Medan magnet kumparan dengan arus. Elektromagnet dan penerapannya

Elektromagnetisme - satu set fenomena yang disebabkan oleh hubungan arus listrik dan medan magnet. Kadang-kadang hubungan ini mengarah ke efek yang tidak diinginkan. Sebagai contoh, arus yang mengalir melalui kabel listrik di kapal menyebabkan kompas yang tidak perlu deviasi kapal. Namun, listrik sering sengaja digunakan untuk membuat medan magnet intensitas tinggi. Sebagai contoh elektromagnet. Tentang mereka hari ini dan kita akan bicara.

Arus listrik dan fluks magnetik

Intensitas medan magnet dapat menentukan jumlah baris fluks magnetik, yang jatuh pada satuan luas. Medan magnet terjadi dimana-mana di mana listrik arus mengalir, dan fluks magnetik di udara sebanding dengan yang terakhir. kawat lurus yang membawa arus, bisa ditekuk dalam kumparan. Pada radius cukup kecil dari gilirannya, ini mengarah ke peningkatan fluks magnetik. Dalam hal ini, saat ini tidak meningkat.

Pengaruh konsentrasi fluks magnetik dapat lebih ditingkatkan dengan meningkatkan jumlah putaran, yaitu. E. memutar kawat dalam kumparan. sebaliknya adalah benar. Medan magnet kumparan saat ini dapat dikurangi dengan mengurangi jumlah putaran.

Kami berasal hubungan penting. Pada titik maksimum kerapatan fluks magnetik (itu per satuan luas garis aliran yang paling) hubungan antara arus listrik I, jumlah putaran kawat n, dan magnetik fluks B dinyatakan sebagai berikut: Dalam proporsional saat ini untuk V. 12 A, arus melalui kumparan 3 bergantian ini menciptakan persis medan magnet sama dengan saat 3 a, arus melalui kumparan dari 12 putaran. Hal ini penting untuk mengetahui, memecahkan masalah praktis.

solenoid

Kumparan kawat luka, medan magnet disebut solenoid. Kabel mungkin luka pada besi (iron core). Cocok dan bukan magnetik dasar (misalnya, inti udara). Seperti yang Anda lihat, Anda dapat menggunakan tidak hanya besi untuk membuat kumparan medan magnet dengan arus. Dari sudut pandang besarnya setiap inti non-magnetik fluks jarak setara. Artinya, hubungan di atas antara arus dan jumlah belitan dalam kasus ini dilakukan secara akurat. Dengan demikian, medan magnet dari arus kumparan dapat dikurangi, jika kita menerapkan pola ini.

Penggunaan besi dalam solenoid

Mengapa di besi digunakan solenoid? kehadirannya mempengaruhi medan magnet dari kumparan dengan arus dalam dua hal. Hal ini meningkatkan efek magnetik dari arus, sering ribuan kali atau lebih. Namun, hal itu dapat rusak satu proporsionalitas penting. Ini adalah tentang apa yang ada antara fluks magnetik dan arus dalam kumparan dengan inti udara.

bidang mikroskopis dalam domain besi (lebih tepatnya, mereka momen magnetik) di bawah aksi dari medan magnet yang dihasilkan arus dibangun dalam satu arah. Sebagai hasil dari kehadiran inti besi saat ini menghasilkan fluks magnetik yang lebih besar per unit cross section kabel. Dengan demikian, kerapatan fluks meningkat jauh. Ketika semua domain sejajar dalam satu arah, lebih meningkatkan arus (atau jumlah belitan dalam kumparan) hanya sedikit meningkatkan kerapatan fluks magnetik.

Sekarang ceritakan sedikit tentang induksi. Ini adalah bagian penting dari topik yang menarik bagi kami.

Kumparan induksi magnetik dengan saat ini

Meskipun medan magnet dari solenoid dengan inti besi jauh lebih kuat dari medan magnet dari inti udara solenoid, nilainya terbatas oleh sifat-sifat besi. Ukuran kumparan yang menciptakan udara-core secara teoritis tidak memiliki batas. Namun, sebagai suatu peraturan, menerima arus besar diperlukan untuk menciptakan bidang yang sebanding besarnya dengan coil lapangan dengan inti besi, sangat sulit dan mahal. Jangan selalu pergi dengan cara ini.

Apa yang terjadi jika Anda mengubah medan magnet dari kumparan dengan saat ini? Tindakan ini dapat menghasilkan arus listrik dengan cara yang sama seperti saat ini menghasilkan medan magnet. Ketika mendekati magnet dengan garis konduktor gaya magnet melintasi konduktor, menginduksi tegangan di dalamnya. Polaritas tegangan induksi tergantung pada polaritas dan arah perubahan fluks magnetik. Efek ini jauh lebih diucapkan dalam kumparan daripada di kumparan yang terpisah: itu adalah sebanding dengan jumlah putaran di berliku. Di hadapan inti besi dari tegangan induksi di solenoid meningkat. Dengan metode ini, konduktor harus bergerak fluks magnetik relatif. Jika konduktor tidak memotong garis fluks magnetik, tegangan akan timbul.

Cara mendapatkan energi

generator listrik menghasilkan arus berdasarkan prinsip-prinsip yang sama. Biasanya, magnet berputar antara kumparan. Besarnya tegangan induksi tergantung pada kekuatan medan magnet dan kecepatan (mereka menentukan laju perubahan fluks magnetik). Tegangan dalam konduktor berbanding lurus dengan kecepatan fluks magnetik di dalamnya.

Dalam banyak generator magnet digantikan oleh solenoid. Dalam rangka untuk menciptakan medan magnet dari kumparan dengan saat ini, solenoid terhubung ke sumber listrik. Yang dalam hal ini daya listrik yang dihasilkan oleh generator? Hal ini sama dengan produk dari tegangan arus. Di sisi lain, saat ini di konduktor dan hubungan fluks magnetik memungkinkan penggunaan fluks yang dihasilkan oleh arus listrik dalam medan magnet untuk menghasilkan gerakan mekanis. Menurut prinsip ini, motor bekerja dan beberapa peralatan listrik. Namun, untuk menciptakan sebuah gerakan di mana Anda perlu untuk menghabiskan daya listrik tambahan.

medan magnet yang kuat

Saat ini, menggunakan fenomena superkonduktivitas, adalah mungkin untuk mendapatkan intensitas belum pernah terjadi sebelumnya dari kumparan medan magnet dengan arus. Elektromagnet bisa sangat kuat. Ketika ini arus mengalir lossless m. E. Tidak menyebabkan pemanasan material. Hal ini memungkinkan untuk menerapkan banyak stres dalam solenoida inti udara dan menghindari keterbatasan yang ditetapkan oleh efek saturasi. prospek sangat baik mengungkapkan kumparan medan magnet yang kuat dengan saat ini. Elektromagnet dan penggunaannya tidak sia-sia tertarik banyak ilmuwan. Setelah semua, medan yang kuat dapat digunakan untuk pergerakan magnet "bantal" dan penciptaan jenis baru motor listrik dan generator. Mereka mampu output yang tinggi dengan biaya rendah.

Energi dari medan magnet kumparan arus secara aktif digunakan oleh umat manusia. Ini telah lama digunakan secara luas, khususnya, pada kereta api. Tentang bagaimana menggunakan garis-garis medan magnet dari kumparan dengan saat ini untuk mengendalikan pergerakan kereta api, sekarang kita bahas.

Magnet pada kereta api

Sistem yang umum digunakan pada kereta api, yang untuk elektromagnet keamanan yang lebih besar dan magnet permanen saling melengkapi. Bagaimana bisa mengoperasikan sistem? Kuat magnet permanen melekat dekat dengan rel pada jarak tertentu dari lampu lalu lintas. Selama perjalanan kereta api yang melewati sumbu magnet dari pesawat magnet permanen di kabin pengemudi diputar dengan sudut kecil, dimana magnet tetap pada posisinya.

Peraturan lalu lintas di kereta api

Gerakan magnet datar termasuk bel alarm atau sirene. Berikutnya, berikut terjadi. Setelah beberapa sopir taksi detik melewati elektromagnet, yang berhubungan dengan lampu lalu lintas. Jika kereta memberi lampu hijau, solenoid adalah energi dan sumbu magnet permanen di mobil dihidupkan ke posisi semula, mematikan alarm di kokpit. Ketika lampu lalu lintas adalah lampu merah atau kuning, elektromagnet dimatikan, dan kemudian setelah penundaan, otomatis menerapkan rem, tentu saja, jika lupa untuk membuat driver. Rem sirkuit (dan audio) terhubung ke jaringan sejak sumbu rotasi magnet. Jika magnet selama penundaan kembali ke posisi semula, rem tidak diaktifkan.