Kelan magneettikenttä virtauksella. Sähkömagneetit ja niiden käyttö

Sähkömagnetismi on yhdistelmä ilmiöitä,Sähkövirtojen ja magneettikenttien kytkennän ansiosta. Joskus tämä yhteys aiheuttaa haitallisia vaikutuksia. Esimerkiksi laivalla olevien sähkökaapeleiden läpi kulkeva virta aiheuttaa tarpeetonta poikkeamista aluksen kompassista. Kuitenkin usein sähköä käytetään tarkoituksella luomaan suuritehoisia magneettikenttiä. Esimerkkinä mainittakoon sähkömagneetit. Puhumme niistä tänään.

Sähkövirta ja magneettivuo

Magneettikentän voimakkuus voidaan määrittäämäärä magneettivuon linjat, joka on yksikköä kohti. Magneettikenttä syntyy kaikkialla, missä sähkövirta virtaa, ja ilmavirran magneettivuo on verrannollinen jälkimmäiseen. Suora lanka, joka kantaa virtaa, voidaan taivuttaa käämiin. Riittävän pienellä säteen kääntymällä tämä johtaa magneettivuon lisääntymiseen. Virta ei kasva.

Magneettivuon pitoisuuden vaikutus voi ollalisätä, lisää kiertymää, eli kierrä lanka kelaan. Päinvastoin on myös totta. Kelan magneettikenttä, jolla on virta, voidaan heikentää, jos kierrosten määrä vähenee.

Meillä on tärkeä suhde. Pisteessä suurimman magneettivuon tiheyden (se pinta-alayksikköä kohti eniten virtauslinjoja) suhde sähkövirran I, määrä johdinkierroksia n, ja magneettivuon B ilmaistaan ​​seuraavasti: verrannollisen virran V. 12, nykyinen kelan läpi 3 kierrosta se luo täsmälleen sama magneettikenttä kuin virran 3 a, läpi kulkeva virta kelan 12 kierrosta. On tärkeää tietää, käytännön ongelmien ratkaisemisessa.

solenoidi

Kelan lanka, luominenMagneettikenttää kutsutaan solenoidiksi. Johdot voidaan kääriä rautaa (rautaydin). Ei-magneettinen alusta (esimerkiksi ilmaympärys) sopii myös. Kuten näette, voit käyttää paitsi rautaa myös magneettikentän käämiin virtauksella. Virran suuruuden näkökulmasta jokainen ei-magneettinen ydin vastaa ilmaa. Toisin sanoen edellä mainittu suhde suhteessa virtaukseen, kierrosten lukumäärään ja virtaukseen tässä tapauksessa suoritetaan melko tarkasti. Niinpä nykyisen kelan magneettikenttä voidaan heikentää soveltamalla tätä säännöllisyyttä.

Raudan käyttö solenoidissa

Mitä rautaa käytetään solenoidissa? Sen läsnäolo vaikuttaa nykyisen käämin magneettikenttään kahdessa suhteessa. Se lisää nykyisen, usein tuhansia kertoja ja enemmän magneettista toimintaa. Kuitenkin yksi tärkeä suhteellinen suhde voi olla ristiriidassa. Tämä on sellainen, joka esiintyy magneettivuon ja virtauksen välillä käämeissä ilmakehän kanssa.

Mikroskooppiset domeenit rauhasessa, domeenit(tarkemmin sanottuna niiden magneettiset hetket), nykyisen virran tuottaman magneettikentän vaikutuksesta, rakennetaan yhteen suuntaan. Tämän seurauksena raudan ytimen läsnä ollessa tämä virta luo suuremman magneettivuon lankayksikön poikkileikkaukselta. Niinpä vuon tiheys kasvaa olennaisesti. Kun kaikki domeenit suuntautuvat yhteen suuntaan, nykyinen virtausnopeus (tai käämien kierrosten lukumäärä) kasvattaa vain hiukan hieman magneettivuon tiheyttä.

Puhumme vähän induktiosta. Tämä on tärkeä osa aiheesta, joka kiinnostaa meitä.

Kelan magneettikentän induktio virtauksella

Vaikka solenoidin magneettikenttä on rautaaYdin on paljon voimakkaampi kuin magneettikenttä solenoidilla, jossa on ilmayhdistelmä, sen raja-arvo rajoittaa raudan ominaisuuksia. Niiden koko, jotka käämin muodostaa ilman ytimellä, teoriassa ei ole rajaa. Yleensä on kuitenkin hyvin vaikeaa ja kallista saada valtavia virtauksia, joita tarvitaan sellaisen kentän luomiseen, joka on verrattavissa suuruudeltaan raudan ytimen solenoidin alaan. Älä aina mene tällä tavalla.

Mitä tapahtuu, jos vaihdat käämin magneettikentännykyinen? Tämä toiminta voi tuottaa sähkövirran samalla tavalla kuin nykyinen luo magneettikentän. Kun magneetti lähestyy johtoa, magneettiset voimajohdot, jotka johtavat ristikytkimen, aiheuttavat sen jännitteen. Indusoituneen jännitteen napaisuus riippuu magneettivuon muutoksen napaisuudesta ja suunnasta. Tämä vaikutus on paljon selkeämpi käämissä kuin erillisessä käämityksessä: se on verrannollinen käämien kierrosten määrään. Raudan ytimen läsnä ollessa solenoidissa indusoitu jännite kasvaa. Tällä menetelmällä johdin on siirrettävä magneettivuon suhteen. Jos johdin ei ylitä magneettivuon johtimia, jännitettä ei tule.

Miten saada energiaa

Sähkögeneraattorit tuottavat virtaajotka perustuvat samoihin periaatteisiin. Yleensä magneetti pyörii käämien välissä. Indusoidun jännitteen suuruus riippuu magneetin kentän suuruudesta ja pyörimisnopeudesta (ne määrittävät magneettivuon muutosnopeuden). Johtimen jännite on suoraan verrannollinen sen magneettivuon nopeuteen.

Monissa generaattoreissa magneetti korvataan solenoidilla. Magneettikentän muodostamiseksi virtauksella solenoidi kytketään virtalähteeseen. Mikä tässä tapauksessa on generaattorin tuottama sähkövoima? Se on yhtä suuri kuin nykyisen jännitteen tuote. Toisaalta johdon ja magneettivuon virran yhteenliittäminen mahdollistaa sähkövirran tuottaman magneettikentän virran mekaanisen liikkeen aikaansaamiseksi. Tätä periaatetta noudattaa sähkömoottorit ja jotkut sähkölaitteet. Liikkeessä olevien liikkeiden luominen edellyttää kuitenkin lisää sähkövoimaa.

Vahvat magneettikentät

Tällä hetkellä käytetään ilmiötäsuprajohtavuus, on mahdollista saada ennennäkemätön intensiteetti magneettikentän käämin virta. Sähkömagneetit voivat olla hyvin voimakkaita. Tällöin virta kulkee ilman häviöitä, ts. Ei aiheuta materiaalin kuumentamista. Tämä mahdollistaa solenoidien suuren jännitteen sovittamisen ilmayhdistelmän kanssa ja välttää saturaatiovaikutuksen aiheuttamat rajoitteet. Erittäin suuret näkymät avaavat tällaisen voimakkaan magneettikentän käämin virtauksella. Sähkömagneetit ja niiden käyttö eivät ole turhaan kiinnostuneita useista tutkijoista. Loppujen lopuksi voimakkaita kenttiä voidaan käyttää siirtymään magneettiseen "tyynyyn" ja luomaan uudenlaisia ​​sähkömoottoreita ja generaattoreita. Ne kykenevät korkeaan tehoon edullisesti.

Kelan magneettikentän energia virtauksella on aktiivinenjota ihmiskunta käyttää. Sitä on käytetty laajasti monien vuosien ajan erityisesti rautateillä. Nyt puhumme siitä, kuinka nykyisen kelan magneettikentän linjat käytetään sääntelemään junien liikkeitä.

Magneetit rautateillä

Rautatiet yleensä käyttävätjotka suuremman turvallisuuden vuoksi sähkömagneetit ja kestomagneetit täydentävät toisiaan. Kuinka nämä järjestelmät toimivat? Vahva kestomagneetti on kiinnitetty kiskon lähellä tietyn etäisyyden päässä liikennevaloista. Kun junan kulku on magneetin päällä, pysyvän litteän magneetin akseli kuljettajan ohjaamossa pyörii pienen kulman, jonka jälkeen magneetti pysyy uudessa asennossa.

Rautatieliikenteen sääntely

Litteän magneetin liike sisältää hälytyksenkello tai sireeni. Seuraavaksi tapahtuu. Muutaman sekunnin taksikuski kulkee sähkömagneetti, joka liittyy liikennevaloissa. Jos juna näyttää vihreää valoa, solenoidi vetää ja akselin kestomagneetti autossa käännetään alkuperäiseen asentoonsa, sammuttamalla hälytyksen ohjaamossa. Kun liikennevalo on punainen tai keltainen valo, sähkömagneetti on kytketty pois päältä, ja sitten viiveellä, automaattisesti jarruttaa, tietenkin, jos se unohtanut tehdä kuljettaja. Jarru piiri (ja ääni) on yhdistetty verkkoon, koska pyörimisakselin magneetin. Jos magneetti viipeen aikana palaa alkuperäiseen asentoon, jarru ei ole käytössä.