En særlig form for eksistensen af stof - Jordens magnetfelt bidrog til livets oprindelse og bevarelse. Fragmenter af dette felt, malmstykker, der tiltrækker jern, led elektricitet til menneskehedens tjeneste. Uden elektricitet ville overlevelse være utænkelig.
Indhold
Hvad er linjer med magnetisk induktion
Det magnetiske felt bestemmes af styrken på hvert punkt i dets rum. Kurver, der forener feltpunkter med samme styrke, kaldes linjer med magnetisk induktion. Den magnetiske feltstyrke i et bestemt punkt er en effektkarakteristik, og til at evaluere den bruges magnetfeltvektoren B. Dens retning i et bestemt punkt på den magnetiske induktionslinie sker tangentielt til den.
Hvis et punkt i rummet er påvirket af flere magnetfelter, så bestemmes intensiteten ved at summere de magnetiske induktionsvektorer for hvert virkende magnetfelt. I dette tilfælde opsummeres intensiteten på et bestemt punkt i absolut værdi, og den magnetiske induktionsvektor er defineret som summen af vektorerne for alle magnetfelter.
På trods af at linjerne med magnetisk induktion er usynlige, har de visse egenskaber:
- Det er almindeligt accepteret, at magnetfeltlinjerne udgår ved polen (N) og vender tilbage fra (S).
- Retningen af den magnetiske induktionsvektor er tangentiel til linjen.
- På trods af den komplekse form, krydser kurverne ikke og lukker nødvendigvis.
- Magnetfeltet inde i magneten er ensartet, og linjetætheden er maksimal.
- Kun én linje af magnetisk induktion passerer gennem feltpunktet.
Retningen af linjerne af magnetisk induktion inde i en permanent magnet
Historisk set har man mange steder på Jorden længe bemærket den naturlige kvalitet af nogle sten for at tiltrække jernprodukter. Over tid, i det gamle Kina, blev pile udskåret på en bestemt måde fra stykker af jernmalm (magnetisk jernmalm) omdannet til kompasser, der viser retningen til jordens nord- og sydpoler og giver dig mulighed for at navigere i terrænet.
Undersøgelser af dette naturlige fænomen har fastslået, at en stærkere magnetisk egenskab holder længere i jernlegeringer. Svagere naturlige magneter er malme, der indeholder nikkel eller kobolt. I processen med at studere elektricitet lærte forskerne, hvordan man opnår kunstigt magnetiserede produkter fra legeringer, der indeholder jern, nikkel eller kobolt.For at gøre dette blev de indført i et magnetfelt skabt af jævnstrøm og om nødvendigt afmagnetiseret med vekselstrøm.
Produkter magnetiseret under naturlige forhold eller fremstillet kunstigt har to forskellige poler - de steder, hvor magnetismen er mest koncentreret. Magneter interagerer med hinanden ved hjælp af et magnetfelt, så ens poler frastøder og ulig poler tiltrækker. Dette genererer drejningsmomenter for deres orientering i rummet af stærkere felter, såsom Jordens felt.
En visuel repræsentation af samspillet mellem svagt magnetiserede elementer og en stærk magnet giver den klassiske oplevelse med stålspåner spredt på pap og en flad magnet nedenunder. Især hvis savsmuldet er aflangt, ses det tydeligt, hvordan de retter sig langs magnetfeltlinjerne. Ved at ændre magnetens position under pappet observeres en ændring i konfigurationen af deres billede. Brugen af kompasser i dette eksperiment forstærker yderligere effekten af at forstå strukturen af det magnetiske felt.
En af kvaliteterne ved magnetiske kraftlinjer, opdaget af M. Faraday, antyder, at de er lukkede og kontinuerlige. Linjer, der kommer ud af nordpolen af en permanent magnet, kommer ind i sydpolen. Men inde i magneten åbner de sig ikke og kommer ind fra sydpolen mod nord. Antallet af linjer inde i produktet er maksimalt, magnetfeltet er ensartet, og induktionen kan svækkes, når den afmagnetiseres.
Bestemmelse af retningen af den magnetiske induktionsvektor ved hjælp af gimlet-reglen
I begyndelsen af det 19. århundrede opdagede videnskabsmænd, at der skabes et magnetfelt omkring en leder med strøm, der flyder igennem den. De resulterende kraftlinjer opfører sig efter de samme regler som med en naturlig magnet.Desuden tjente samspillet mellem det elektriske felt af en leder med strøm og det magnetiske felt som grundlag for elektromagnetisk dynamik.
At forstå orienteringen i rummet af kræfter i interagerende felter giver os mulighed for at beregne de aksiale vektorer:
- magnetisk induktion;
- Størrelsen og retningen af induktionsstrømmen;
- Vinkelhastighed.
En sådan forståelse blev formuleret i gimlet-reglen.
Ved at kombinere den translationelle bevægelse af højre gimlet med retningen af strømmen i lederen, opnår vi retningen af magnetfeltlinjerne, som er angivet ved drejningen af håndtaget.
Ikke at være en fysiklov, bruges gimlet-reglen i elektroteknik til ikke kun at bestemme retningen af de magnetiske feltlinjer afhængigt af strømvektoren i lederen, men også omvendt til at bestemme retningen af strømmen i solenoidtrådene på grund af de magnetiske induktionslinjers rotation.
Forståelsen af dette forhold tillod Ampère at underbygge loven om roterende felter, hvilket førte til skabelsen af elektriske motorer af forskellige principper. Alt tilbagetrækkeligt udstyr, der bruger induktorer, følger gimlet-reglen.
Højrehåndsreglen
Bestemmelse af retningen af en strøm, der bevæger sig i et magnetfelt i en leder (den ene side af en lukket kreds af ledere) demonstrerer klart højrehåndsreglen.
Den siger, at højre håndflade, vendt til N-polen (feltlinjer kommer ind i håndfladen), og tommelfingeren afbøjet 90 grader viser lederens bevægelsesretning, så i et lukket kredsløb (spole) inducerer magnetfeltet en elektrisk strøm , hvis bevægelsesvektor fire fingre peger.
Denne regel viser, hvordan DC-generatorer oprindeligt fremstod. En vis naturkraft (vand, vind) roterede et lukket kredsløb af ledere i et magnetfelt og genererede elektricitet. Derefter konverterede motorerne, efter at have modtaget en elektrisk strøm i et konstant magnetfelt, den til en mekanisk bevægelse.
Højrehåndsreglen gælder også for induktorer. Bevægelsen af den magnetiske kerne inde i dem fører til udseendet af induktionsstrømme.
Hvis de fire fingre på højre hånd er på linje med strømmens retning i spolens drejninger, vil tommelfingeren, der afviger 90 grader, pege mod nordpolen.
Reglerne for gimlet og højre hånd demonstrerer med succes samspillet mellem elektriske og magnetiske felter. De gør det muligt at forstå driften af forskellige enheder inden for elektroteknik for næsten alle, ikke kun videnskabsmænd.
Lignende artikler:
