Специална форма на съществуване на материята - магнитното поле на Земята допринесе за възникването и запазването на живота. Фрагменти от това поле, парчета руда, привличащи желязо, ол електричество в служба на човечеството. Без електричество оцеляването би било немислимо.
Съдържание
Какво представляват линиите на магнитна индукция
Магнитното поле се определя от силата във всяка точка от нейното пространство. Криви, които обединяват точките на полето с еднакви по големина сили, се наричат линии на магнитна индукция. Силата на магнитното поле в определена точка е характеристика на мощността и за оценката й се използва векторът на магнитното поле B. Посоката му в определена точка от линията на магнитната индукция идва тангенциално към нея.
Ако точка в пространството е засегната от няколко магнитни полета, тогава интензитетът се определя чрез сумиране на векторите на магнитната индукция на всяко действащо магнитно поле. В този случай интензитетът в определена точка се сумира в абсолютна стойност, а векторът на магнитната индукция се дефинира като сума от векторите на всички магнитни полета.
Въпреки факта, че линиите на магнитна индукция са невидими, те имат определени свойства:
- Общоприето е, че линиите на магнитното поле излизат от полюса (N) и се връщат от (S).
- Посоката на вектора на магнитната индукция е тангенциална към линията.
- Въпреки сложната форма, кривите не се пресичат и задължително се затварят.
- Магнитното поле вътре в магнита е равномерно и плътността на линията е максимална.
- Само една линия на магнитна индукция минава през точката на полето.
Посоката на линиите на магнитна индукция вътре в постоянен магнит
Исторически, на много места по Земята, естественото качество на някои камъни за привличане на продукти от желязо отдавна е забелязано. С течение на времето в древен Китай стрелите, издълбани по определен начин от парчета желязна руда (магнитна желязна руда), се превърнаха в компаси, показващи посоката към северния и южния полюс на Земята и ви позволяваха да се ориентирате в терена.
Изследванията на този природен феномен са установили, че по-силното магнитно свойство продължава по-дълго в железните сплави. По-слабите естествени магнити са руди, съдържащи никел или кобалт. В процеса на изучаване на електричеството учените се научиха как да получават изкуствено намагнетизирани продукти от сплави, съдържащи желязо, никел или кобалт.За да направите това, те бяха въведени в магнитно поле, създадено от постоянен електрически ток, и, ако е необходимо, демагнетизирани чрез променлив ток.
Продуктите, намагнетизирани в естествени условия или получени по изкуствен път, имат два различни полюса – местата, където магнетизмът е най-концентриран. Магнитите взаимодействат помежду си с помощта на магнитно поле, така че подобните полюси се отблъскват, а различните полюси се привличат. Това генерира въртящи моменти за ориентацията им в пространството на по-силни полета, като земното поле.
Визуално представяне на взаимодействието на слабо магнетизирани елементи и силен магнит дава класическото изживяване със стоманени стърготини, разпръснати върху картон и плосък магнит отдолу. Особено ако дървените стърготини са продълговати, ясно се вижда как те се подреждат по линиите на магнитното поле. При промяна на позицията на магнита под картона се наблюдава промяна в конфигурацията на изображението им. Използването на компаси в този експеримент допълнително засилва ефекта от разбирането на структурата на магнитното поле.
Едно от качествата на магнитните силови линии, открито от М. Фарадей, предполага, че те са затворени и непрекъснати. Линиите, излизащи от северния полюс на постоянен магнит, влизат в южния полюс. Въпреки това, вътре в магнита те не се отварят и влизат от южния полюс на север. Броят на линиите вътре в продукта е максимален, магнитното поле е равномерно и индукцията може да отслабне при размагнитване.
Определяне на посоката на вектора на магнитната индукция, като се използва правилото на гимлета
В началото на 19-ти век учените открили, че около проводник се създава магнитно поле, през което протича ток. Получените силови линии се държат по същите правила като при естествен магнит.Освен това взаимодействието на електрическото поле на проводника с тока и магнитното поле послужи като основа на електромагнитната динамика.
Разбирането на ориентацията в пространството на силите във взаимодействащи полета ни позволява да изчислим аксиалните вектори:
- магнитна индукция;
- Големината и посоката на индукционния ток;
- Ъглова скорост.
Такова разбиране е формулирано в правилото на гимлета.
Комбинирайки транслационното движение на десния джилет с посоката на тока в проводника, получаваме посоката на линиите на магнитното поле, което се обозначава от въртенето на дръжката.
Не е закон на физиката, правилото на гимлета в електротехниката се използва за определяне не само на посоката на линиите на магнитното поле в зависимост от вектора на тока в проводника, но и обратно, определяйки посоката на тока в проводниците на соленоида поради въртенето на линиите на магнитна индукция.
Разбирането на тази връзка позволи на Ампер да обоснове закона за въртящите се полета, което доведе до създаването на електрически двигатели с различни принципи. Цялото прибиращо се оборудване, използващо дросели, следва правилото на гиллета.
Правило на дясната ръка
Определянето на посоката на тока, движещ се в магнитно поле на проводник (една страна на затворен контур от проводници) ясно демонстрира правилото на дясната ръка.
Пише, че дясната длан, обърната към N полюса (линиите на полето влизат в дланта) и палецът, отклонен на 90 градуса, показва посоката на движение на проводника, след което в затворена верига (намотка) магнитното поле индуцира електрически ток , чийто вектор на движение сочат четири пръста.
Това правило показва как първоначално са се появили DC генератори. Определена сила на природата (вода, вятър) завърта затворена верига от проводници в магнитно поле, генерирайки електричество. След това двигателите, след като са получили електрически ток в постоянно магнитно поле, го превръщат в механично движение.
Правилото на дясната ръка важи и за индуктивности. Движението на магнитната сърцевина вътре в тях води до появата на индукционни токове.
Ако четирите пръста на дясната ръка са подравнени с посоката на тока в завоите на намотката, тогава палецът, отклонен на 90 градуса, ще сочи към северния полюс.
Правилата на джилета и дясната ръка успешно демонстрират взаимодействието на електрически и магнитни полета. Те позволяват да се разбере работата на различни устройства в електротехниката за почти всички, а не само учени.
Подобни статии:
