Om te begrijpen wat een kenmerk van een magnetisch veld is, moeten veel verschijnselen worden gedefinieerd. Tegelijkertijd moet u van tevoren onthouden hoe en waarom het verschijnt. Zoek uit wat de vermogenskarakteristiek is van een magnetisch veld. Belangrijk is ook dat zo'n veld niet alleen in magneten kan voorkomen. In dit verband kan het geen kwaad om de kenmerken van het aardmagnetisch veld te noemen.
Veldopkomst
Eerst moeten we het uiterlijk van het veld beschrijven. Daarna kun je het magnetische veld en zijn kenmerken beschrijven. Het verschijnt tijdens de beweging van geladen deeltjes. Kan bewegende elektrische ladingen beïnvloeden, vooral op geleidende geleiders. De interactie tussen een magnetisch veld en bewegende ladingen, of geleiders waardoor stroom vloeit, vindt plaats door krachten die elektromagnetisch worden genoemd.
Intensiteit of vermogenskarakteristiek van het magnetische veld ineen bepaald ruimtelijk punt wordt bepaald met behulp van magnetische inductie. Dit laatste wordt aangegeven met het symbool B.
Grafische weergave van het veld
Het magnetische veld en zijn kenmerken kunnen grafisch worden weergegeven met behulp van inductielijnen. Deze definitie wordt lijnen genoemd, de raaklijnen waaraan op elk punt zal samenvallen met de richting van de vector y van de magnetische inductie.
Deze lijnen maken deel uit van de kenmerken van het magnetische veld en worden gebruikt om de richting en intensiteit ervan te bepalen. Hoe hoger de intensiteit van het magnetische veld, hoe meer datalijnen er worden getekend.
Wat zijn magnetische lijnen
Magnetische lijnen in rechte geleiders met stroom hebben de vorm van een concentrische cirkel, waarvan het middelpunt zich op de as van deze geleider bevindt. De richting van de magnetische lijnen in de buurt van geleiders met stroom wordt bepaald door de gimlet-regel, die als volgt klinkt: als de gimlet zo is geplaatst dat deze in de richting van de stroom in de geleider wordt geschroefd, dan is de draairichting van de handvat komt overeen met de richting van de magnetische lijnen.
Voor een spoel met stroom wordt de richting van het magnetische veld ook bepaald door de gimlet-regel. Het is ook vereist om de hendel in de richting van de stroom in de windingen van de solenoïde te draaien. De richting van de magnetische inductielijnen komt overeen met de richting van de translatiebeweging van de gimlet.
De definitie van uniformiteit en inhomogeniteit is het belangrijkste kenmerk van het magnetische veld.
Gemaakt door één stroom, onder gelijke omstandigheden, het veldzal verschillen in intensiteit in verschillende media vanwege verschillende magnetische eigenschappen in deze stoffen. De magnetische eigenschappen van het medium worden gekenmerkt door absolute magnetische permeabiliteit. Gemeten in henries per meter (g/m).
Het kenmerk van het magnetische veld omvat de absolute magnetische permeabiliteit van het vacuüm, de magnetische constante genoemd. De waarde die bepa alt hoe vaak de absolute magnetische permeabiliteit van het medium zal verschillen van de constante, wordt de relatieve magnetische permeabiliteit genoemd.
Magnetische permeabiliteit van stoffen
Dit is een dimensieloze hoeveelheid. Stoffen met een permeabiliteitswaarde kleiner dan één worden diamagnetisch genoemd. In deze stoffen zal het veld zwakker zijn dan in vacuüm. Deze eigenschappen zijn aanwezig in waterstof, water, kwarts, zilver, enz.
Media met een magnetische permeabiliteit groter dan één worden paramagnetisch genoemd. In deze stoffen zal het veld sterker zijn dan in vacuüm. Deze media en stoffen omvatten lucht, aluminium, zuurstof, platina.
In het geval van paramagnetische en diamagnetische stoffen, zal de waarde van magnetische permeabiliteit niet afhangen van de spanning van het externe, magnetiserende veld. Dit betekent dat de waarde constant is voor een bepaalde stof.
Ferromagneten behoren tot een speciale groep. Voor deze stoffen zal de magnetische permeabiliteit enkele duizenden of meer bereiken. Deze stoffen, die de eigenschap hebben te worden gemagnetiseerd en het magnetische veld te versterken, worden veel gebruikt in de elektrotechniek.
Veldsterkte
Om de kenmerken van het magnetische veld te bepalen, samen met de magnetische inductievector, kan een waarde worden gebruikt die de magnetische veldsterkte wordt genoemd. Deze term is een vectorgrootheid die de intensiteit van het externe magnetische veld bepa alt. De richting van het magnetische veld in een medium met dezelfde eigenschappen in alle richtingen, de intensiteitsvector zal samenvallen met de magnetische inductievector op het veldpunt.
De sterke magnetische eigenschappen van ferromagneten worden verklaard door de aanwezigheid van willekeurig gemagnetiseerde kleine onderdelen erin, die kunnen worden weergegeven als kleine magneten.
Zonder magnetisch veld heeft een ferromagnetische substantie mogelijk geen uitgesproken magnetische eigenschappen, aangezien de domeinvelden verschillende oriëntaties krijgen en hun totale magnetische veld nul is.
Volgens de belangrijkste kenmerken van het magnetische veld, als een ferromagneet in een extern magnetisch veld wordt geplaatst, bijvoorbeeld in een spoel met stroom, zullen de domeinen onder invloed van het externe veld in de richting van het externe veld. Bovendien zal het magnetische veld op de spoel toenemen en de magnetische inductie toenemen. Als het externe veld voldoende zwak is, zal slechts een deel van alle domeinen waarvan de magnetische velden de richting van het externe veld benaderen, omslaan. Naarmate de sterkte van het externe veld toeneemt, zal het aantal geroteerde domeinen toenemen en bij een bepaalde waarde van de externe veldspanning zullen bijna alle onderdelen worden geroteerd zodat de magnetische velden in de richting van het externe veld komen te liggen. Deze toestand wordt magnetische verzadiging genoemd.
Relatie tussen magnetische inductie en intensiteit
De relatie tussen de magnetische inductie van een ferromagnetische substantie en de sterkte van een extern veld kan worden weergegeven met behulp van een grafiek die de magnetisatiecurve wordt genoemd. Bij de bocht van de curvegrafiek neemt de snelheid van toename van magnetische inductie af. Na een bocht, waar de spanning een bepaald niveau bereikt, treedt verzadiging op, en de curve stijgt iets en krijgt geleidelijk de vorm van een rechte lijn. In deze sectie groeit de inductie nog steeds, maar eerder langzaam en alleen door een toename van de sterkte van het externe veld.
De grafische afhankelijkheid van de gegevens van de indicator is niet direct, wat betekent dat hun verhouding niet constant is, en de magnetische permeabiliteit van het materiaal is geen constante indicator, maar hangt af van het externe veld.
Veranderingen in de magnetische eigenschappen van materialen
Bij het verhogen van de stroom tot volledige verzadiging in een spoel met een ferromagnetische kern en het vervolgens verlagen ervan, zal de magnetisatiecurve niet samenvallen met de demagnetisatiecurve. Met een intensiteit van nul zal de magnetische inductie niet dezelfde waarde hebben, maar een indicator krijgen die de resterende magnetische inductie wordt genoemd. De situatie met het achterblijven van magnetische inductie van de magnetiserende kracht wordt hysterese genoemd.
Om de ferromagnetische kern in de spoel volledig te demagnetiseren, is het nodig om een tegenstroom te geven, die de nodige spanning zal creëren. Voor verschillende ferromagnetischestoffen is een segment van verschillende lengtes nodig. Hoe groter het is, hoe meer energie er nodig is voor demagnetisatie. De waarde waarbij het materiaal volledig wordt gedemagnetiseerd, wordt de dwangkracht genoemd.
Bij een verdere toename van de stroom in de spoel zal de inductie weer toenemen tot de verzadigingsindex, maar met een andere richting van de magnetische lijnen. Bij demagnetiseren in de tegenovergestelde richting wordt restinductie verkregen. Het fenomeen restmagnetisme wordt gebruikt om permanente magneten te maken van stoffen met een hoog restmagnetisme. Materialen met de mogelijkheid om opnieuw te magnetiseren worden gebruikt om kernen te maken voor elektrische machines en apparaten.
Linkerhandregel
De kracht die een geleider met stroom beïnvloedt, heeft een richting die wordt bepaald door de regel van de linkerhand: wanneer de palm van de maagdelijke hand zo is geplaatst dat de magnetische lijnen erin komen en vier vingers worden uitgestrekt in de richting van de stroom in de geleider, geeft de gebogen duim de richting van de kracht aan. Deze kracht staat loodrecht op de inductievector en stroom.
Een stroomvoerende geleider die in een magnetisch veld beweegt, wordt beschouwd als een prototype van een elektromotor die elektrische energie omzet in mechanische energie.
Rechterhandregel
Tijdens de beweging van de geleider in een magnetisch veld, wordt er een elektromotorische kracht in geïnduceerd, die een waarde heeft die evenredig is met de magnetische inductie, de lengte van de betrokken geleider en de snelheid van zijn beweging. Deze afhankelijkheid wordt elektromagnetische inductie genoemd. Bijom de richting van de geïnduceerde EMV in de geleider te bepalen, wordt de rechterhandregel gebruikt: wanneer de rechterhand zich op dezelfde manier bevindt als in het voorbeeld van links, komen de magnetische lijnen de handpalm binnen en geeft de duim de richting van de beweging van de geleider, geven de uitgestrekte vingers de richting van de geïnduceerde EMF aan. Een geleider die in een magnetische flux beweegt onder invloed van een externe mechanische kracht is het eenvoudigste voorbeeld van een elektrische generator waarin mechanische energie wordt omgezet in elektrische energie.
De wet van elektromagnetische inductie kan anders worden geformuleerd: in een gesloten circuit wordt een EMF geïnduceerd, bij elke verandering in de magnetische flux die door dit circuit wordt gedekt, is de EFE in het circuit numeriek gelijk aan de snelheid van verandering van de magnetische flux die dit circuit bedekt.
Dit formulier geeft een gemiddelde EMF-indicator en geeft de afhankelijkheid van de EMF aan, niet van de magnetische flux, maar van de snelheid van zijn verandering.
Wet van Lenz
Je moet ook de wet van Lenz onthouden: de stroom die wordt veroorzaakt door een verandering in het magnetische veld dat door het circuit gaat, het magnetische veld ervan verhindert deze verandering. Als de windingen van de spoel worden doorboord door magnetische fluxen van verschillende groottes, dan is de op de hele spoel geïnduceerde EMF gelijk aan de som van de EMF in verschillende windingen. De som van de magnetische fluxen van verschillende windingen van de spoel wordt fluxkoppeling genoemd. De meeteenheid van deze grootheid, evenals de magnetische flux, is weber.
Wanneer de elektrische stroom in het circuit verandert, verandert ook de magnetische flux die hierdoor wordt gecreëerd. Tegelijkertijd, volgens de wet van elektromagnetische inductie, binnengeleider, wordt een EMF geïnduceerd. Het verschijnt in verband met een verandering in stroom in de geleider, daarom wordt dit fenomeen zelfinductie genoemd en de EMF die in de geleider wordt geïnduceerd, wordt zelfinductie-EMF genoemd.
Fluxkoppeling en magnetische flux hangen niet alleen af van de sterkte van de stroom, maar ook van de grootte en vorm van een bepaalde geleider en de magnetische permeabiliteit van de omringende substantie.
Geleiderinductantie
De evenredigheidscoëfficiënt wordt de inductantie van de geleider genoemd. Het verwijst naar het vermogen van een geleider om fluxkoppeling te creëren wanneer elektriciteit er doorheen gaat. Dit is een van de belangrijkste parameters van elektrische circuits. Voor bepaalde circuits is inductantie een constante. Het zal afhangen van de grootte van de contour, de configuratie en de magnetische permeabiliteit van het medium. In dit geval doen de stroomsterkte in het circuit en de magnetische flux er niet toe.
De bovenstaande definities en verschijnselen geven een verklaring van wat een magnetisch veld is. De belangrijkste kenmerken van het magnetische veld worden ook gegeven, met behulp waarvan het mogelijk is om dit fenomeen te definiëren.
