El camp magnètic de la bobina amb un corrent. Electroimants i la seva aplicació

Electromagnetisme - un conjunt de fenòmens provocats per la connexió dels corrents elèctrics i camps magnètics. A vegades aquesta relació condueix a efectes indesitjables. Per exemple, el corrent que flueix a través dels cables elèctrics en un vaixell fa que la brúixola del vaixell desviació innecessària. No obstant això, l'electricitat s'utilitza sovint deliberadament per crear camps magnètics d'alta intensitat. Com un exemple electroimants. Sobre ells avui i en parlarem.

El corrent elèctric i el flux magnètic

La intensitat del camp magnètic pot determinar el nombre de línies de flux magnètic, que cau sobre la unitat d'àrea. El camp magnètic es produeix a tot arreu on flueix el corrent elèctric, i el flux magnètic en l'aire és proporcional a l'última. filferro recte que transporta un corrent, es pot doblegar en la bobina. En un radi prou petit de seu torn, això condueix a un augment en el flux magnètic. En aquest cas, no s'augmenta el corrent.

Efecte de la concentració de flux magnètic es pot millorar més mitjançant l'augment del nombre de voltes, és a dir. E. torçar el filferro a la bobina. El contrari és cert. El corrent de bobina de camp magnètic pot reduir-se disminuint el nombre de voltes.

Derivem relació important. En el punt de màxima densitat de flux magnètic (que per unitat de superfície majoria de les línies de flux) la relació entre el corrent elèctric I, el nombre de voltes de filferro de n, i el flux magnètic B s'expressa així: En un corrent proporcional a V. 12 A, el corrent a través de la bobina de 3 voltes es crea exactament el mateix camp magnètic com el corrent de 3 a, el corrent a través de la bobina de 12 voltes. És important saber, la resolució de problemes pràctics.

solenoide

La bobina de filferro de la ferida, un camp magnètic es diu un solenoide. Els fils es poden enrotllar en el ferro (nucli de ferro). La base adequada i no magnètic (per exemple, nucli d'aire). Com es pot veure, no es pot utilitzar només el ferro per crear una bobina de camp magnètic amb el corrent. Des del punt de vista de la magnitud de qualsevol nucli no flux magnètic distància equivalent. És a dir, la relació anterior entre el flux de corrent i el nombre de voltes en aquest cas es porta a terme amb precisió. Per tant, el camp magnètic del corrent de la bobina es pot reduir, si apliquem aquest patró.

L'ús de ferro en el solenoide

Per què al ferro usat solenoide? La seva presència influeix en el camp magnètic de la bobina amb corrent en dos aspectes. Augmenta l'efecte magnètic del corrent, sovint milers de vegades o més. No obstant això, es pot dividir una proporcionalitat important. Es tracta de la que hi ha entre el flux magnètic i el corrent en les bobines amb nucli d'aire.

camp microscòpic en els dominis de ferro (més precisament, els seus moments magnètics) sota l'acció d'un camp magnètic que es genera corrents es construeixen en una direcció. Com a resultat de la presència del nucli de ferro del corrent produeix un flux magnètic més gran per unitat de secció transversal cables. Per tant, la densitat del flux augmenta considerablement. Quan tots els dominis alineats en una direcció, augmentant encara més el corrent (o el nombre de voltes a la bobina) augmenta només lleugerament la densitat de flux magnètic.

Ara que comptar una mica sobre la inducció. Aquesta és una part important dels temes d'interès per a nosaltres.

La bobina d'inducció magnètica amb actual

Encara que el camp magnètic d'un solenoide amb un nucli de ferro és molt més fort que el camp magnètic del nucli d'aire de solenoide, el seu valor està limitat per les propietats de la planxa. La mida de la bobina que crea un nucli d'aire teòricament no té límit. No obstant això, per regla general, reben enormes corrents necessàries per crear un camp que és comparable en magnitud a la bobina de camp amb un nucli de ferro, és molt difícil i costós. No sempre van d'aquesta manera.

Què passa si canvia el camp magnètic de la bobina amb un corrent? Aquesta acció pot generar un corrent elèctric en la mateixa forma que el corrent genera un camp magnètic. Quan s'aproxima l'imant a les línies conductores de força magnètica que creuen el conductor, indueix una tensió en el mateix. La polaritat de la tensió induïda depèn de la polaritat i direcció de canvi del flux magnètic. Aquest efecte és molt més pronunciat en la bobina que en una bobina separada: és proporcional al nombre de voltes en el bobinatge. En presència del nucli de ferro de la tensió induïda en els augments de solenoide. Amb aquest mètode, el conductor ha de moure flux magnètic relatiu. Si el conductor no es creua amb les línies de flux magnètic, sorgirà una tensió.

Com obtenir energia

Els generadors elèctrics generen corrent basat en els mateixos principis. Típicament, l'imam gira entre les bobines. La magnitud de la tensió induïda depèn de la intensitat de camp de l'imant i la seva velocitat (que determinen la taxa de canvi del flux magnètic). El voltatge en el conductor és directament proporcional a la velocitat del flux magnètic en el mateix.

En molts generadors d'imants se substitueix per un solenoide. Per tal de crear un camp magnètic de la bobina amb un corrent, el solenoide està connectat a la font d'alimentació. Que en aquest cas l'energia elèctrica produïda pel generador? És igual al producte de la tensió a través del corrent. D'altra banda, el corrent en el conductor i la proporció de flux magnètic permet l'ús de flux generat pel corrent elèctric en el camp magnètic per a produir moviment mecànic. D'acord amb aquest principi, el motor està en marxa i alguns aparells elèctrics. No obstant això, per crear un moviment en què el necessari per passar una potència elèctrica addicional.

Els camps magnètics forts

En l'actualitat, utilitzant el fenomen de la superconductivitat, és possible obtenir una intensitat sense precedents de la bobina de camp magnètic amb el corrent. Els electroimants poden ser molt poderosos. Quan aquest corrent flueix m sense pèrdua. E. No provoca l'escalfament del material. Això permet aplicar una gran quantitat d'estrès en els solenoides amb nucli d'aire i evitar les limitacions imposades per l'efecte de saturació. Molt bones perspectives revela una potent bobina de camp magnètic amb el corrent. Electroimants i el seu ús no és en va molts científics interessats. Després de tot, un camp fort pot ser utilitzat per al moviment de magnètica "matalàs" i la creació de nous tipus de motors elèctrics i generadors. Són capaços d'alt rendiment a baix cost.

L'energia del corrent de bobina de camp magnètic s'utilitza activament per la humanitat. Que havia estat durant molt de temps utilitzat àmpliament, en particular, en els ferrocarrils. Sobre com fer servir les línies del camp magnètic de la bobina amb un corrent per controlar la circulació dels trens, que ara discutim.

Imants en els ferrocarrils

Sistema s'utilitza comunament en els ferrocarrils, que per a més grans electroimants de seguretat i els imants permanents són complementaris. Com pot operar el sistema? Strong imant permanent està fixat a prop del tren a una certa distància de les llums de trànsit. Durant el pas dels trens sobre l'eix de l'imant del pla d'imant permanent a la cabina del conductor es fa girar per un petit angle, amb la qual cosa l'imam es manté en posició.

Regulació del trànsit en el ferrocarril

moviment imant pla inclou campana o sirena d'alarma. A continuació, es produeix el següent. Després d'un parell de segons conductor de taxi passa per l'electroimant, el qual està associat amb el semàfor. Si el tren dóna la llum verda, el solenoide és energizado i l'eix de l'imant permanent al cotxe es va tornar a la seva posició original, apagar l'alarma a la cabina del pilot. Quan el semàfor està en llum vermella o groga, l'electroimant es desactiva, i després després d'un retard, s'aplica automàticament els frens, per descomptat, si es va oblidar de fer conductor. circuit de fre (i àudio) està connectat a la xarxa des de l'eix de rotació de l'imant. Si l'imant durant el retard torna a la seva posició original, el fre no s'activa.