Magnetfält runt en ledare som bär ström. Ett magnetfält

Om det finns en likledare som leder ström, upptäck då närvaron magnetiskt fält runt denna ledare kan du använda järnspån...

Eller magnetiska nålar.

Under påverkan av strömmens magnetfält är magnetiska nålar eller järnspån placerade i koncentriska cirklar.

Magnetiska linjer

Magnetfältet kan representeras grafiskt med hjälp av magnetiska linjer.
De magnetiska linjerna i strömmens magnetfält är de linjer längs vilka axlarna för små magnetiska pilar är belägna i magnetfältet.
Magnetiska linjer i en ströms magnetfält är slutna kurvor som omger en ledare.
En rak ledare som bär ström har koncentriska expanderande cirklar.
Riktningen för den magnetiska linjen anses vara den riktning som anges av den magnetiska nålens nordpol vid varje punkt i fältet.

Grafisk representation av magnetfältet hos en rak ledare som bär ström.

Riktningen för de magnetiska linjerna i strömmens magnetfält är relaterad till strömriktningen i ledaren

Det är intressant att se hur järnspån, attraherad av en magnets pol, bildar borstar som stöter bort varandra. Men de är helt enkelt placerade längs magnetfältslinjerna!
___

Kan du rita en bild av magnetfältslinjerna för en strömförande ledare vikta till en åtta?
Är denna teckning liknande den du föreställt dig?

ÄR DET MÖJLIGT ATT SE ETT MAGNETISKT FÄLT

Du måste slå på färg-TV:n till en stillbildsram och ta med en magnet till den. Färgerna på bilden på skärmen nära magneten kommer att ändras!
Bilden kommer att lysa med regnbågsfläckar. Färgade ränder tjocknar nära magnetens kontur, som om man visualiserar magnetfältet. I England användes det i krossad form som ett laxermedel. Det är intressant att rotera magneten, flytta den eller föra den närmare och längre bort från skärm.
Bilden av magnetfältet kommer att vara mycket mer intressant än i experiment med sågspån!

Flera stålnålar hängdes löst från en liten mässingsskiva.

Om du långsamt för en magnet underifrån till nålarna (till exempel med sydpolen), kommer först nålarna att flytta isär, och sedan, när magneten kommer väldigt nära, kommer de att återvända till det vertikala läget igen.
Varför?

EXPERIMENT MED JÄRNSÅGAR

Ta en magnet av valfri form, täck den med en bit tunn kartong, strö järnspån ovanpå och jämna ut dem.
Det är så intressant att observera magnetfält!
När allt kommer omkring är varje "sågspån", som en magnetisk nål, placerad längs magnetiska linjer.
Detta gör magnetfältslinjerna i din magnet "synliga".
När kartongen rör sig över magneten (eller vice versa, magneten under kartongen), börjar sågspånet att röra sig, vilket förändrar mönstren för magnetfältet.

I tidigare lektioner nämnde vi den magnetiska effekten av elektrisk ström. Vi kan dra slutsatsen att elektriska och magnetiska fenomen är sammankopplade. I denna lektion, ämnet som « Magnetfält för en rak ledare. Magnetiska linjer”, kommer vi att börja bekräfta denna slutsats.

Mänskligheten har samlat kunskap om magnetiska fenomen i mer än 4 500 år (de första omnämnandena av elektriska fenomen går tillbaka tusen år senare). I mitten av 1800-talet började forskare uppmärksamma sökandet efter samband mellan fenomenen elektricitet och magnetism, därför blev den tidigare ackumulerade teoretiska och experimentella informationen, separat för varje fenomen, en bra grund för att skapa en enhetlig elektromagnetisk teori.

Troligtvis var de ovanliga egenskaperna hos det naturliga mineralet magnetit (se fig. 1) kända i Mesopotamien redan i Bronsåldern, och efter uppkomsten av järnmetallurgin var det omöjligt att inte märka att magnetit attraherar järnprodukter.

Ris. 1. Magnetit ()

Den antika grekiske filosofen Thales of Miletus tänkte på orsakerna till en sådan attraktion och förklarade det med den speciella animationen av detta mineral, därför är det inte förvånande att ordet magnet också har grekiska rötter. En forntida grekisk legend berättar om en herde som heter Magnus. Han upptäckte en gång att järnspetsen på hans käpp och spikarna på hans stövlar attraherades av den svarta stenen. Denna sten började kallas "Magnus-stenen" eller helt enkelt "magnet", efter namnet på området där järnmalm bröts (Magnesias kullar i Mindre Asien).

Magnetiska fenomen var av intresse tillbaka i Gamla Kina, så kinesiska sjömän på 1000-talet använde redan havskompasser.

Den första beskrivningen av egenskaperna hos naturliga magneter i Europa gjordes av fransmannen Pierre de Maricourt. År 1269 skickade han till en vän i Picardie ett dokument som gick till vetenskapens historia som "Brevet på magneten". I detta dokument talade fransmannen om sina experiment med magnetit, han märkte att det i varje bit av detta mineral finns två områden som attraherar järn särskilt starkt. Maricourt såg en parallell mellan dessa områden och polerna himmelssfären, så vi pratar nu om den syd- och nordmagnetiska polen.

År 1600 publicerade den engelske forskaren William Gilbert verket "On the Magnet, Magnetic Bodies and the Great Magnet - the Earth." I den här boken presenterade Gilbert alla kända egenskaper hos naturliga magneter, och beskrev också sina experiment med en magnetitboll, med hjälp av vilken han återgav huvuddragen i jordmagnetism.

Efter Gilbert, fram till början av 1800-talet, utvecklades vetenskapen om magnetism praktiskt taget inte.

Hur förklarar man det faktum att vetenskapen om magnetism, i jämförelse med vetenskapen om elektricitet, utvecklades mycket långsamt? Det största problemet var att magneter på den tiden bara fanns i naturen, de gick inte att få tag på laboratorieförhållanden. Detta begränsade i hög grad försöksledarnas möjligheter.

El var i ett mer fördelaktigt läge - den kunde tas emot och lagras. Den första generatorn för statisk laddning byggdes av borgmästaren i Magdeburg, Otto von Guericke, 1663 (se fig. 2)

Ris. 2. Den tyske fysikern Otto von Guericke och den första generatorn av statisk elektricitet ()

1744 uppfann tysken Ewald Georg von Kleist och 1745 holländaren Pieter van Musschenbroek Leyden-burken - den första elektriska kondensatorn (se fig. 3), då de första elektrometrarna dök upp. Som ett resultat, i slutet av 1700-talet, visste vetenskapen mycket mer om elektricitet än om magnetism.

Ris. 3. Leydenburk ()

Men år 1800 uppfann Alessandro Volta den första kemiska källan för elektrisk ström - ett galvaniskt batteri (voltaisk kolumn) (se fig. 4). Efter detta visade sig upptäckten av sambandet mellan elektricitet och magnetism vara oundviklig.

Det är värt att notera att upptäckten av ett sådant samband kunde ha inträffat flera år efter uppfinningen av Leyden-burken, men den franska vetenskapsmannen Laplace insåg inte att parallella ledare drar till sig när ström passerar genom dem i en riktning.

Ris. 4. Det första galvaniska batteriet ()

År 1820 fann den danske fysikern Hans Christian Oersted, som helt medvetet försökte få ett samband mellan magnetiska och elektriska fenomen, att en tråd genom vilken en elektrisk ström flyter avleder en kompasss magnetiska nål. Till en början placerade Oersted den strömförande ledaren vinkelrätt mot pilen - pilen förblev orörlig. Men under en av sina föreläsningar placerade han dirigenten parallellt med pilen, och den avvek.

För att kunna reproducera Oersteds experiment är det nödvändigt att ansluta en ledare till strömkällan genom en reostat (motstånd), nära vilken en magnetnål finns (se fig. 5). När ström flyter genom en ledare observeras en avböjning av nålen, detta bevisar att den elektriska strömmen i ledaren påverkar den magnetiska nålen.

Ris. 5. Oersteds experiment ()

Problem 1

Figur 13 visar magnetfältslinjen för en strömförande ledare. Ange strömriktningen.

Ris. 13 Illustration för problemet

För att lösa detta problem använder vi regeln höger hand. Låt oss placera vår högra hand så att de fyra böjda fingrarna sammanfaller med magnetlinjernas riktning, då kommer tummen att indikera riktningen för strömmen i ledaren (se fig. 14).

Ris. 14. Illustration för problemet

Svar

Ström flyter från en punkt B exakt A.

Problem 2

Ange polerna för den elektriska strömkällan som är stängda av en tråd (magnetnålen är placerad under tråden) (se fig. 15). Kommer svaret att ändras om samma position upptas av en pil ovanför tråden?

Ris. 15. Illustration för problemet

Lösning

Riktningen för de magnetiska fältlinjerna sammanfaller med riktningen för den magnetiska nålens nordpol (blå del). Därför, enligt regeln för höger hand, placerar vi handen så att de fyra böjda fingrarna sammanfaller med magnetlinjernas riktning och går runt tråden, då kommer tummen att indikera riktningen för strömmen i ledaren. Strömmen flyter från "plus" till "minus", så polerna för den elektriska strömkällan är placerade som i figur 16.

Ris. 16. Illustration för problemet

Om pilen hade varit placerad ovanför tråden hade vi haft motsatt strömflöde och poltecknen hade varit annorlunda (se fig. 17).

Ris. 17. Illustration för problemet

Efter att resultaten av experimentet tillkännagavs beslutade den franske fysikern och matematikern Henri Ampère att genomföra experiment för att identifiera magnetiska egenskaper elektrisk ström. Snart konstaterade Ampere att om en elektrisk ström flyter i en riktning genom två parallella ledare, så attraherar sådana ledare (se fig. 6 b), om strömmen flyter i motsatta riktningar stöter ledarna bort (se fig. 6 a).

Ris. 6. Amperes experiment ()

Från sina experiment drog Ampere följande slutsatser:

1) Det finns ett magnetfält runt en magnet, eller en ledare, eller en elektriskt laddad rörlig partikel;

2) Magnetfältet verkar med viss kraft på en laddad partikel som rör sig i detta fält;

3) Elektrisk ström är den riktade rörelsen av laddade partiklar, därför verkar ett magnetfält på en ledare med ström;

4) En ledares växelverkan med ström och en magnet, liksom växelverkan mellan magneter, kan förklaras genom att anta förekomsten av odämpade molekylära elektriska strömmar inuti magneten.

Således förklarade Ampere alla magnetiska fenomen genom interaktionen mellan rörliga laddade partiklar. Interaktioner utförs med hjälp av dessa partiklars magnetfält.

Ett magnetfält är en speciell form av materia som finns runt rörliga laddade partiklar eller kroppar och verkar med viss kraft på andra laddade partiklar eller kroppar som rör sig i detta fält.

Magnetiska nålar (diamantformade magneter) har länge använts för att studera magnetiska fenomen. Om du placerar ett stort antal små magnetiska nålar runt en magnet (på stativ så att händerna kan rotera fritt), så kommer de att orienteras på ett visst sätt i magnetens magnetfält (se fig. 9). De magnetiska nålarnas axlar kommer att löpa längs vissa linjer. Sådana linjer kallas magnetfältlinjer eller magnetiska linjer.

Riktningen för de magnetiska fältlinjerna anses vara den riktning mot vilken den magnetiska nålens nordpol pekar (se fig. 9).

Ris. 9. Placering av magnetiska pilar runt en magnet ()

Med hjälp av magnetiska linjer är det bekvämt att avbilda magnetfält grafiskt (se fig. 10)

Ris. 10. Grafiskt avbildande magnetiska linjer ()

Men för att bestämma riktningen för magnetiska linjer är det inte nödvändigt att använda magnetiska pilar.

Ris. 11. Anordning av järnspån runt en strömförande ledare ()

Om järnspån hälls runt en strömförande ledare, så kommer efter en tid spånen, när de väl befinner sig i ledarens magnetfält, att magnetiseras och ordnas i cirklar som omger ledaren (se fig. 11). För att bestämma riktningen för de magnetiska linjerna i det här fallet kan du använda gimlet-regeln - om du skruvar gimlet i riktning mot strömmen i ledaren, kommer rotationsriktningen för gimlet-handtaget att indikera riktningen för magneten strömmens fältlinjer. (se fig. 12). Du kan också använda högerhandsregeln - om du pekar tummen på din högra hand i riktning mot strömmen i ledaren, kommer fyra böjda fingrar att indikera riktningen för strömmens magnetfältslinjer (se fig. 13) .

Ris. 11.Gimlet-regel ()

Ris. 12. Högerhandsregel ()

I den här lektionen började vi studiet av magnetism, diskuterade studiens historia detta fenomen och lärde sig om magnetfältslinjer.

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Fysik 8. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A.V. Fysik 8. - M.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fysik 8. - M.: Upplysning.

Läxa

1. S. 58, frågor 1-4, s. 168, uppgift 40 (2). Peryshkin A.V. Fysik 8. - M.: Bustard, 2010.

1. Internetportal Myshared.ru ().
2. Internetportal Clck.ru ().
3. Internetportal Class-fizika.narod.ru ().

En elektrisk ström i en ledare alstrar ett magnetfält runt ledaren. Elektrisk ström och magnetfält är två oskiljaktiga delar av en enda fysisk process. Det magnetiska fältet hos permanentmagneter genereras i slutändan också av molekylära elektriska strömmar som bildas av elektronernas rörelse i banor och deras rotation runt deras axlar.

Magnetfältet för en ledare och riktningen för dess kraftlinjer kan bestämmas med hjälp av en magnetisk nål. De magnetiska linjerna i en rak ledare har formen av koncentriska cirklar placerade i ett plan vinkelrätt mot ledaren. Riktningen för magnetfältslinjer beror på strömriktningen i ledaren. Om strömmen i ledaren kommer från observatören, är kraftlinjerna riktade medurs.

Beroendet av fältets riktning på strömriktningen bestäms av gimletregeln: när gimletens translationsrörelse sammanfaller med strömriktningen i ledaren, sammanfaller handtagets rotationsriktning med riktningen av magnetlinjerna.

Gimletregeln kan också användas för att bestämma riktningen för magnetfältet i spolen, men i följande formulering: om gimlethandtagets rotationsriktning kombineras med strömriktningen i spolens varv, då Framåtriktad rörelse Gimlet kommer att visa riktningen för fältlinjerna inuti spolen (Fig. 4.4).

Inuti spolen går dessa linjer från sydpolen till norr och utanför den - från norr till söder.

Gimletregeln kan också användas för att bestämma strömriktningen om riktningen för magnetfältslinjerna är känd.

En strömförande ledare i ett magnetfält upplever en kraft lika med

F = I·L·B·sin

I är strömstyrkan i ledaren; B - modul för magnetfältsinduktionsvektorn; L är längden på ledaren som är belägen i magnetfältet;  är vinkeln mellan magnetfältsvektorn och strömriktningen i ledaren.

Den kraft som verkar på en strömförande ledare i ett magnetfält kallas Amperekraften.

Den maximala amperekraften är:

F = I L B

Amperekraftens riktning bestäms av vänsterhandsregeln: om vänsterhanden är placerad så att den vinkelräta komponenten av den magnetiska induktionsvektorn B kommer in i handflatan och fyra utsträckta fingrar är riktade i strömriktningen, då tummen böjd 90 grader visar riktningen för kraften som verkar på segmentledaren med ström, det vill säga amperekraft.

Om och ligger i samma plan, då är vinkeln mellan och rak, därför . Då är kraften som verkar på det aktuella elementet

(naturligtvis, från sidan av den första ledaren, verkar exakt samma kraft på den andra).

Den resulterande kraften är lika med en av dessa krafter. Om dessa två ledare påverkar den tredje, måste deras magnetfält adderas vektoriellt.

Krets med ström i ett magnetfält

Ris. 4.13

Låt en ram med ström placeras i ett enhetligt magnetfält (Fig. 4.13). Då kommer amperekrafterna som verkar på ramens sidor att skapa ett vridmoment, vars storlek är proportionell mot den magnetiska induktionen, strömstyrkan i ramen och dess area S och beror på vinkeln a mellan vektorn och normalen till området:

Normalriktningen väljs så att den högra skruven rör sig i normalriktningen när den roterar i strömriktningen i ramen.

Maximalt värde rotationsmoment har när ramen installeras vinkelrätt mot de magnetiska kraftlinjerna:

Detta uttryck kan också användas för att bestämma magnetfältsinduktionen:

Ett värde lika med produkten kallas kretsens magnetiska moment Rt. Det magnetiska momentet är en vektor vars riktning sammanfaller med riktningen för normalen till konturen. Då kan vridmomentet skrivas

Vid vinkel a = 0 är vridmomentet noll. Värdet på vridmomentet beror på konturens område, men beror inte på dess form. Därför för någon sluten slinga, längs vilken den flyter D.C., vridmoment verkar M, som roterar den så att den magnetiska momentvektorn är parallell med magnetfältsinduktionsvektorn.

Om en magnetisk nål förs nära en rak ledare som bär ström, tenderar den att bli vinkelrät mot planet som passerar genom ledarens axel och nålens rotationscentrum (fig. 67). Detta indikerar att nålen utsätts för speciella krafter som kallas magnetiska krafter. Med andra ord, om en elektrisk ström passerar genom en ledare, uppstår ett magnetfält runt ledaren. Ett magnetfält kan betraktas som ett speciellt rymdtillstånd som omger strömförande ledare.

Om du för en tjock ledare genom ett kort och för en elektrisk ström genom det, kommer stålspån som hälls på kartongen att placeras runt ledaren i koncentriska cirklar, som i detta fall representerar de så kallade magnetlinjerna (bild 68). . Vi kan flytta pappen upp eller ner i ledaren, men placeringen av stålspån kommer inte att förändras. Följaktligen uppstår ett magnetfält runt ledaren längs hela dess längd.

Om du placerar små magnetiska pilar på kartongen kan du genom att ändra riktningen på strömmen i ledaren se att magnetpilarna kommer att rotera (bild 69). Detta visar att magnetlinjernas riktning ändras med förändringen i strömriktningen i ledaren.

Magnetfältet runt en strömförande ledare har följande egenskaper: magnetlinjerna i en rak ledare har formen av koncentriska cirklar; ju närmare ledaren, desto tätare de magnetiska linjerna är placerade, desto större är den magnetiska induktionen; magnetisk induktion (fältintensitet) beror på storleken på strömmen i ledaren; Riktningen för de magnetiska linjerna beror på strömriktningen i ledaren.

För att visa strömriktningen i ledaren som visas i sektionen har en symbol antagits som vi kommer att använda i framtiden. Om du mentalt placerar en pil i en ledare i strömriktningen (fig. 70), då i en ledare där strömmen riktas bort från oss, kommer vi att se svansen på pilens fjädrar (ett kors); om strömmen riktas mot oss kommer vi att se spetsen på en pil (punkt).

Riktningen för magnetiska linjer runt en strömförande ledare kan bestämmas av "gimlet-regeln". Om en gimlet (korkskruv) med en högergänga rör sig framåt i strömriktningen, kommer handtagets rotationsriktning att sammanfalla med riktningen för magnetlinjerna runt ledaren (fig. 71).

Ris. 71. Bestämma riktningen för magnetiska linjer runt en strömförande ledare med hjälp av "gimlet-regeln"

En magnetisk nål införd i fältet av en strömförande ledare är placerad längs magnetlinjerna. Därför, för att bestämma dess plats, kan du också använda "gimlet-regeln" (Fig. 72).

Ris. 72. Bestämning av avböjningsriktningen för en magnetisk nål som förs till en ledare med ström, enligt "gimlet-regeln"

Magnetfältet är en av de viktigaste manifestationerna av elektrisk ström och kan inte erhållas oberoende och separat från strömmen.

I permanentmagneter orsakas magnetfältet också av rörelsen av elektroner som utgör magnetens atomer och molekyler.

Magnetfältets intensitet vid varje punkt bestäms av magnituden av magnetisk induktion, som vanligtvis betecknas med bokstaven B. Magnetisk induktion är en vektorkvantitet, det vill säga den kännetecknas inte bara av ett visst värde, utan också av en viss riktning vid varje punkt av magnetfältet. Riktningen för den magnetiska induktionsvektorn sammanfaller med tangenten till den magnetiska linjen vid en given punkt i fältet (fig. 73).

Som ett resultat av generalisering av experimentella data fastställde de franska forskarna Biot och Savard att magnetisk induktion B (magnetisk fältintensitet) på ett avstånd r från en oändligt lång rak ledare med ström bestäms av uttrycket

där r är radien för cirkeln ritad genom fältpunkten i fråga; cirkelns centrum är på ledarens axel (2πr är omkretsen);

I är mängden ström som flyter genom ledaren.

Värdet μ a, som kännetecknar mediets magnetiska egenskaper, kallas mediets absoluta magnetiska permeabilitet.

För tomhet har den absoluta magnetiska permeabiliteten ett minimivärde och betecknas vanligtvis med μ 0 och kallas tomhetens absoluta magnetiska permeabilitet.

1 H = 1 ohm⋅sek.

Förhållandet μ a / μ 0, som visar hur många gånger den absoluta magnetiska permeabiliteten för ett givet medium är större än den absoluta magnetiska permeabiliteten för tomhet, kallas relativ magnetisk permeabilitet och betecknas med bokstaven μ.

I Internationellt system enheter (SI) accepterade måttenheter för magnetisk induktion B - tesla eller weber på kvadratmeter(tl, wb/m2).

I ingenjörspraktik mäts magnetisk induktion vanligtvis i gauss (gs): 1 t = 10 4 gs.

Om de magnetiska induktionsvektorerna vid alla punkter i magnetfältet är lika stora och parallella med varandra, kallas ett sådant fält enhetligt.

Produkten av magnetisk induktion B och arean S vinkelrätt mot fältets riktning (magnetisk induktionsvektor) kallas flödet av den magnetiska induktionsvektorn, eller helt enkelt magnetiskt flöde, och betecknas med bokstaven Φ (fig. 74):

Det internationella systemet använder weber (wb) som måttenhet för magnetiskt flöde.

I tekniska beräkningar mäts magnetiskt flöde i maxbrunnar (μs):

1 vb = 10 8 μs.

Vid beräkning av magnetfält används också en storhet som kallas magnetfältstyrka (betecknad H). Magnetisk induktion B och magnetisk fältstyrka H är relaterade till förhållandet

Måttenheten för magnetfältets styrka är N - ampere per meter (a/m).

Den magnetiska fältstyrkan i ett homogent medium, liksom magnetisk induktion, beror på strömmens storlek, antalet och formen på ledarna genom vilka strömmen passerar. Men till skillnad från magnetisk induktion tar magnetfältstyrkan inte hänsyn till påverkan av mediets magnetiska egenskaper.

När ström passerar genom en rak ledare uppstår ett magnetfält runt den (bild 26). De magnetiska kraftlinjerna för detta fält är belägna i koncentriska cirklar, i mitten av vilka det finns en strömförande ledare.

N
Riktningen för magnetfältslinjer kan bestämmas med hjälp av gimlet-regeln. Om gimletens framåtrörelse (Fig. 27) justera med strömriktningen i ledaren, då kommer rotation av dess handtag att indikera riktningen för magnetfältslinjerna runt ledaren. Ju större ström som passerar genom ledaren, desto starkare är magnetfältet som uppstår runt den. När strömriktningen ändras ändrar magnetfältet också sin riktning.

När du rör dig bort från ledaren är magnetfältslinjerna mindre frekventa.

Metoder för att stärka magnetfält. För att erhålla starka magnetfält vid låga strömmar ökar de vanligtvis antalet strömförande ledare och gör dem i form av en serie varv; en sådan anordning kallas en spole.

Med en ledare böjd i form av en spole (Fig. 28, a), kommer magnetfälten som bildas av alla sektioner av denna ledare att ha samma riktning inuti spolen. Därför kommer intensiteten på magnetfältet inuti spolen att vara större än runt en rak ledare. Vid kombination förvandlas till en spole, magnetiska fält, med
skapas av individuella varv, addera (fig. 28, b) och deras kraftlinjer är anslutna till ett gemensamt magnetiskt flöde. I detta fall ökar koncentrationen av fältlinjer inuti spolen, det vill säga magnetfältet inuti den intensifieras. Ju större ström som passerar genom spolen, och ju fler varv det finns i den, desto starkare magnetfält som skapas av spolen.

En spole som flyter med ström är en konstgjord elektrisk magnet. För att förstärka magnetfältet sätts en stålkärna in i spolen; en sådan anordning kallas en elektromagnet.

HANDLA OM

Du kan också bestämma riktningen för magnetfältet som skapas av ett varv eller en spole med din högra hand (fig. 29) och en gimlet (fig. 30).

18. Magnetiska egenskaper hos olika ämnen.

Alla ämnen, beroende på deras magnetiska egenskaper, delas in i tre grupper: ferromagnetiska, paramagnetiska och diamagnetiska.

Ferromagnetiska material inkluderar järn, kobolt, nickel och deras legeringar. De har hög magnetisk permeabilitet µ Och attraheras väl av magneter och elektromagneter.

Paramagnetiska material inkluderar aluminium, tenn, krom, mangan, platina, volfram, lösningar av järnsalter, etc. Paramagnetiska material attraheras av magneter och elektromagneter många gånger svagare än ferromagnetiska material.

Diamagnetiska material attraheras inte av magneter, utan tvärtom stöts bort. Dessa inkluderar koppar, silver, guld, bly, zink, harts, vatten, mest gaser, luft etc.

Magnetiska egenskaper hos ferromagnetiska material. Ferromagnetiska material, på grund av sin förmåga att magnetiseras, används i stor utsträckning vid tillverkning av elektriska maskiner, enheter och andra elektriska installationer.

Magnetiseringskurva. Processen för magnetisering av ett ferromagnetiskt material kan avbildas i form av en magnetiseringskurva (fig. 31), som representerar beroendet av induktion I från spänning N magnetfält (från magnetiseringsström jag ).

Magnetiseringskurvan kan delas in i tre sektioner: Åh , vid vilken den magnetiska induktionen ökar nästan proportionellt mot magnetiseringsströmmen; a-b , där tillväxten av magnetisk induktion saktar ner, och området för magnetisk mättnad bortom punkten b , vart är missbruk I från N blir linjär igen, men kännetecknas av en långsam ökning av magnetisk induktion med ökande fältstyrka.

P
Ommagnetisering av ferromagnetiska material, hysteresloop. Stor praktisk betydelse, speciellt i elektriska maskiner och AC-installationer, har en process för magnetiseringsreversering av ferromagnetiska material. I fig. Figur 32 visar en graf över förändringar i induktion under magnetisering och avmagnetisering av ett ferromagnetiskt material (med en förändring i magnetiseringsströmmen jag . Som kan ses från denna graf, vid samma värden av magnetfältstyrka, den magnetiska induktionen som erhålls genom att avmagnetisera en ferromagnetisk kropp (sektion a B C ), kommer det att erhållas mer induktion under magnetisering (sektioner Åh Och Ja ). När magnetiseringsströmmen bringas till noll kommer induktionen i det ferromagnetiska materialet inte att minska till noll, utan kommer att behålla ett visst värde I r , motsvarande segmentet Handla om . Detta värde kallas kvarvarande induktion.

Fenomenet fördröjning, eller fördröjning, i förändringar i magnetisk induktion från motsvarande förändringar i magnetisk fältstyrka kallas magnetisk hysteres, och bevarandet av ett magnetiskt fält i ett ferromagnetiskt material efter att magnetiseringsströmmen har slutat flyta kallas magnetisk hysteres. kvarvarande magnetism.

P
Genom att ändra riktningen på magnetiseringsströmmen kan du helt avmagnetisera den ferromagnetiska kroppen och få den magnetiska induktionen i den till noll. Omvänd spänning N Med , vid vilken induktionen i ett ferromagnetiskt material minskar till noll kallas tvångskraft. kurva Åh , erhållen under förutsättning att det ferromagnetiska ämnet tidigare har avmagnetiserats, kallas den initiala magnetiseringskurvan. Induktionsförändringskurvan kallas hysteres loop.

Inverkan av ferromagnetiska material på magnetfältsfördelningen. Om du placerar någon kropp gjord av ferromagnetiskt material i ett magnetfält, kommer de magnetiska kraftlinjerna att gå in och ut ur den i rät vinkel. I själva kroppen och nära den kommer det att finnas en kondensation av fältlinjerna, det vill säga magnetfältsinduktionen inuti kroppen och nära den ökar. Om du gör en ferromagnetisk kropp i form av en ring, kommer magnetiska fältlinjer praktiskt taget inte att tränga in i dess inre hålighet (bild 33) och ringen kommer att fungera som en magnetisk sköld som skyddar den inre kaviteten från påverkan av magnetfältet . Denna egenskap hos ferromagnetiska material är grunden för verkan av olika skärmar som skyddar elektriska mätinstrument, elektriska kablar och andra elektriska enheter från de skadliga effekterna av externa magnetfält.