмотки, индуцированное напряжение во вторичной обмотке больше, чем приложенное напряжение первой обмотки. Если выходное напряжение трансформатора больше входного напряжения, он называется повышающим трансформатором. Если выходное напряжение трансформатора меньше входного напряжения, он называется понижающим трансформатором. Откройте для себя эффекты изменения входного напряжения и количества обмоток трансформатора в нашем интерактивном руководстве по Java Transformer.

Интерактивное учебное пособие по Java

Повышающий трансформатор увеличивает напряжение. Однако увеличение напряжения сопровождается уменьшением тока. Обратное верно для понижающего трансформатора. Понижающий трансформатор снижает напряжение, но увеличивает ток. Это свойство трансформаторов делает их очень полезными и выгодными для передачи электроэнергии на большие расстояния.Повышающие трансформаторы используются на электростанциях для выработки очень высоких напряжений. Уменьшается выходной ток, что значительно снижает потери мощности из-за сопротивления в линиях передачи. Когда мощность достигает потребителей, используются понижающие трансформаторы для снижения напряжения и увеличения тока до уровня, необходимого для потребительских приложений.

Применение индуктивности

Свойства индукторов делают их очень полезными в различных приложениях.Например, индукторы противодействуют любым изменениям тока. Следовательно, индукторы можно использовать для защиты цепей от скачков тока. Катушки индуктивности также используются для стабилизации постоянного тока и для регулирования или устранения переменного тока. Катушки индуктивности, используемые для устранения переменного тока выше определенной частоты, называются дросселями.

Генераторы

Одно из наиболее распространенных применений электромагнитной индуктивности — генерация электрического тока. Чтобы узнать, как работает генератор, посетите наш учебник по генераторам и двигателям .

Радиоприемники Катушки индуктивности

могут использоваться в цепях с конденсаторами для генерации и изоляции высокочастотных токов. Например, катушки индуктивности используются с конденсаторами в схемах настройки радиоприемников. На рисунке 4 переменный конденсатор подключен к схеме антенна-трансформатор. Передаваемые радиоволны вызывают прохождение индуцированного тока в антенне через первичную катушку индуктивности на землю.

Во вторичной катушке индуктивности индуцируется вторичный ток в противоположном направлении.Этот ток течет к конденсатору. Скачок тока в конденсаторе вызывает противодействующую электродвижущую силу. Эту противодействующую электродвижущую силу называют емкостным реактивным сопротивлением. Индуцированный поток тока через катушку также вызывает противодействующую электродвижущую силу. Это называется индуктивным реактивным сопротивлением. Таким образом, мы имеем в цепи как емкостное, так и индуктивное реактивное сопротивление.

На более высоких частотах индуктивное реактивное сопротивление больше, а емкостное реактивное сопротивление меньше. На более низких частотах все наоборот.Переменный конденсатор используется для выравнивания индуктивного и емкостного сопротивлений. Состояние, при котором реактивные сопротивления уравновешены, называется резонансом. Конкретная частота, которая изолирована выровненными реактивными сопротивлениями, называется резонансной частотой.

Радиосхема настраивается путем регулирования емкости переменного конденсатора для выравнивания индуктивного и емкостного реактивного сопротивления цепи для желаемой резонансной частоты или, другими словами, для настройки на желаемую радиостанцию.Наш интерактивный учебник по Java для радиоприемника демонстрирует, как катушки индуктивности и переменный конденсатор используются для настройки на радиочастоты.

Интерактивное учебное пособие по Java
Металлоискатели

Работа металлоискателя основана на принципе электромагнитной индукции. Металлоискатели содержат одну или несколько катушек индуктивности.Когда металл проходит через магнитное поле, создаваемое катушкой или катушками, это поле индуцирует электрические токи в металле. Эти токи называются вихревыми токами. Эти вихревые токи, в свою очередь, создают собственное магнитное поле, которое генерирует ток в детекторе, который питает сигнал, указывающий на присутствие металла. Наблюдайте за магнитными полями и вихревыми токами, генерируемыми металлоискателем, в нашем учебном пособии по металлоискателю для Java.

Интерактивное учебное пособие по Java

НАЗАД НА ДОМ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА И МАГНИТИЗМА

Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
© 1995-2021, автор — Майкл В. Дэвидсон и Государственный университет Флориды. Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения правообладателей. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми юридическими положениями и условиями, изложенными владельцами.
Этот веб-сайт поддерживается нашим

Команда разработчиков графики и веб-программирования
в сотрудничестве с оптической микроскопией в Национальной лаборатории сильного магнитного поля
.
Последнее изменение: пятница, 13 ноября 2015 г., 14:18
Счетчик доступа с 29 марта 1999 г .: 260734

K&J Magnetics — Глоссарий

Глоссарий магнитной терминологии

Air Gap — «Внешнее» расстояние от одного полюса магнита до другого через немагнитный материал (обычно воздух).

Анизотропный — Анизотропный материал имеет разные свойства в разных направлениях.Например, древесина с волокнами в одном направлении прочнее, чем в другом. Как и дерево, неодимовые магниты также анизотропны. Еще до намагничивания неодимовый магнит имеет «предпочтительное» направление намагничивания. См. Нашу статью Все о направлении намагничивания для получения дополнительной информации.

Неодимовые магниты изготавливаются с предпочтительным направлением намагничивания, которое нельзя изменить. Эти материалы либо производятся под воздействием сильных магнитных полей, либо прессуются определенным образом и могут намагничиваться только через предпочтительную ось.Магниты из спеченного неодима (железо-бор) и самарий-кобальта анизотропны.

Кривая B / H — Результат нанесения значения приложенного магнитного поля (H) в зависимости от достигнутой результирующей плотности потока (B). Эта кривая описывает свойства любого магнитного материала. Графическое объяснение можно найти здесь. BH max (Максимальное произведение энергии) — Максимальное произведение энергии в точке кривой B / H, имеющей наибольшую прочность, выраженное в MGOe (MegaGaussOersteds).При описании марки неодимового магнита это число обычно называют числом «N», как в магнитах класса N52.

На рисунке справа это область внутри рамки под кривой.

Br max (остаточная индукция) — Также называется «Остаточная индукция». Плотность потока «. Магнитная индукция, остающаяся в насыщенном магнитном материале после намагничивающее поле было удалено. Это точка, в которой петля гистерезиса пересекает ось B при нулевой силе намагничивания, и представляет собой максимальный выходной поток от данного материала магнита.По определению, эта точка возникает при нулевом воздушном зазоре, и поэтому ее нельзя увидеть при практическом использовании магнитных материалов.

C.G.S. — Аббревиатура системы измерения «Сантиметр, грамм, секунда».

Коэрцитивная сила (Hc) — Сила размагничивания, измеряемая в Эрстедах, необходимая для уменьшения наблюдаемой индукции B до нуля после того, как магнит был предварительно доведен до насыщения. Кривая размагничивания — Второй квадрант петли гистерезиса, обычно описывающий поведение магнитных характеристик при фактическом использовании.Также известна как кривая B-H. Найдите эти кривые для некоторых из наших самых популярных марок магнитов на нашей странице Кривые BH.

Сила размагничивания — Сила намагничивания, обычно в направлении, противоположном силе, используемой для намагничивания в первую очередь. Удар, вибрация и температура также могут быть размагничивающими силами.

Размеры — Физический размер магнита, включая любое покрытие или покрытие. Допуск на размер — Допуск, указанный как допустимый диапазон, в номинальных размерах готового магнита.Цель допуска — указать допустимую свободу действий при производстве. (Магнитный) Дипольный момент (м) — величина, которая описывает крутящий момент, который данный магнит испытывает во внешнем магнитном поле.

Некоторые люди (например, физики) используют модель магнитного диполя для имитации или математического моделирования магнита или группы магнитов. С математической точки зрения это проще, чем рассматривать сложность странных форм магнита. Теоретически это не идеально. Его использование не всегда соответствует измеренным значениям напряженности поля вблизи неодимового магнита.Он отлично подходит для сферы, но не подходит для других форм, таких как диски или блоки. Это отличное приближение, когда вы измеряете далеко от магнита, но не очень хорошо крупным планом, особенно возле краев магнита.

Рассчитайте дипольный момент по формуле m = дипольный момент в А · м 2 = Br x V / μ o , где:

  • Br — Br max, остаточная плотность потока, выраженная в Тесле.
  • V — объем магнита, выраженный в кубических метрах.
  • μ o — проницаемость вакуума, или 4 π x 10 -7 N / A 2 .
Электромагнит — Магнит, состоящий из соленоида с железным сердечником, который имеет магнитное поле только во время протекания тока через соленоид. Узнайте больше в нашей статье «Электромагниты».

Ферромагнитный материал — Материал, который является либо источником магнитного потока, либо проводником магнитного потока.Большинство ферромагнитных материалов содержат железо, никель или кобальт.

Gauss — Единица магнитной индукции, Б. Линии магнитного потока на квадратный сантиметр в системе C.G.S. система измерения. Эквивалентен линиям на квадратный дюйм в английской системе и веберам на квадратный метр или тесла в системе S.I. 10000 гаусс равняется 1 тесла.

Гауссметр — Прибор, используемый для измерения мгновенного значения магнитной индукции B, обычно измеряемой в гауссах (C.Г.С.). Также называется магнитометром постоянного тока.

Gilbert — Единица магнитодвижущей силы F в системе C.G.S. система.

Петля гистерезиса — График зависимости силы намагничивания от результирующей намагниченности (также называемой кривой B / H) материала, когда он последовательно намагничивается до насыщения, размагничивается, намагничивается в противоположном направлении и, наконец, повторно намагничивается. При продолжении повторного использования этот график будет замкнутым контуром, который полностью описывает характеристики магнитного материала.Размер и форма этой «петли» важны как для твердых, так и для мягких материалов.

Для мягких материалов, которые обычно используются в цепях переменного тока, область внутри этой «петли» должна быть как можно более тонкой (это мера потерь энергии). Но с твердыми материалами, чем «толще» петля, тем сильнее будет магнит.

Первый квадрант петли (то есть + X и + Y) называется кривой намагничивания. Это интересно, потому что показывает, сколько силы намагничивания необходимо приложить для насыщения магнита.Второй квадрант (-X и + Y) называется кривой размагничивания.

Здесь можно найти графическое объяснение.

Индукция, (B) — Магнитный поток на единицу площади сечения перпендикулярно направлению потока. Измеряется в гауссах, в системе C.G.S. система единиц.

Внутренняя коэрцитивная сила (H ci ) — Указывает на сопротивление материала размагничиванию. Она равна размагничивающей силе, которая уменьшает внутреннюю индукцию Bi в материале до нуля после намагничивания до насыщения; измеряется в эрстедах.

Необратимые потери — Частичное размагничивание магнита, вызванное воздействием высоких или низких температур, внешних полей, ударов, вибрации или других факторов. Эти потери восстанавливается только перемагничиванием. Магниты можно стабилизировать от необратимых потерь путем частичного размагничивания, вызванного температурными циклами или внешними магнитными полями.

Изотропный материал — Материал, который может быть намагничен вдоль любой оси или направления (магнитно неориентированный материал).Противоположность анизотропному магниту.

Keeper — Кусок мягкого железа, временно добавленный между полюсами магнитной цепи, чтобы защитить ее от размагничивающих воздействий. Также называется шунтом. Для неодима и других современных магнитов держатели обычно не нужны. Они чаще используются со старыми подковообразными магнитами Alnico.

Килогаусс — Один Килогаусс = 1000 Гаусс = Максвелла на квадратный сантиметр.

Магнит — Магнит — это предмет, сделанный из определенных материалов, которые создают магнитное поле.У каждого магнита есть как минимум один северный полюс и один южный полюс. По соглашению мы говорим, что силовые линии магнитного поля покидают северный конец магнита и входят в южный конец магнита. Это пример магнитного диполя («ди» означает два, то есть два полюса).

Если вы возьмете стержневой магнит и разобьете его на две части, у каждой части снова будет северный полюс и южный полюс. Если вы возьмете одну из этих частей и разделите ее на две, каждая из меньших частей будет иметь Северный полюс и Южный полюс. Независимо от того, насколько маленькими становятся кусочки магнита, у каждого из них будет северный и южный полюсы.Не было показано, что возможно получить единственный северный полюс или единственный южный полюс, который является монополем («моно» означает один или единственный, таким образом, один полюс).

Магнитная цепь — Состоит из всех элементов, включая воздушные зазоры и немагнитные материалы, по которым проходит магнитный поток от магнита, начиная от северного полюса магнита к южному полюсу.

Магнитное поле (B) — Если указано на нашем сайте, поверхностное поле или магнитное поле относится к напряженности в гауссах.Для аксиально намагниченных дисков и цилиндров он указан на поверхности магнита вдоль центральной оси намагничивания. Для блоков он указывается на поверхности магнита также вдоль центральной оси намагничивания. Для колец вы можете увидеть два значения. B y, центр задает вертикальную составляющую магнитного поля в воздухе в центре кольца. B y, кольцо определяет вертикальную составляющую магнитного поля на поверхности магнита, посередине между внутренним и внешним диаметрами.Некоторые изображения магнитных полей можно найти здесь.

Напряженность магнитного поля (H) — Сила намагничивания или размагничивания — это мера векторной магнитной величины, которая определяет способность электрического тока или магнитного тела индуцировать магнитное поле в данной точке; измеряется в Эрстедах.

Магнитный поток — Это надуманная, но поддающаяся измерению концепция, которая возникла в попытке описать «поток» магнитного поля.Когда магнитная индукция B равномерно распределена и перпендикулярна области A, поток Φ = BA.

Плотность магнитного потока — Линий магнитного потока на единицу площади, обычно измеряется в Гаусс (C.G.S.). Одна линия потока на квадратный сантиметр — это одна линия Максвелла.

Магнитная индукция (B) — Магнитное поле, создаваемое силой поля H в заданной точке. Это векторная сумма напряженности магнитного поля и результирующей собственной индукции в каждой точке вещества.Магнитная индукция — это поток на единицу площади, перпендикулярный направлению магнитного пути.

Магнитная силовая линия — Воображаемая линия магнитного поля, которая в каждой точке имеет направление магнитного потока в этой точке.

Магнитный полюс — Область, где сосредоточены силовые линии.

Магнитодвижущая сила (F или mmf) — Разность магнитных потенциалов между любыми двумя точками. Аналогично напряжению в электрических цепях.То, что имеет тенденцию создавать магнитное поле. Обычно вырабатывается током, протекающим через катушку с проволокой. Измеряется в Gilberts (C.G.S.) или Ampere Turnns (S.I.).

Класс материала — Неодимовые магниты (NdFeB) классифицируются по магнитному материалу, из которого они изготовлены. Вообще говоря, чем выше марка материала, тем сильнее магнит. Мы обнаружили, что тяговое усилие магнита напрямую связано с числом «N». В настоящее время марки неодимовых магнитов варьируются от N35 до N52.Теоретический предел для неодимовых магнитов — класс N64, хотя в настоящее время невозможно производить магниты такой мощности. Класс большинства наших стандартных магнитов — N42, потому что мы считаем, что N42 обеспечивает оптимальный баланс между силой и стоимостью. У нас также есть широкий ассортимент типоразмеров класса N52 для клиентов, которым нужны самые сильные из имеющихся постоянных магнитов.

Максимальное произведение энергии (BH max ) — Напряженность магнитного поля в точке максимального произведения энергии магнитного материала.Напряженность поля полностью насыщенного магнитного материала, измеренная в Mega Gauss Oersteds, MGOe.

Максимальная рабочая температура (T max ) — Также известная как максимальная рабочая температура, это температура, при которой магнит может подвергаться непрерывному воздействию без значительной нестабильности на большие расстояния или структурных изменений.

Максвелл — Единица магнитного потока в C.G.S. электромагнитная система. Один максвелл — это одна линия магнитного потока.

Кривая намагничивания — Часть первого квадранта петли гистерезиса (B / H) Кривая для магнитного материала.

Сила намагничивания (H) — Магнитодвижущая сила на единицу длины магнита, измеряется в Эрстедах (C.G.S.) или ампер-витках на метр (S.I). Максвелл — C.G.S. единица измерения полного магнитного потока в силовых линиях на квадратный сантиметр.

MGOe — Мега (миллионов) Гаусс Эрстед. Единица измерения обычно используется для обозначения максимального энергетического продукта для данного материала. См. Продукт с максимальной энергией.

Северный полюс — Северный полюс магнита — это тот, который притягивается к северному магнитному полюсу Земли.Этот северный полюс обозначается буквой N. Согласно принятому соглашению, линии потока проходят от северного полюса к южному.

Эрстед (Oe) — C.G.S. единица силы намагничивания. Эквивалент в английской системе — ампер-виток на дюйм (1 эрстед равен 79,58 А / м). Единицей измерения S.I. является ампер-виток на метр.

Ориентация — Используется для описания направления намагничивания материала. Направление ориентации — направление, в котором следует намагничивать анизотропный магнит для достижения оптимальных магнитных свойств.

Парамагнитные материалы — Материалы, которые не притягиваются к магнитным полям (дерево, пластик, алюминий и т. Д.). Материал, имеющий проницаемость немного больше 1.

Постоянный магнит — Магнит, который сохраняет свой магнетизм после удаления из магнитного поля. Постоянный магнит всегда включен. Неодимовые магниты — это постоянные магниты.

Проницаемость (P) — Мера относительной легкости, с которой поток проходит через данный материал или пространство.Он рассчитывается путем деления магнитного потока на магнитодвижущую силу. Проницаемость — это величина, обратная сопротивлению.

Коэффициент проницаемости (P c ) — Также называемая линией нагрузки, B / H или «рабочий наклон» магнита, это линия на кривой размагничивания, где действует данный магнит. Значение зависит как от формы магнита, так и от окружающей среды (некоторые скажут, как он используется в цепи). На практике это число, которое определяет, насколько сложно силовым линиям проходить от северного полюса к южному полюсу магнита.У высокого цилиндрического магнита будет высокий Pc, а у короткого тонкого диска будет низкий Pc.

Наш онлайн-калькулятор тягового усилия может рассчитать Pc для обычных форм. Это предполагает наличие единственного магнита в свободном пространстве. Другие близлежащие магниты или ферромагнитные материалы могут изменить ситуацию.

Проницаемость (μ) — Отношение магнитной индукции материала к производящей его силе намагничивания (B / H). Это мера того, насколько материал намагничивается в присутствии магнитного поля.

Магнитная проницаемость вакуума (µ o ) составляет 4π × 10 -7 НЕТ 2 .

Полюс — Область, где сосредоточены линии магнитного потока.

Покрытие / покрытие — Большинство неодимовых магнитов имеют гальваническое покрытие или покрытие по порядку. для защиты материала магнита от коррозии. Неодимовые магниты в основном состоит из неодима, железа и бора. Железо в магните будет ржавчина, если она не защищена от окружающей среды каким-либо покрытием или покрытие.Большинство неодимовых магнитов, которые мы храним, имеют тройное покрытие. никель-медно-никелевый, но некоторые покрыты золотом, серебром или черным никелем, в то время как другие покрыты эпоксидной смолой, пластиком или резиной.

Полярность — Характеристика определенного полюса в определенном месте постоянного магнита. Отличает Северный полюс от Южного.

Pull Force — Сила, необходимая для отрыва магнита от плоской стальной пластины с использованием силы, перпендикулярной поверхности.Предел удерживающей способности магнита. Указанное тяговое усилие является фактическими данными, полученными в результате испытаний с использованием нашего современного стенда для испытания силы. Полная таблица тягового усилия для всех наших стандартных магнитов доступна здесь: Таблица тягового усилия.

Мы тестируем два разных значения тягового усилия, используя две разные настройки. Подробнее об этих двух силах тяги читайте здесь.

Редкая земля — ​​ Обычно используется для описания высокоэнергетических магнитных материалов, таких как NdFeB (неодим-железо-бор) и SmCo (самарий-кобальт).

Относительная проницаемость — Отношение проницаемости материала к проницаемости вакуума. В C.G.S. В системе проницаемость в вакууме по определению равна 1. Проницаемость воздуха также для всех практических целей равна 1 в C.G.S. система.

Сопротивление (R) — Мера относительного сопротивления материала прохождению флюса. Он рассчитывается путем деления магнитодвижущей силы на магнитный поток. Нежелание — это величина, обратная проницаемости.

Remanence, (B d ) — Магнитная индукция, которая остается в магнитной цепи после снятия приложенной силы намагничивания.

Остаточная плотность флюса (Br max ) — См. Br max . Остаточная индукция (Br max ) — См. Br max .

Обратный путь — Проводящие элементы в магнитной цепи, которые обеспечивают путь с низким сопротивлением для магнитного потока.

Reversible Temperature Coefficient — Мера обратимых изменений потока, вызванных колебаниями температуры.

Насыщение — Состояние, при котором увеличение силы намагничивания не приводит к дальнейшему увеличению магнитной индукции в магнитном материале.

Шунт — Кусок из мягкого железа, временно добавленный между полюсами магнитной цепи для защиты от размагничивающих воздействий. Также называется хранителем.Не требуется для неодима и других современных магнитов.

S.I. — Аббревиатура от Système International. Относится к Международной стандартной системе единиц. Она также известна как система МКС.

Южный полюс — Южный полюс магнита — это тот, который притягивается к южному полюсу Земли. Этот устремленный на юг полюс обозначается буквой S. Согласно принятому соглашению, линии потока проходят от северного полюса к южному.

Стабилизация — Процесс воздействия на магнит или магнитный узел повышенных температур или внешних магнитных полей с целью размагничивания до заданного уровня. После этого магнит не будет подвергаться деградации в будущем при таком уровне размагничивающего воздействия.

Температурный коэффициент — Коэффициент, который используется для расчета уменьшения магнитного потока, соответствующего увеличению рабочей температуры.Потери магнитного потока восстанавливаются при понижении рабочей температуры.

Тесла — Блок S.I. для магнитной индукции (плотности потока). Одна Тесла равна 10000 Гаусс.

Weber — Единица измерения полного магнитного потока. Практическая единица магнитного потока. Это величина магнитного потока, который при равномерной связи с одновитковой электрической цепью в течение интервала в 1 секунду будет индуцировать в этой цепи электродвижущую силу в 1 вольт.

Вес — Вес одного магнита

Электромагнитная индукция | HowStuffWorks

В магнетизме есть что-то почти волшебное. В детстве мы были очарованы способностью магнита воздействовать на такие металлы, как железо, никель и кобальт, не касаясь их. Мы узнаем о притяжении и отталкивании между магнитными полюсами и становимся свидетелями формы магнитного поля, сформированного в железных опилках, окружающих стержневой магнит. Физики говорят нам, что электромагнетизм, сила, управляющая электричеством и магнетизмом, во много раз сильнее гравитации.Подвешивание поезда на магнитной подвеске над его путями — яркий пример этой силы.

Как следует из названия «электромагнетизм», электричество и магнетизм очень тесно связаны. Эта взаимосвязь позволяет им влиять друг на друга бесконтактно, как в примере с поездом на магнитной подвеске, или посредством электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция возникает, когда цепь с протекающим через нее переменным током генерирует ток в другой цепи, просто будучи размещенной поблизости.Переменный ток — это электричество, протекающее по линиям электропередач и домашней электропроводке, в отличие от постоянного тока, который мы получаем от батарей.

Как одна цепь вызывает ток в другой, не касаясь ее, и какое отношение все это имеет к магнетизму? Прежде чем мы перейдем к этому, нам нужно рассмотреть несколько принципов, связывающих магнетизм и электричество:

  1. Каждый электрический ток имеет окружающее магнитное поле.
  2. Переменные токи имеют переменные магнитные поля.
  3. Колеблющиеся магнитные поля заставляют токи течь в проводниках, помещенных в них, что также известно как закон Фарадея.

Сложение этих трех свойств вместе означает, что изменяющийся электрический ток окружен соответствующим изменяющимся магнитным полем, которое, в свою очередь, генерирует изменяющийся электрический ток в проводнике, помещенном внутри него, который имеет собственное магнитное поле… и так далее. Это электромагнитный эквивалент матрешки-матрешки. Таким образом, в случае электромагнитной индукции размещение проводника в магнитном поле, окружающем первый ток, генерирует второй ток.

Индукция — это принцип, который делает возможными электродвигатели, генераторы и трансформаторы, а также предметы, расположенные ближе к дому, такие как перезаряжаемые электрические зубные щетки и устройства беспроводной связи. Если у вас есть рисоварка, скорее всего, вы уже готовите на индукции. Теперь давайте посмотрим, как наведенный ток используется для нагрева индукционных варочных панелей.

Физика для науки и техники II

9.2 Индуцированные электрические поля от Office of Academic Technologies на Vimeo.

9.2 Индуцированные электрические поля

Ранее мы видели, что если магнитный поток, проходящий через область, окруженную проводящей петлей, изменяется, то мы получаем индуцированный электродвижущую силу, увеличивающую индуцированный ток вдоль этой петли, прямо из закона Фарадея. Если мы рассмотрим магнитное поле, скажем, направленное в плоскость, что-то вроде этого, то предположим, что оно увеличивается в плоскости. И если мы поместим замкнутую проводящую петлю внутри этой области, давайте рассмотрим круговую петлю, тогда поток через область, окруженную этой петлей, будет изменяться.В результате этого мы получим индуцированную электродвижущую силу из закона Фарадея, которая, в свою очередь, вызовет индуцированный ток, протекающий через этот контур.

И из закона Ленца, как только мы определяем направление тока, который гласит, что он должен течь в таком направлении, чтобы противостоять его течению, и его курсом является увеличивающееся магнитное поле в плоскости, поэтому единственный способ что он может противодействовать этому, генерируя ток, магнитное поле которого будет в направлении, противоположном этому внешнему магнитному полю, и чтобы ток протекал в этом направлении вдоль этой петли, используя правило правой руки, мы хотим, чтобы магнитное поле выходит из плоскости через область, окруженную этой петлей, поэтому ток должен течь против часовой стрелки по всей этой петле.

Что ж, когда мы смотрим на этот процесс, это в некотором смысле эквивалентно тому, чтобы сказать, что то же самое магнитное поле, которое мы имеем здесь, направлено в плоскость, и если мы просто рассмотрим один из зарядов, который движется по этому пути, для заряда, чтобы точечный заряд двигался в этом направлении, по этой круговой траектории, мы должны иметь электрическое поле в среде в круговой форме, как это. Другими словами, это электрическое поле будет воздействовать на этот заряд кулоновской силой, так что заряд будет двигаться в направлении этой силы.Чтобы двигаться по такой круговой орбите, эта сила всегда должна касаться круга, примерно так. Для этого соответствующая силовая линия электрического поля должна иметь круглую форму.

Другими словами, это будет эквивалентно случаю, когда у нас будет индуцированная линия электрического поля, которая будет иметь форму круга. Что-то вроде этого. И если мы поместим заряд, для простоты давайте рассмотрим здесь положительный заряд, и этот заряд будет находиться под влиянием кулоновской силы, которая всегда будет касательной к этой силовой линии, и эта силовая линия является электрическим полем, и в каждом точки вдоль этой траектории под действием этой кулоновской силы, заряд будет двигаться вдоль этой круговой линии электрического поля.

Следовательно, мы можем связать этот случай со следующим, сказав, что, хотя мы начинаем с изменения магнитного поля, которое увеличивается в плоскости, мы получаем электрическое поле в виде концентрических линий электрического поля. Другими словами, изменение магнитного поля создает электрическое поле, силовые линии которого в этой среде имеют форму концентрических кругов. Конечно, если B не меняется, если он постоянный, то магнитный поток через этот круглый провод или через область, окруженную круглым проводом, будет равен константе, и, поскольку он не меняется, из закона Фарадея , производная от константы даст нам 0, мы не собираемся в конечном итоге получить какую-либо наведенную электродвижущую силу, а значит, и ток.Но если оно меняется, то это изменение приведет к индукции электрического поля в среде, как это.

Итак, если мы подведем итоги до этого момента, мы можем сказать, что в этом случае индуцированные и будут отображаться против часовой стрелки. Это из закона Ленца и закона Фарадея. И индуцированный , конечно, напрямую связан с индуцированным электрическим полем, и мы можем видеть, связывая этот первый случай с этим случаем, это в некотором смысле эквивалентно этому случаю, потому что если мы просто рассмотрим движение одного заряда, и он будет выглядеть так.И в этом случае изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле.

Если мы посмотрим на эту часть, предположим, что наш провод имеет радиус r , поэтому мы смотрим на силовую линию, индуцированную силовую линию, с тем же радиусом r здесь. Согласно закону Фарадея, индуцированная ЭДС — это изменение потока во времени, и если мы посмотрим на этот процесс здесь, конечно, кулоновская сила будет совершать работу по перемещению заряда по этому наклону. Работа, проделанная во время этого процесса, если обозначить это W и , будет равна силе, пунктирной со смещением, интегрированной по всей траектории, назовем ее F точка d l , интегрированная общая траектория.

Здесь d l — вектор инкрементного смещения в направлении или по направлению пути, и где мы пойдем, мы увидим, что угол между F и d l идет к равняется 0, поэтому проделанная работа будет равна, следовательно, интегралу величины F, умножить на dl, умножить на косинус угла между ними, который равен 0 градусам. Косинус 0 равен 1, а величина F здесь постоянна, и это кулоновская сила, которая равна q , умноженному на индуцированное электрическое поле E .

Итак, проделанная работа будет равна qE , умноженному на dl , и эти величины постоянны, и мы можем вывести их за пределы интеграла. Таким образом, проделанная работа по этому пути становится равной qE, умноженной на dl . Конечно, путь является замкнутым, и если мы пройдем по нему и сложим все эти dl друг с другом вдоль этого пути, мы получим длину этого пути, и это будет окружность этот круг, который равен 2 πr .Таким образом, проделанная работа будет равна qE , умноженному на 2 πr .

С другой стороны, как вы помните из определения потенциала, в котором мы определили потенциал как работу, выполненную на единицу заряда, можно также выразить эту работу как заряд, умноженный на потенциал, или напряжение, или разность потенциалов. Что ж, этот потенциал или напряжение — это индуцированное напряжение ε . Итак, у нас есть два выражения для работы. Один из них — это наведенная ЭДС, умноженная на заряд, а другой — q умножить на E умножить на 2 πr .Поскольку левые части этих уравнений равны, мы можем приравнять правые части. При этом q умножить на ε равно qE умножить на 2 πr . Здесь заряды уравняются с обеих сторон, и наведенная ЭДС будет равна E , умноженному на 2 πr .

Ну, другими словами, произведение величины электрического поля и длины петли, мы можем обобщить это выражение, сказав, что наведенная ЭДС равна интегралу по замкнутому пути E dot d l .Причина этого в том, что, как только электрическое поле создается в результате изменения магнитного поля в регионе, эти силовые линии всегда будут замкнутыми силовыми линиями. Следовательно, интеграл по путям будет взят по замкнутому пути или замкнутому циклу.

Ну, индуцированная ЭДС также была равна, согласно закону Фарадея, d Φ B над dt, другими словами, скорость изменения магнитного потока. Мы можем объединить эти два выражения, чтобы выразить закон Фарадея в его наиболее общей форме, сказав, что интеграл от E точка d l по замкнутому контуру или замкнутому контуру будет равен минусу, и снова мы можно обобщить это количество членов N , умножив на количество членов N здесь, умноженное на скорость изменения потока.Итак, это наиболее общая форма закона индукции Фарадея.

Это просто утверждение, что если магнитный поток изменяется через область, окруженную проводящей петлей, то в конечном итоге мы получим индуцированную электродвижущую силу. Теперь, если мы возьмем интеграл от E dot d l вдоль замкнутого проводящего контура, это также даст нам индуцированную электродвижущую силу вдоль этого контура. Эта величина будет равна 0, если поток через область, окруженную этим контуром, постоянный.Он будет отличаться от 0, если он изменяется, если поток изменяется со временем.

Что ж, это приведет нас к интересному моменту, который заставит нас по-новому взглянуть на электрический потенциал. Скажем, новый взгляд на концепцию электрического потенциала. И это электрический потенциал имеет значение только для электрических полей, создаваемых статическими зарядами. Это не имеет никакого значения для электрических полей, создаваемых индукцией. Отметим это, сказав, что электрический потенциал имеет значение только для электрических полей, создаваемых статическими зарядами.Это не имеет значения для электрических полей, создаваемых индукцией.

Теперь, что касается статических зарядов, у нас были положительные заряды, собранные в какой-то момент, а затем отрицательные заряды, собранные в какой-то момент, как это. Как только у нас есть разделение зарядов таким образом или поляризация, мы сразу же получаем чистое электрическое поле, указывающее от положительного заряда к отрицательному, и, как вы помните, поскольку потенциал, связанный с положительным зарядом, больше, чем связанный с ним потенциал. с отрицательным зарядом или отрицательным точечным зарядом, то мы получаем определенную разность потенциалов В, вольт между этими двумя точками, и это было равно Vf минус В, и , что было равно проделанной работе. в перемещении заряда от начальной до конечной точки.Скажем, это начальное, это окончательное, на единицу заряда, и это также было равно минусу, отрицательному E точка d l , интегрированная от начальной до конечной точки.

Итак, в случае индукции мы получаем замкнутые силовые линии электрического поля. Другими словами, для статических зарядов силовые линии электрического поля всегда являются открытыми силовыми линиями, происходящими от положительного входа в отрицательный вывод. Но благодаря индукции, как мы видели несколько минут назад, мы получаем замкнутые силовые линии, подобные этой.И электрическое поле касается этих силовых линий в каждой точке.

Что ж, в этом случае, если мы посмотрим на разность потенциалов между двумя точками, она будет равна минус-интегралу E точка d l по замкнутому контуру, потому что линия поля является замкнутым контуром. Это означает, что мы собираемся начать определенную точку, начальную точку, а затем мы закончим с той же точкой. Конечной точкой будет та же точка, с которой мы начали. Следовательно, потенциал между начальной и конечной точкой будет одинаковым, и это всегда будет давать нам 0.Вот почему электрический потенциал или разность потенциалов не имеют никакого значения для электрического поля, создаваемого индукцией.

Эта величина из закона Фарадея такова, что наведенная ЭДС равна целому E dot d l по замкнутому контуру, и это также равно отрицательному изменению магнитного потока во времени. Таким образом, это становится равным 0, когда магнитный поток постоянен. Если он меняется, то мы получим ненулевой результат, который будет равен индуцированной электродвижущей силе.В этом смысле мы всегда должны помнить, что разность потенциалов не имеет никакого значения для электрических полей, которые создаются индукцией.

Контроль магнитного потока при индукционном нагреве

Контроль магнитного потока при индукционном нагреве

Индукционный нагрев — это бесконтактный метод, основанный на нагреве тел за счет поглощения энергии переменного магнитного поля, создаваемого индукционной катушкой Ic.Есть два механизма поглощения энергии: потери на вихревые токи и потери на гистерезис. Вихревые токи Iw «индуцируются» в проводящих материалах магнитным полем, проникающим в тела. Вихревые токи протекают в замкнутых контурах внутри тел и нагревают их из-за электрического сопротивления их материала.

Гистерезисный нагрев происходит только в магнитных материалах. Они вызваны внутренним «трением» магнитных микрообъемов (доменов), которые вращаются в соответствии с ориентацией внешнего магнитного поля.В твердых материалах гистерезисные потери намного ниже, чем потери на вихревые токи, и часто ими пренебрегают в расчетах. В твердых частицах они являются основным или даже единственным источником тепла.

В обоих случаях интенсивность тепла приблизительно пропорциональна величине магнитного потока Φ в квадрате. По законам физики магнитный поток течет по замкнутому пути вокруг витков катушки. Магнитные материалы обеспечивают более легкий путь для магнитного потока, чем воздух. Размещая магнитные контроллеры в определенных областях, мы можем контролировать значение и распределение плотности магнитного потока B.В зависимости от его функции (эффектов) контроллер может называться концентратором, дивертором, экраном, сердечником или импедером (при сварке).

Во многих случаях контроллер может играть несколько ролей, например, концентрировать поле в одной области и уменьшать в другой. Благодаря удачному сочетанию магнитных, тепловых, электрических и механических свойств композиты Fluxtrol являются превосходными материалами для различных типов магнитных контроллеров.

Концентрация магнитного поля

Применение С-образных концентраторов приводит к увеличению магнитного потока, создаваемого током катушки, и увеличению мощности, генерируемой в детали.Кроме того, концентратор сужает распределение мощности под «лицом» катушки и приближает его к прямоугольной форме. Это приводит к лучшему использованию наведенной мощности.

Распределение мощности по поверхности детали, концентрации силовых линий и цветные карты плотности мощности для катушки с концентратором и без него.

Управление распределением электроэнергии

Магнитные регуляторы, размещенные локально на катушке для однократной закалки вала, обеспечивают эффективное управление тепловым рисунком.

Этот змеевик в форме подковы был разработан для пайки выходной трубы алюминиевого автомобильного теплообменника. Помимо значительного повышения эффективности катушки, магнитный контроллер точно распределяет мощность между тремя компонентами соединения, гарантируя высокое качество пайки.

Эффект защиты

Магнитное экранирование требуется в нескольких случаях:

  • для защиты определенных участков детали от непреднамеренного нагрева
  • для защиты печи или компонентов установки (рамы, камеры, деталей машин) от непреднамеренного нагрева
  • исключить влияние магнитного поля на датчики и компоненты системы управления
  • соблюдать нормы электромагнитной безопасности на рабочих местах.

Магнитный поток неизолированной катушки грейфера вызывает непреднамеренный значительный нагрев шейки коленчатого вала.

Композиты Fluxtrol являются отличными материалами для защиты при использовании отдельно или в сочетании с экранами Фарадея (токопроводящими кольцами).

С-образный контроллер или даже тонкие боковые магнитные экраны исключают непреднамеренный нагрев, экономят энергию, улучшают контроль теплового режима и уменьшают деформацию деталей.

Экранирование плавильных установок

В плавильных печах, работающих в вакууме или в защитной атмосфере, экранирование не только повышает КПД печи и снижает ток в катушке, но также исключает потери в камере. Это позволяет конструктору уменьшить размеры камеры или увеличить размер плавильного агрегата для той же камеры.

Индукционная катушка с керамической футеровкой и экранами Fluxtrol A (сбоку и снизу) для плавления радиоактивных материалов в защитной среде (применение в перчаточном ящике).

Линия магнитного потока и распределение плотности мощности в системе плавления без (слева) и с магнитными экранами.

В плавильных печах, работающих в нормальных условиях окружающей среды, магнитное экранирование защищает компоненты рамы от непреднамеренного нагрева и сильно снижает магнитное поле на рабочих местах, не снижая эффективности катушки.

Влияние концентратора на работу катушки с шпилькой

Магнитный поток катушки с шпилькой проходит через отверстие катушки, затем разделяет шпильку на две части, протекая в противоположных направлениях вдоль поверхности детали и возвращаясь обратно вокруг витков катушки.Если отверстие катушки небольшое, это снижает величину магнитного потока и тепловую напряженность. Помещая магнитный материал в отверстие, мы увеличиваем его «магнитное сечение» на величину проницаемости. Это приводит к более высокому магнитному потоку и значительно увеличивает мощность, передаваемую в деталь.

Магнитные концентраторы улучшают эффективность катушки и коэффициент мощности. Локальная установка концентратора позволяет перераспределить мощность по длине катушки и добиться желаемого температурного режима.

Компьютерное моделирование и демонстрация катушки, приводимой в движение роботом по пластине с водяным охлаждением, подтверждают эффективность магнитного концентратора.

Магнитные сердечники во внутренних катушках

Магнитные сердечники значительно улучшают характеристики внутренних катушек, особенно с малым диаметром. Магнитный поток в неизолированных катушках возвращается через узкую область внутри катушки, и значительная или даже большая часть ампер-витков катушки используется для проталкивания потока через это «узкое место».

Сердечник обеспечивает отличный путь с низким сопротивлением магнитному потоку. При заданном токе катушки сердечник резко увеличивает мощность, передаваемую в деталь. При заданной мощности потребность в токе катушки сильно снижается. Результирующие технические преимущества:

  • Более высокая мощность и производительность
  • Меньший блок питания
  • Более высокий КПД и коэффициент мощности катушки.

устройств

устройств

Устройства

Генераторы переменного тока

Магнитный поток через область может измениться, потому что напряженность поля меняется, или потому что направление поля меняется. Вращая постоянный магнит перед проволочной петлей или вращение проволочной петли перед постоянный магнит приведет к изменению магнитного потока через петлю.Это изменение потока создает ЭДС, и в контуре начинает течь ток. У нас есть электрогенератор . Базовый Функция генератора заключается в преобразовании механической энергии в электрическую. На рисунке справа показан простой электрогенератор.

Для вращения катушки с проволокой, расположенной между полюсные грани постоянного магнита. Магнитный поток через плоскость катушка имеет максимальное значение, когда эта плоскость перпендикулярна магнитному полю. силовые линии между полюсами.Как катушка поворачивается и плоскость катушки становится параллельным силовым линиям, поток становится равным нулю. Как катушка продолжает вращаться, силовые линии проходят через катушку в направлении противоположном начальному направлению. Вращение катушки вызывает магнитный поток проходя через катушку для непрерывного изменения от максимума в одном направлении, до нуля, до максимума в обратном направлении и так далее. ЭДС индуцируется в катушка из-за этого изменяющегося магнитного потока.Величина наведенного ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока. Чем быстрее витков катушки, тем больше максимальное значение наведенной ЭДС, так как увеличивается угловая скорость вызывает более быстрое изменение магнитного потока.

Фигура на справа показаны графики непрерывно изменяющегося магнитного потока и наведенная ЭДС в зависимости от времени. По закону Фарадея величина наведенной ЭДС равна скорости изменения магнитного потока, поэтому его максимальные значения происходят когда кривая потока имеет наибольший наклон.Индуцированная ЭДС проходит через нуль когда кривая потока имеет нулевой наклон. Наблюдаем фазовый сдвиг 90 o между потоком и наведенной ЭДС. Если катушка генератора является частью замкнутой цепи, и течет ток в цепи катушка становится магнитным диполем с дипольным моментом м = IA n в магнитном поле. Крутящий момент τ = мкм × B пытается выровнять этот диполь с магнитным полем.Катушка должна быть повернутый, и механическая работа должна выполняться против этого крутящего момента. Чем ниже сопротивление цепи, чем больше ток течет и тем больше механическая работа должно быть сделано. Скорость, с которой должна выполняться механическая работа, равна мощность, рассеиваемая схемой.

Ссылка: Генератор переменного тока Демонстрация (Youtube)

Ваш браузер не поддерживает видео в формате HTML5.
Генератор переменного тока

ЭДС, создаваемая генератором, переменная. ЭДС .Это одна из причин того, что у нас есть переменный ток. система распределения электроэнергии. Для производства электроэнергии в США угловая скорость обмоток генератора составляет 60 * 2π / с. Частота 60 Гц. Электрогенераторы, используемые на электростанциях, напоминают простой, который мы описали здесь. Обычно у них более одной катушки и магниты — это электромагниты, а не постоянные магниты, но принцип операция такая же.

Одно и то же основное устройство может использоваться как электродвигатель или как электрический генератор.В основе как двигателя, так и генератора лежит проволочная катушка в магнитное поле. Когда устройство используется в качестве двигателя, ток проходит через катушка. Взаимодействие магнитного поля с током приводит к тому, что катушка крутить. Чтобы использовать устройство в качестве генератора, катушка вращается, индуцируя ток в катушке.

Вращающийся двигатель также действует как генератор. Катушки двигателя вращаются магнитное поле. Следовательно, ЭДС ε индуцируется в катушки.Это известно как обратная ЭДС . Это противодействует приложенному напряжению V и уменьшает ток, протекающий через катушки. Ток, протекающий через двигатель, когда он вращается с постоянным угловым скорость определяется как I = (V — ε) / R, где R — сопротивление катушек. Когда двигатель запускается из состояния покоя, течет больший ток, потому что нет обратной ЭДС. Начальный ток I = V / R. Поскольку обратная ЭДС ε обычно составляет большую часть приложенного напряжения V начальный ток намного больше, чем установившийся ток.Когда сначала запускается холодильник или кондиционер, он потребляет большой ток, что может вызвать кратковременное падение напряжения в сети. Вы можете заметить огни тускло на мгновение.


Вихревые токи

Вихревые токи — это токи циркулирует в проводнике в ответ на изменение магнитного поля. В циркулирующие токи создают магнитное поле, противодействующее изменению магнитного потока. Эдди токи преобразуют упорядоченную энергию, например кинетическую, в тепловую.В большинстве случаев это нежелательно. Однако есть некоторые практические приложения, такие как магнитные разрывы некоторых поездов. Рассмотрим какую-нибудь часть движущегося металлического колеса. Поскольку этот раздел движется через магнитное поле от электромагнита, поток через сечение сначала увеличивается, а затем уменьшается. Изменяющийся поток порождает вихревые токи в этой части колеса. Магнитное взаимодействие между приложенное поле и поле, создаваемое вихревыми токами, создают магнитное тянет и тормозит колесо.

На диаграмме справа показано колесо, вращающееся перед магнитом, с магнитный момент и магнитное поле, указывающее за пределы страницы. Колесо крутится против часовой стрелки. В секции справа от магнита поток равен убывает, на участке слева — увеличивается. Вихревые токи текут как показано, чтобы противостоять изменению потока. Вихревые токи, протекающие по правой стороне иметь магнитный момент, указывающий на страницу, что приводит к южному полюсу ближе к северному полюсу магнита.В отличие от полюсов притягивают. В часть диска, которая только что прошла мимо магнита, тянется назад к магнит. Вихревые токи текущие на левой стороне имеют магнитный момент, указывающий на страницу, который приводит к тому, что северный полюс ближе к северному полюсу магнита. Как полюса отталкивать. Участок диска, приближающийся к магниту, подвергается отталкивается от магнита. Магнитные взаимодействия приводят к результирующей силе влево и крутящий момент, уменьшающий угловой момент колеса.Чем быстрее колесо вращая, тем сильнее эффект. Когда поезд замедляется, сила сопротивления равна уменьшен, обеспечивая плавное остановочное движение.

Ваш браузер не поддерживает видео в формате HTML5.
Колесо крутится перед магнитом

Умные конструкции могут использовать вихревые токи.
Фигура справа показывает металл пластина перед набором электромагнитов. Если ток в наборах включается и выключается, последовательно слева направо справа, эффект такой же, как если бы магнит двигался слева в направлении справа по пластине (или, в другой системе отсчета, пластина была двигаясь справа налево через магнит).Взаимодействие между поле, создаваемое вихревыми токами и приложенным полем, ускоряет пластину. Это принцип линейный асинхронный двигатель .

На рисунке поток уменьшается в левой части пластины. и увеличиваясь в правом сечении пластины, так как магниты повернуты последовательно. Вихревые токи протекают, чтобы противодействовать изменению потока. В магнитные взаимодействия между полями, создаваемыми вихревыми токами, и приложенное поле создает результирующую силу вправо, ускоряя пластину.Линейные асинхронные двигатели рассматриваются как основное средство спуска грузов на воду. из будущих космических колоний. Они также используются для приведения в движение поездов МАГЛЕВ.


Ваш браузер не поддерживает видео в формате HTML5. Ваш браузер не поддерживает видео в формате HTML5.

На видео показан маятник из алюминиевых лопастей. Весло либо сплошная алюминиевая пластина, либо с прорезями, как гребешок. Весло качается между полюсами магнита.Видео 1 показывает, как вихревые токи могут тормозить качание маятника, а видео 2 показывает, как вихревые токи могут вызывать движение магнит, чтобы тащить за собой весло.

Ссылка: Эдди демо токенов (Youtube)

Модуль 5: Вопрос 2

Мощную индукционную пушку можно сделать, поместив металлический цилиндр внутрь катушка соленоида. Цилиндр принудительно выталкивается, когда ток соленоида включился быстро.Почему может ли цилиндр нагреться при выстреле из пушки?

Обсудите это со своими однокурсниками на дискуссионном форуме!
Используйте законы Фарадея и Ленца, чтобы объяснить, как это работает.


Трансформаторы

Функция трансформатора заключается в изменении напряжения так, чтобы оно соответствовало потребности конкретного приложения.

Прототип трансформатора с намотанной первичной и вторичной обмотками. по обе стороны от железного кольца.Если ток в первичной обмотке меняется, поток через вторичную обмотку изменяется, и во вторичной обмотке индуцируется ЭДС. катушка. ЭДС, наведенная во вторичной обмотке, пропорциональна количеству витков N 2 вторичной обмотки, так как количество витков определяет полный магнитный поток, проходящий через эту катушку. Индуцированная ЭДС также пропорционально напряжению V 1 на первичной обмотке, так как это определяет величину первичного тока и связанных с ним магнитных поле.Однако индуцированное напряжение обратно пропорционально количеству витков N 1 первичной обмотки. Отношение принимает вид

V 2 / N 2 = V 1 / N 1 .

Соотношение количества витков на двух катушках определяет соотношение напряжения. Самоиндуктивность является причиной того, что ЭДС, индуцированная во вторичной обмотке. катушка обратно пропорциональна количеству витков первичной катушки.Если у первичной обмотки больше витков, труднее произвести быстрое изменение ток, протекающий через него, из-за обратной ЭДС, вызванной самоиндукцией. Этот эффект ограничивает ток и, следовательно, величину магнитного поля. производится первичной обмоткой, которая, в свою очередь, ограничивает прохождение магнитного потока через вторичную обмотку.

Проблема:

Для работы электропоезда необходимо 12 В, но напряжение на выходе составляет 120 В. Каково отношение количества витков на первичной катушке к количеству витков на вторичной обмотке трансформатора, который вы используете?

Решение:

  • Рассуждение:
    Для трансформатора V 2 / N 2 = V 1 / N 1 .
  • Детали расчета:
    N 1 / N 2 = V 1 / V 2 . Вам нужен трансформатор с десятью в раз больше витков на первичной обмотке, чем на вторичной обмотке.

Электронно-лучевая трубка в старомодном телевизоре требует гораздо более высокого напряжения, чем 120 В. Трансформатор должен иметь на вторичной обмотке намного больше витков, чем на первичная обмотка.

Если выходное напряжение выше входного, мы как-то получить от трансформатора больше мощности, чем мы вложили?

Ответ, конечно, нет.Мощность, подаваемая во вторичную цепь, равна всегда меньше или в лучшем случае равна мощности, подаваемой на первичную обмотку. Поскольку электрическая мощность может быть выражена как произведение напряжения на тока, сохранение энергии дает второе соотношение, полезное для анализирующий трансформатор.

В 2 I 2 ≤ V 1 I 1 .

Высокое выходное напряжение связано с низким выходным током. Выход мощность не превышает входную мощность.Если напряжение понижается, то вторичный ток может быть больше первичного.


Ваш браузер не поддерживает видео в формате HTML5. Ваш браузер не поддерживает видео в формате HTML5.

На видео показан стальной сердечник катушки, подключенной к источнику переменного тока. Когда питание включено, магнитный поток через сердечник меняется с частотой 60 Гц. На видео 1 показано алюминиевое кольцо, наложенное на железный сердечник.Поток через кольцо меняется с частотой 60 Гц и возникают вихревые токи. вызвать в кольцо. Магнитное поле из-за этих вихревых токов противодействует поток изменяется, создавая токи, и диск отталкивается. Видео 2 показывает петля из медной проволоки, соединенная последовательно с лампочкой, помещается поверх железного сердечника. В вихревые токи, протекающие по цепи из медного провода и лампы, вызывают появление лампы светиться.

Ссылка: А демонстрация трансформатора (Youtube)


Трансформаторы и распределение энергии

Высокое напряжение желательно для передачи электроэнергии на большие расстояния.Чем выше напряжение, тем меньше ток. Поскольку мощность, рассеиваемая в провода в виде тепла P = I 2 R, меньше энергии тратится, когда протекает меньший ток. Напряжение передачи может достигать 230 кВ. Трансформаторы на электрические подстанции снижают эти напряжения до 7200 вольт для распределения по городам. Трансформаторы на опорах электросети или частично под землей снижают это напряжение на 220 В. Это напряжение переменного тока разделяется внутри здания для получения 110 В на большинстве розеток.В полные 220 В доступны для печей, сушилок и электронагревателей.

Проблема:

Зарядное устройство для сотового телефона содержит трансформатор, который понижает 120 В переменного тока до 5 В переменного тока для зарядки аккумулятора 3,7 В. (Он также содержит диоды для изменения напряжения 5 В. От переменного тока до 5 В постоянного тока.) Предположим, вторичная катушка содержит 30 витков, а зарядное устройство подает 700 мА. Вычислить
(а) количество витков в первичной обмотке, 90 · 103 (б) средний ток в первичной обмотке, а 90 · 103 (c) преобразованная мощность.

Решение:

  • Рассуждение:
    Для трансформатора V 2 / N 2 = V 1 / N 1 , V 2 I 2 = V 1 I 1 .
  • Детали расчета:
    (а) N 1 / N 2 = V 1 / V 2 . № 1 = N 2 V 1 / V 2 = 30 * 120/5 = 720.
    Первичная катушка имеет 720 витков.
    (б) V 2 I 2 = V 1 I 1 если потеря мощности незначительна. I 1 = V 2 I 2 / V 1 = 5 * 0,7 / 120 А = 29 мА.
    Средний ток первичной обмотки составляет 29 мА.
    (в) P = V 2 I 2 = V 1 I 1 — преобразованная средняя мощность. P = 5 В * 0,7 А = 3,5 Вт.

Электричество — Курсы базовой подготовки военно-морского флота, NAVPERS 10622, Глава 13 — Вводные курсы

Вот « Электричество — Курсы базовой подготовки военно-морского флота » (NAVPERS 10622) целиком.Он должен обеспечивать один из лучшие ресурсы для людей, желающих получить базовый курс по электричеству — вместе с примерами сработало. Видеть авторское право. Видеть Таблица Содержание. • Типография правительства США; 1945 — 618779

Некоторое содержание курса NAVPERS требовало обновления по мере того, как технологии и знания эволюционировал. Например, то, что обычно называют «обычным током». определяется как положительный заряд, движущийся от более положительной точки к более отрицательный момент в цепи.Теперь мы знаем, что именно электроны составляют текущий поток, и они перемещаются от более отрицательной точки к более положительной точке в цепи. Итак, когда вы видите стрелки потока, оставляющие положительный терминал и повторный вход в отрицательный терминал, это «обычный поток». И наоборот, когда вы видите стрелки потока, покидающие отрицательную клемму источника и при повторном входе в положительную клемму это «поток электронов». Это важное различие, которое необходимо сделать при рассмотрении магнитных полей, создаваемых током поток, и индуцированный ток от изменяющегося магнитного поля (см. Правая рука Страница правил на RF Cafe.

Глава 13: Индукция — магнетизм в электричество

В последней главе вы были свидетелями производства МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ. Это проиллюстрировало половину связи между электричество и магнетизм. Другая половина картины — производство ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТОК В МАГНИТНОМ ПОЛЕ.

КАК ЭТО СДЕЛАНО

Создайте магнитное поле из подковообразного магнита, прорезав это поле с помощью проводника.В проводнике индуцируется напряжение. В этом суть создания тока из магнетизма. Но для полного понимания этого процесса вам нужно сначала кое-что узнать. про ГАЛЬВАНОМЕТР.
Гальванометр — это чувствительный измеритель, который. меры очень небольшие токи. Используется вместо амперметра, когда значение тока достаточно мало. должны быть измерены в микроамперах или миллиамперах. Вы бы использовали этот инструмент для измерения небольшой ток, возникающий при разрезании поля ОДНОГО магнита ОДНИМ проводником.

Рисунок 106. — Наведение ЭДС нисходящего движения.

Рисунок 107. — Возникновение восходящего движения ЭДС.

Рисунок 108. — Обращение ЭДС, вызванной переворотом магнитного поля.

Рисунок 109. — Пальцы в линейке левой руки генератора.

Установите схему, показанную на рисунке 106 — вы готовы производить ток из магнетизма. Обратите внимание, что когда проводник движется ВНИЗ через поле, гальванометр отклонен вправо, что указывает на то, что ток в проводнике IN.Сейчас же, как показано на рисунке 107, протолкните проводник ВВЕРХ через магнитное поле. Гальванометр отклонен влево, что указывает на то, что ток в проводнике ВЫКЛЮЧЕН. В тот факт, что направление отклонения гальванометра НАЗАД для изменения направления резки флюса проводником показывает, что —

НАПРАВЛЕНИЕ ИНДУЦИРОВАННОГО ТОКА ЗАВИСИТ ОТ НАПРАВЛЕНИЯ РЕЗКИ ПОТОКА.

Токи, создаваемые проводником, перерезающим магнитные линии, называются ИНДУЦИРОВАННЫМИ. ТОКИ.На самом деле индуцируется не ТОК. Ничто не может создать ток, потому что ток — это электроны, а электроны — это материя. Вы не можете СОЗДАТЬ или УНИЧТОЖИТЬ материю. На самом деле произошло следующее: разрезание силовых линий передало часть магнитного поля. энергия к проводнику. Затем эта энергия стала ЭДС — ИНДУЦИРОВАННОЙ ЭДС. Индуцированная ЭДС заставляла электроны (уже находящиеся в проводе) течь. Это нормально называть это ИНДУЦИРОВАННЫЙ ток, пока ЭДС является ИНДУЦИРОВАННОЙ ЭДС.Большинство электриков используют термин «индуцированный ток», и он стал довольно хорошо принятым. Еще один из тех вещи!

Сравните A и B на рисунке 108. Эти диаграммы различаются двумя способами —

(1) A имеет полюс N слева, а полюс B — справа. Этот означает, что поток движется вправо в A и влево в B. Проверьте это!

(2) Индуцированный ток в A равен IN, а индуцированный ток в B — OUT.Соедините эти два предмета вместе, и у вас будет —

.

НАПРАВЛЕНИЕ ИНДУЦИРОВАННОГО ТОКА ЗАВИСИТ ОТ НАПРАВЛЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ.

Таким образом, в процессе индукции ЭДС участвуют три «направления» —

(1) Направление ПРОВОДНИКА в режущем флюсе.

(2) Направление ПОЛЯ ПОТОКА.

(3) Направление ИНДУЦИРОВАННОЙ ЭДС.

Все три «направления» взаимозависимы и связаны друг с другом другой рукой. rule — правило руки генератора.ПРАВИЛО РУКИ ГЕНЕРАТОРА гласит —

ПОЛОЖИТЕ БОЛЬШОЙ, ПЕРВЫЙ И СРЕДНИЙ ПАЛЬЦЫ ЛЕВОЙ РУКИ ВСЕМИ ПРАВИЛЬНЫМИ УГЛАМИ ДРУГАЯ (Рисунок 109). Итак, ПЕРВЫЙ ПАЛЬЦ УКАЗЫВАЕТ В НАПРАВЛЕНИИ ПОТОКА, БОЛЬШОЙ ПАЛЬЦ ТОЧКИ НАПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПРОВОДНИКА И СРЕДНЕГО ПАЛЬЦА В НАПРАВЛЕНИИ ИНДУЦИРОВАННОЙ ЭДС.

На рисунке 110 показаны три примера изменения одного из направлений. Обратите внимание, что направление ЭДС меняется каждый раз при движении проводника или магнитном поле меняет направление.

Правило руки генератора подсказывает вам третье «направление» в любое время, когда вы знаете другое. два «направления». Иногда бывает трудно совместить пальцы с известные направления. Только помните, что нет никакой разницы, если вы окажетесь лицом к лицу с дирижером, встаньте сбоку от проводника или повернитесь к нему спиной. Пока ваш большой палец указывает в направлении движения, первый палец в направлении потока, тогда ваш средний палец должен указывать в направлении наведенной ЭДС.Встаньте на свой голова, если нужно — но выровняйте пальцы! Это может помочь вам построить рисунок как на рисунке 111. Нарисуйте круг в поперечном сечении проводника. Затем бегите стрелки в направлении потока и движения. Вы можете применить правило руки генератора прямо к диаграмме. Ваш средний палец говорит вам, идет ли знак «•» или «+» в сечение провода.

Что произойдет, если электромагнит заменит искусственный магнит при производстве индуцированная ЭДС? Совершенно ясно, что электромагнитное поле сильнее.Следовательно, провод сокращает БОЛЬШЕ ПОТОКА — и индуцируется БОЛЬШЕ ЭДС.

Рисунок 110. — Правило левой руки генератора.

Было подсчитано, что 100000000 линий флюса необходимо разрезать в секунду для получения ОДИН вольт. Пришло время немного поразмышлять над математикой. Если 100000000 строк вырезано в секунду будет производить один вольт, тогда -200000000 линий, разрезанных в секунду, произведут два вольта — и так далее. Чтобы произвести 10 вольт, необходимо сократить 1000000000 строк в секунду.Ключ к пониманию этого — в термине В СЕКУНДУ. Что, методы можно использовать, чтобы вырезать больше линий В СЕКУНДУ? Их три: (1) резка быстрее, что просто означает ускорение движущегося проводника (2), поместите там больше линий, которые нужно разрезать, что означает увеличение магнитной силы, или (3) разрезание более чем одним проводником, то есть катушка проводник так, чтобы много ОБОРОТОВ провода перерезали поле.

Многие генераторы используют принцип SPEED-UP для увеличения выходного напряжения.Это объясняет повышенная мощность автомобиля или мотор-генератора при включенном двигателе. мчался.

МОЩНОСТЬ МАГНИТНОГО ПОЛЯ может быть увеличена двумя способами — либо увеличивать ток через катушку или поставить больше витков на электромагнит. Любой метод увеличивает NI катушки, и вы знаете, что магнитная сила электромагнита зависит по количеству ампер-витков.

Когда ПРОВОДНИК СМАТЫВАЕТСЯ, каждый виток идет последовательно с другими витками.Следовательно, напряжения доп. Предположим, что один проводник, разрезающий поле, выдает 10 вольт. Этот самый дирижер, свернутый на 5 витков, и резка того же поля дает 50 вольт.

ВЗАИМНАЯ ИНДУКЦИЯ

«Взаимный» означает что-то. общий. ВЗАИМНАЯ ИНДУКЦИЯ означает, что ДВЕ цепи разделить энергию одного. Пример взаимной индукции изображен на рисунке 112. Катушка A является ПЕРВИЧНОЙ цепью и получает энергию от батареи. Катушка А изменяет ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ энергию батареи в МАГНИТНУЮ энергию магнитного поля.Тогда это поле обрезается катушкой B (ВТОРИЧНАЯ цепь), вызывая напряжение. И гальванометр регистрирует ток, создаваемый наведенной ЭДС.

Рисунок 111. — Модель правила руки генератора.

Рисунок 112. — Цепи взаимной индукции.

Интересный факт — индуцированное напряжение МОЖЕТ быть результатом перемещения катушка B через флюс — но НЕ ОБЯЗАТЕЛЬНО. Когда переключатель на A был открыт, у A не было ток и без поля.Но как только выключатель был замкнут, ток через катушка и поле расцвело. Это движущееся поле «разрывается» по проводам катушка B — таким образом линии обрезаются и индуцируется напряжение, БЕЗ ДВИЖУЩЕЙСЯ ОБОЛОЧКИ B. Это только занимает долю секунды, чтобы поле стало СТАЦИОНАРНЫМ при максимальном размере — резка прекращается и индукция прекращается — гальванометр возвращается к нулю. Если переключатель открывается, поле схлопывается обратно к проводам катушки А. Снова поле разрушается само. по проводам катушки B.Гальванометр отклоняется, но в обратном направлении, указывает на то, что индуцированное напряжение изменило направление на противоположное. Важный момент здесь заключается в том, что индукция возникает только тогда, когда поле движется — либо накапливается, либо схлопывается. Этот принцип удержания катушек в неподвижном состоянии и принуждения поля к перемещению используется во всех Цепи MAKE-BREAK. Катушка зажигания и точки распределителя бензинового двигателя — это замыкающая индукционная цепь.

Просмотрите схемы на рисунке 112.Вы заметили реостат R в первичном контуре? Когда переключатель катушки A замкнут, ток в катушке возрастает до значения I = E / R. В поле становится стационарным. Но при любом изменении R изменяется и ток. И для при каждом изменении тока происходит соответствующее изменение поля. Предположим, сопротивление реостата уменьшается-ток увеличивается. Поток расширяется и пересекает катушку. B индуцирует напряжение. Теперь предположим, что сопротивление реостата увеличилось. ток уменьшается.Поток сжимается и снова проходит через катушку B, вызывая противоположный Напряжение.

Все примеры, использованные в связи с рисунком 112, иллюстрируют ВЗАИМНОЕ ИНДУКЦИЮ. Вы всегда можете заметить установление взаимной индукции по ДВУМ цепям. Один контур — первичный — получает энергию от источника напряжения (генератора или батареи), а другой цепь — вторичная — получает свою энергию за счет индукции от поля первичной обмотки. Выделяются два метода взаимной индукции —

.

(1) Переместите вторичную катушку через поле первичной катушки.

(2) Заставляет поле первичной обмотки колебаться, нарушая его проводники вторичной обмотки.

ЗАКОН ЛЕНЦА

На рисунке 113 представлены четыре диаграммы. Каждая последующая диаграмма добавляет к полному рисунок, показанный в D. На первой диаграмме A показан проводник в состоянии покоя в неподвижном магнитном поле. На второй диаграмме B показан этот проводник, перемещающийся в результате толчка вниз. Обратите внимание, что были добавлены два элемента — толчок вниз и результирующий индуцированный ток. в дирижере.ЛЮБОЙ ПРОВОДНИК, ПРОВОДЯЩИЙ ТОК, ИМЕЕТ СОБСТВЕННОЕ ПОЛЕ. Этот дирижер не исключение. Правило руки генератора доказывает, что это поле вращается против часовой стрелки. направление. Третья диаграмма, C, показывает только поле проводника. Есть два задействованные поля — от МАГНИТА и от ПРОВОДНИКА. Первый — это прямолинейное поле, идущее от полюса N к полюсу S. Второй — круговой поле вокруг проводника.

Рисунок 113.- Закон Ленца.

Рисунок 114. — Поля проводника и магнита.

Магнитные линии никогда не пересекаются. Следовательно, строки этих двух полей должны либо СМЕШАТЬСЯ. вместе производя СИЛЬНОЕ результирующее поле, иначе они должны ОТМЕНИТЬ друг друга, производя СЛАБОЕ результирующее поле. На рисунке 114 показано, что происходит над проводом. Два магнитных поля встречаются лицом к лицу. Это как две машины встречаются лицом к лицу — силы отменяют каждую Другой.Подавление силовых линий приводит к появлению СЛАБОГО поля НАД проводником.

B на рисунке 114 показывает, что происходит под проводом. Два магнитных поля смешиваются все вместе. Это как две машины, встречающиеся спереди назад — их силы складываются. Это дополнение линий потока приводит к СИЛЬНОМУ и ИЗГИБАННОМУ поле НИЖЕ проводника. Есть слабый поле вверху и сильное искривленное поле внизу проводника. Помните, что линии потока как резинки — они имеют свойство возвращаться в форму.Но перед искаженными линиями ниже проводника могут вернуться в форму, они должны вытолкнуть проводник из способ. D на рисунке 113 показывает ВСЕ условия, существующие во время индукции. Лучший обзор их —

1. ИСКУССТВЕННОЕ ПОЛЕ в результате комбинации прямых поле полюсов и круговое поле проводника.

2. НАПРАВЛЯЮЩАЯ СИЛА, добавляемая нажатием на проводник.

3. НАПРАВЛЯЮЩАЯ СИЛА, возникающая из-за искаженного поля.Это вверх сила противодействует нисходящему толчку. Цифры 2 и 3 выше имеют первостепенное значение.

Они говорят вам, что всякий раз, когда вы добавляете толчок, чтобы переместить проводник в магнитном поле, индуцируется ток, который создает поле, которое пытается переместить проводник назад против толчка. Это закон Ленца —

ВО ВСЕХ СЛУЧАЯХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ НАПРАВЛЕНИЕ ИНДУЦИРОВАННОЙ ЭДС ТАКОЕ. ЧТО МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, УСТАНОВЛЕННОЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ТОКА, ТЕНДЕНЦИИ ОСТАНОВИТЬ ПРОИЗВОДСТВО ДВИЖЕНИЯ ЭДС.Давайте посмотрим, что это означает в повседневном английском.

Предположим, вы пытаетесь протолкнуть проводник ВВЕРХ через магнитное поле. Сразу же индуцированный ток создает поле, которое пытается подтолкнуть проводник ВНИЗ. Сила Вы используете толчок вверх, должны противодействовать магнитному толчку вниз. Если ты будешь сильнее, кондуктор идет быстрее. Но это дает только больший наведенный ток и более сильный ток. проводниковое поле. Следовательно, есть более сильная сила ВНИЗ, чтобы противостоять вашему более сильному ВЕРХНЯЯ сила.

Вы могли бы сформулировать закон Ленца таким образом — ДЛЯ КАЖДОЙ СИЛЫ ЕСТЬ ПРОТИВОПОЛОЖНАЯ НАБОР СИЛ. НАЧИНАЕТСЯ ОТМЕНА ПЕРВОЙ СИЛЫ.

Все дело в законе Ленца вполне разумно. Рассмотрим этот вариант. Ты хочешь для увеличения наведенного напряжения с 50 до 100 вольт. Короче, вы хотите удвоить выход. Если вы хотите, чтобы результат был ВДВОЕ больше, вам придется производить вдвое больше. много ввода. Вам придется вдвое сильнее надавить на провод, чтобы получить 100 вольт.

Вы когда-нибудь слышали о сварочном генераторе с приводом от двигателя? Когда зажигается сварочная дуга мотор скулит и рожает. Закон Ленца работает. Дуга увеличила выходную нагрузку и двигатель работает против увеличенного противодействия, сила, которая была создана повышенная нагрузка. Двигатель должен увеличить свою мощность, чтобы уравновесить повышенную мощность двигателя. дуга.

САМОИНДУКЦИОННЫЙ

Для создания наведенного напряжения требуются только три элемента: (1) проводник, (2) магнитное поле, (3) движение между проводником и полем.Эти три предмета дать вам ЛИНИИ ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ РЕЗКИ ПРОВОДНИКОМ. Посмотрите на рисунок 115 — это три предмета? присутствует в этой цепи?

Проводников? — В катушке их много.
Магнитный Поле? — Катушка устанавливает его всякий раз, когда течет ток.
Движение? — Имеет место только когда поле движется.

Рисунок 115. — Цепи самоиндукции.

Рисунок 116. — Самоиндукция за один оборот.

Рисунок 117.- Самоиндукция — поперечное сечение.

А чтобы поле сдвинулось, вам придется его расширять или сжимать, изменяя его Текущий. Катушку легко заставить навести напряжение САМОСТОЯТЕЛЬНО, открывая и закрывая выключатель. Такой вид индукции называется САМОИНДУКЦИЕЙ. А вот как это работает. В момент замыкания переключателя начинается ток, и магнитные линии расширяются от центр каждого проводника. По мере того, как эти линии распускаются наружу, они перерезаются другим. проводники — катушки.ЭДС наводится в каждом режущем флюсе проводника.

На рисунке 116 показано увеличение только двух витков катушки на рисунке 115. Поток изображен распускающимся из одного из поворотов. Обратите внимание, как эти линии обрезаются следующий поворот. Теперь, применяя правило руки генератора, определите направление индуцированное напряжение. Правило проще использовать на поперечном сечении катушки как на рисунке. 117. Направление потока вниз (первый палец). Движение вправо (большой палец).(ВНИМАНИЕ — поток движется по проводнику ВЛЕВО — эффект ТАК, ЧТО ПРОВОДНИК двигались ВПРАВО). Наведенное напряжение ВЫКЛЮЧЕНО (средний палец). Это означает именно то, что он говорит — индуцированное напряжение ПРОТИВОПОКАЗЫВАЕТ протеканию тока.

Что происходит при размыкании переключателя? Поле схлопывается и пересекает проводник. в обратном направлении. Поскольку направление движения изменилось, индуцированная ЭДС теперь ВХОДИТ. Таким образом, в коллапсирующем поле индуцированная ЭДС вызывает протекание тока.

Это характеристики самоиндукции —

1. Любая катушка будет индуцировать в себе напряжение всякий раз, когда его текущее значение обменивается, потому что ток контролирует размер и силу поля.

2. При увеличении тока (расширении поля) наведенная ЭДС противостоит текущему течению.

3. При уменьшении тока (сжатие поля) наведенная ЭДС помогает текущему течению.

В конце концов, это еще одно проявление закона Ленца.Применяется первая сила напряжение (от аккумулятора). Вторая сила — это индуцированное напряжение. Индуцированное напряжение противодействует приложению, когда ток увеличивается, и помогает приложению, когда ток уменьшается. Таким образом, индуцированное напряжение препятствует любым изменениям значения тока.

Напряжение самоиндукции может быть очень неприятным. Представьте, что вы оперируете переключатель, управляющий катушками возбуждения на большом двигателе. Эти катушки имеют тысячи повороты.Когда переключатель замкнут, напряжение самоиндукции мало повреждает. Это противодействует увеличению тока на мгновение (возможно, на 0,1 секунды), но как только когда поле нарастает и становится стационарным, индуцированное напряжение прекращается. С другой стороны, когда переключатель разомкнут, поле быстро сжимается. Индуцированное напряжение при коллапсе может быть в сотни раз сильнее приложенного напряжения. Это огромное индуцированное напряжение пропускает ток через клеммы размыкающего переключателя в виде дуги — это МОЖЕТ гореть и оператор, и переключатель очень плохо.Все переключатели подвержены воздействию высоких наведенных напряжений. защищены разрядными реостатами для поглощения и рассеивания индуцированного напряжения, которое в противном случае могут возникнуть опасные дуги.

До сих пор в этой книге под током понимался НЕПРЕРЫВНЫЙ поток электронов. Применять напряжение — оно постоянно толкает — ток течет в постоянном потоке электронов. Технически, этот тип тока известен как ПРЯМОЙ ТОК (DC).

Рисунок 118.- пульсирующий постоянный ток.

В телефонах, катушках зажигания и радиоприемниках используется особый тип постоянного тока. С помощью реостатов или размыкающих переключателей ток попеременно включается и выключенный. Это приводит к ПУЛЬСАЦИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Пульсации постоянного тока. как кровь в вашем теле. Кровь получает толчок (или пульсацию) каждый раз, когда ваше сердце бьется. В цепи это означает что ток течет в ХИРУРГАХ. Скачки могут быть одинаковой силы и регулярно. разнесены, или они могут быть разной силы и расположены неравномерно.Точный тип пульсирующий постоянный ток зависит от электрического оборудования, производящего пульсации. Рисунок 118 это два графика пульсирующего постоянного тока. A — ток в катушке зажигания бензинового двигателя. Оно регулярное, и скачки равны по силе. B — ток в телефонной цепи. Он нерегулярный и скачки неравномерны.

При пульсации постоянного тока подается в катушку, его магнитное поле делает некоторые хитрые вещи. Каждый раз, когда ток повышается, поле расширяется, и каждый раз, когда ток понижается. полевые контракты.Короче поле почти постоянно в ДВИЖЕНИИ. И движущиеся поля производят много наведенного напряжения. Пульсирующий постоянный ток создает поле, подобное закрывающему и выключатель цепи размыкания — ТОЛЬКО — намного быстрее.

При взаимной индукции, если первичная обмотка находится под напряжением пульсирующим постоянным током, вторичная попеременно разрезается расширяющимся и сжимающимся потоком. Это приводит к высокому индуцированному напряжение на вторичной обмотке. В катушке зажигания бензинового двигателя, изображенной на рисунке 119, первичная цепь запитана от 6-вольтовой АКБ через размыкающий выключатель. дистрибьюторских точек.Когда точки закрываются, поле потока расширяется, а когда точки открываются, поле быстро схлопывается. Этот коллапс настолько быстр, что вызванный напряжение во вторичной обмотке часто составляет 20 000 Вольт. Это высокое напряжение используется при прыжках. ток через воздушный зазор у свечей зажигания. Если вы когда-нибудь случайно взяли «тыкай» свечу зажигания, ты знаешь, что она очень горячая!

Рисунок 119. — Катушка зажигания бензинового двигателя.

При самоиндукции катушка, несущая пульсирующую d.c. сбивает с толку смесь текущих значения, значения приложенного напряжения и значения индуцированного напряжения. Упрощенно, это так — когда ток увеличивается, напряжение самоиндукции противостоит приложенному напряжению. Это делает сетевое напряжение (приложенное минус индуцированное) низким, а ток — медленным, в здании вверх. Но при коллапсе — поле разрезается в противоположном направлении и индуцированное напряжение помогает прикладным. Это повышает напряжение в сети и вызывает скачок тока.Пульсирующий ток опасен и должен быть защищен экранами, изоляторами и резисторами. Обычные катушки небольшого электродвигателя могут выдавать одну или две тысячи вольт. самоиндукции, если их фидерная цепь быстро размыкается.

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

Постоянный ток, пульсирующий или регулярный, — это ОДНОСТОРОННИЙ поток электронов. ДВА ПУТЬ поток электронов — ток, который сначала течет в одном направлении, а затем меняет направление и течет в обратном направлении — это ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК (А.С.).

Напряжение переменного тока нельзя получить напрямую от батарей, но обычно происходит от генератора особого типа, называемого ГЕНЕРАТОРОМ. Генератор запускается выход с нулевым напряжением. Затем он создает напряжение, которое движется в ПОЛОЖИТЕЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ. Это положительное напряжение увеличивается до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное значение, затем снова уменьшается до нулевое значение. Затем напряжение снова возрастает до максимального значения, но в ОТРИЦАТЕЛЬНОМ состоянии. НАПРАВЛЕНИЕ, затем уменьшается до нуля.Период времени, необходимый для перехода от нуля к положительному maxi-mum, до нуля, до отрицательного максимума и снова до нуля называется ЦИКЛОМ. И число циклов, происходящих в секунду, — ЧАСТОТА.

Рисунок 120 представляет собой график одного цикла переменного тока. Напряжение. На этом графике сила напряжения по оси ординат, а по оси абсцисс — время одного цикла. Точка 1 — начало цикла нулевого напряжения. От точки 1 до точки 2 напряжение стабильно увеличивается от 0 до 10 до 20 до 30 до 40 до 50 до 60 вольт.Точка 2 — положительный максимум (60 т.). Между точками 2 и 3 напряжение уменьшается до нуля одинаково устойчиво. что он нарастил. От точки 3 до точки 4 напряжение снова возрастает, но в отрицательном направление. Точка 4 — отрицательный максимум — снова 60 вольт. Между точками 4 и 5, напряжение снова падает до нуля. Обычно цикл занимает намного меньше времени, чем чтобы рассказать о — обычно около 1/60 секунды. Цикл занимает 1/60 секунды, когда частота равна 60 — потому что частота 60 означает 60 циклов в секунду.Ома Закон говорит вам, что ток меняется и меняет направление точно так же, как и напряжение. Для каждого момента существует значение тока I = E / R. Я меняется. в точной пропорции к каждой сдаче

евро

Рисунок 120. — График переменного тока. Напряжение.

РЕЗЮМЕ ИНДУКЦИИ ПО переменного и постоянного тока

г.
АКЦИЯ округ Колумбия ПУЛЬСИРУЮЩИЙ D.C. г. до н.э.
Направление тока Всегда в одном направлении. Всегда в одном направлении. Регулярно меняет направление.
Стабильность тока Всегда устойчиво. Взлеты и падения. Взлеты и падения.
Создаваемые магнитные поля Нарастание, затем стабильное, пока ток остается стабильным. Всегда в одном направлении. Постоянно расширяется и сокращается. Всегда в одном направлении. Постоянно расширяется и сокращается.Регулярно меняйте направление движения.
Взаимная индукция Происходит только при размыкании, замыкании цепи или изменении текущего значения. Индуцированный напряжение меняется по направлению в зависимости от первичного тока. Возникает постоянно. Постоянно меняется по направлению. Возникает постоянно. Постоянно меняется по направлению.
Самоиндукция Происходит только при разомкнутой или замкнутой цепи или при изменении текущего значения.Варьируется по направлению. Возникает постоянно. Зависит от направления. Возникает постоянно. Зависит от направления.

КАК AC ДЕЙСТВУЕТ НА ИНДУКЦИИ

Переменный ток постоянно меняет значение и направление. Следовательно, поля производства a.c. постоянно расширяются и сокращаются — также постоянно обращаются вспять полярность.
При взаимной индукции переменного тока на первичной обмотке производит НЕПРЕРЫВНЫЙ переменный ток. на вторичный.ТРАНСФОРМАТОР — это переменный ток. цепь взаимной индукции.

В режиме самоиндукции, перем. производит НЕПРЕРЫВНОЕ напряжение. ИНДУЦИРОВАННОЕ напряжение противостоит ПРИМЕНЯЕМЫЕ и некоторые катушки сконструированы таким образом, чтобы ЭДС самоиндукции была достаточно сильной. чтобы почти полностью остановить ток.

СРАВНЕНИЕ AC И DC

В таблице на странице 171 сравнивается действие переменного, пульсирующего и постоянного постоянного тока. во взаимной и самоиндукции.Изучите — если есть моменты, которые вы не понимаете, вернитесь над этой главой и проясни их.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *