Pole magnetyczne cewki z prądem. Elektromagnesy i ich zastosowanie

Elektromagnetyzm – zespół zjawisk wywołanych przez podłączenie prądu elektrycznego i pola magnetycznego. Czasami ten związek prowadzi do niepożądanych efektów. Na przykład, prąd płynący przez kabli elektrycznych na statku powoduje odchylenie kompasu niepotrzebnych statku. Jednak energia elektryczna jest często celowo wykorzystywane do tworzenia pól magnetycznych o dużej intensywności. Jako przykład elektromagnesy. O nich dziś i porozmawiamy.

Prąd elektryczny , a strumień magnetyczny

Natężenie pola magnetycznego może określić liczbę linii magnetycznych strumienia, który wchodzi na jednostkę powierzchni. Pole magnetyczne występuje wszędzie tam płynie prąd, a strumień magnetyczny w powietrzu jest proporcjonalna do tej ostatniej. Prosto z drutu niosąc prąd, można wyginać w cewce. Przy wystarczająco małym promieniu To z kolei prowadzi do zwiększenia strumienia magnetycznego. W tym przypadku prąd nie zostanie zwiększona.

Wpływ stężenia strumienia magnetycznego może być wzmocniona przez zwiększenie liczby zwojów, tj. E. skręcenie drutu w cewce. Odwrotna jest prawdą. Pole magnetyczne cewki prąd można zmniejszyć poprzez zmniejszenie liczby obrotów.

Czerpiemy istotny związek. W punkcie maksymalnej gęstość strumienia magnetycznego (to na jednostkę powierzchni większości linii przepływu) Zależność między prądem elektrycznym I, liczba zwojów drutu N, a strumień magnetyczny B jest wyrażona w sposób następujący: w prąd proporcjonalny V. 12 A, prąd przepływający przez cewkę 3 obroty stwarza to dokładnie taki sam jak pole magnetyczne prądu 3 a, prąd płynący przez cewkę 12 tur. Ważne jest, aby wiedzieć, rozwiązywania problemów praktycznych.

solenoid

Zwój zwiniętego drutu, pole magnetyczne jest nazywany elektromagnetyczny. Druty mogą być nawinięte na żelaza (rdzeniem). Odpowiednie i niemagnetyczne zasady (np rdzeń powietrza). Jak widać, można nie stosować tylko żelazo do tworzenia pola magnetycznego cewki z prądem. Z punktu widzenia wielkości każdego rdzenia bez pola magnetycznego równoważny odległości. Oznacza to, że powyższa zależność pomiędzy przepływem prądu i liczby obrotów w tym przypadku odbywa się dokładnie. Zatem pole magnetyczne prądu cewki może być zmniejszona, jeśli zastosujemy ten wzór.

Zastosowanie żelaza elektromagnesu

Dlaczego w elektromagnetycznego używane żelaza? Jego obecność wpływa na pole magnetyczne cewki prądem w dwóch aspektach. To zwiększa efekt magnetyczny prądu, często tysiące razy lub więcej. Jednakże, może być uszkodzony jeden ważny proporcjonalność. Chodzi o to, że istniejące między strumieniem magnetycznym i prądu w cewkach z rdzeniem powietrza.

Pole mikroskopowe w domenach żelaza (bardziej dokładnie, ich momentów magnetycznych) pod działaniem pola magnetycznego, które jest wytwarzane prądy są wykonane w jednym kierunku. W wyniku obecności rdzenia żelaznego prądu wytwarza większy strumień magnetyczny za jednostkowych drutów przekroju. Tak więc, indukcja zwiększa się znacznie. Gdy wszystkie domeny ustawione w jednym kierunku, zwiększając prąd (lub pewnej liczby zwojów cewki) tylko nieznacznie zwiększa gęstość strumienia magnetycznego.

Teraz opowiem wam trochę o indukcji. Jest to ważna część z tematów interesujących nas.

Cewka indukcyjna magnetyczne prądu

Mimo, że pole magnetyczne elektromagnesu z rdzeniem żelaznym jest znacznie silniejsze niż pole magnetyczne elektromagnesu powietrza rdzeniowego, jego wartość jest ograniczone przez właściwości żelaza. Wielkość cewki który tworzy rdzeń powietrza teoretycznie nie ma limitu. Jednak z reguły otrzymują ogromne prądy potrzebne, aby stworzyć pole, które jest porównywalne do wielkości pola do cewki z rdzeniem żelaznym, to jest bardzo trudne i kosztowne. Nie zawsze iść tą drogą.

Co się dzieje w przypadku zmiany pola magnetycznego cewki z prądem? Działanie to można generowania prądu elektrycznego w taki sam sposób, jak prąd wytwarza pole magnetyczne. Kiedy zbliża się do magnesu do linii przewodzących siły magnetycznej przekraczających konduktora, indukuje napięcie w nim. Polaryzacja napięcia indukowanego zależy od biegunowości i kierunku zmian strumienia magnetycznego. Efekt ten jest znacznie bardziej widoczny w cewce niż w oddzielnej cewki: jest proporcjonalna do liczby zwojów uzwojenia. W obecności rdzenia żelaznego indukowanego napięcia na wzrasta elektromagnetyczne. Dzięki tej metodzie, przewód musi przejść względny strumień magnetyczny. Jeśli przewód nie przecinają się linie strumienia magnetycznego, napięcie pojawią.

Jak uzyskać energię

generatory elektryczne generują prąd oparte na tych samych zasadach. Typowo, magnes obraca się między zwojami. Wielkość indukowanego napięcia w zależności od natężenia pola magnetycznego magnesu i jego prędkości (określają szybkość zmian strumienia magnetycznego). Napięcie w przewodzie jest proporcjonalna do prędkości strumienia magnetycznego w nim.

W wielu generatorów z magnesami jest zastąpiony przez elektromagnes. W celu wytworzenia pola magnetycznego cewki z prądem elektromagnes jest podłączony do źródła zasilania. Która w tym przypadku energia elektryczna wytwarzana przez generator? Jest ona równa iloczynowi napięcia na prąd. Z drugiej strony, obecny w przewodzie, a stosunek strumienia magnetycznego pozwala na zastosowanie strumień wygenerowany przez prąd elektryczny w polu magnetycznym w celu wytworzenia mechaniczną. Zgodnie z tą zasadą, silnik jest uruchomiony, a niektóre urządzenia elektryczne. Jednak, aby stworzyć ruch, w którym trzeba poświęcić dodatkową energię elektryczną.

Silne pola magnetyczne

Obecnie, za pomocą zjawiskiem nadprzewodnictwem, możliwe jest uzyskanie bezprecedensową natężenie pola magnetycznego cewki prądem. Elektromagnesy mogą być bardzo silne. Kiedy ten prąd przepływa bezstratne m. E. nie powoduje ogrzanie materiału. Pozwala to na zastosowanie dużo stresu w elektromagnesów powietrze-rdzeniowych i uniknąć ograniczeń nałożonych przez efekt nasycenia. Bardzo dobre perspektywy ukazuje potężną cewkę pole magnetyczne prądu. Elektromagnesy i ich stosowanie nie jest daremny zainteresowanych wielu naukowców. Po tym wszystkim, silne pole może być stosowane do przepływu magnetycznego „poduszki” i tworzenia nowych rodzajów silników elektrycznych i generatorów. Są one zdolne do wysokiej wydajności przy niskich kosztach.

Energia prądu magnetycznego cewki pole jest aktywnie wykorzystywana przez człowieka. To od dawna powszechnie stosowane, zwłaszcza na kolei. O tym, jak korzystać z liniami pola magnetycznego cewki z prądem do sterowania ruchem pociągów, teraz dyskutować.

Magnesy na kolei

System powszechnie stosowane na kolei, co dla większych elektromagnesów bezpieczeństwa i magnesami trwałymi są komplementarne. Jak można korzystać z systemu? Silny magnes trwały jest przymocowana blisko szyny w pewnej odległości od światłach. Podczas przejazdu pociągów ponad osi magnesu trwałego magnesu samolotu w kabinie kierowcy jest obrócony o mały kąt, po czym magnes pozostaje na swoim miejscu.

Regulacja ruchu na kolei

Ruch magnesu zawiera płaski dzwonek alarmowy lub sygnalizator. Następnie dodaje się pojawia. Po kilku sekundach sterownik kabiny przechodzi przez elektromagnes, który jest związany z sygnalizacją świetlną. Jeżeli pociąg daje zielone światło, solenoid jest pobudzony i oś magnesu trwałego w samochodzie jest włączony do swojej pierwotnej pozycji, wyłączyć alarm w kokpicie. Gdy ruch jest światło czerwone lub żółte światło, elektromagnes jest wyłączony, a następnie po pewnym czasie, automatycznie uruchamia hamulce, oczywiście, jeśli zapomniał zrobić sterownik. Układ hamulca (i audio) jest podłączone do sieci od osi obrotu magnesu. Jeśli magnes podczas opóźnienia powraca do swojego pierwotnego położenia, hamulec nie jest aktywna.