Вектор напряженности магнитного поля - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

I 1 = 5 A , I 2 = 2 A , I 3 = 10 A , I 4 = 1 A .

Индукция магнитного поля – это свойство силы. Индукция описывает силу, с которой магнитное поле действует на заряд, движущийся в этом поле с заданной скоростью.

Напряженность поля описывает плотность линий поля (линий магнитной индукции).

Физический смысл напряженности магнитного поля

В вакууме или при отсутствии магнитной среды (например, воздуха) напряженность магнитного поля совпадает с магнитной индукцией до коэффициента μ 0 .

В средах, способных намагничиваться (магнетиках), сила имеет смысл “внешнего поля”. Он совпадает с вектором магнитной индукции, что было бы так, если бы не было магнетита.

Тогда напряженность магнитного поля определяется по формуле

H	напряженность магнитного поля внутри цилиндрической катушки,	Ампер/метр
I	ток в катушке,	Амперы
n	количество витков,	Amp
l	длина катушки (т.е. линии поля в области однородного поля),	счетчик

тогда напряженность магнитного поля определяется по формуле

Произведение I-n часто называют числом амперных витков.

Длина провода катушки l1=250∙0,0628м =15,7м.

Содержание

Интенсивность магнитного поля. Намагничивающая сила

Вокруг провода или катушки с электрическим током всегда существует магнитное поле. Магнитное поле постоянного магнита обусловлено движением электронов по своим орбитам в атоме.

Магнитное поле характеризуется своей напряженностью. Напряженность H магнитного поля подобна механической силе. Это векторная величина, т.е. она имеет свою величину и направление.

Магнитное поле, т.е. пространство вокруг магнита, можно увидеть заполненным магнитными линиями, которые, в общем, простираются от северного полюса магнита и входят в южный полюс (рис. 1). Касательные к магнитной линии показывают направление напряженности магнитного поля.

Напряженность магнитного поля больше там, где магнитные линии плотнее (на полюсах магнита или внутри катушки с током).

Чем больше магнитное поле вблизи проводника (или внутри катушки), тем больше ток I и число витков ω катушки.

Чем больше произведение I∙ω и чем меньше длина магнитной линии, тем больше напряженность магнитного поля H в любой точке пространства:

Из уравнения следует, что единицей измерения напряженности магнитного поля является ампер на метр (А/м).

Для любой магнитной линии в данном однородном поле произведение H1∙l1=H2∙l2=. =H∙l=I∙ω равны (рис. 1).

Произведение H∙l в магнитных цепях аналогично напряжению в электрических цепях и называется магнитным напряжением, а взятое по всей длине линии магнитной индукции называется намагничивающей силой (н.с.) Fm: Fm=H∙l=I∙ω.

Намагничивающая сила Fm измеряется в амперах, но в технической практике вместо ампер используется название амперы, чтобы подчеркнуть, что Fm пропорциональна току и числу витков.

Для цилиндрической катушки без сердечника, длина которой намного больше диаметра (l≫d), магнитное поле внутри катушки можно считать однородным, т.е. имеющим одинаковую напряженность магнитного поля H во всем внутреннем пространстве катушки (рис. 1). Поскольку магнитное поле вне такой катушки намного слабее, чем внутри нее, внешним магнитным полем можно пренебречь, и для расчетов предполагается, что напряженность магнитного поля равна произведению напряженности поля внутри катушки на длину катушки.

Полярность магнитного поля провода и катушки с током определяется правилом отвертки. Если направление движения буры совпадает с направлением тока, то направление вращения ручки буры будет указывать на направление магнитных линий.

1 Через катушку из 2000 витков течет ток силой 3 А. Какова н.с. катушки?

Fm=I∙ω=3∙2000=6000 A. Намагничивающая сила катушки равна 6000 ампер.

2. катушка с 2500 витками должна иметь номинальный ток 10000 A. Какой ток должен протекать через него?

3. через катушку течет ток I=2 A. Сколько витков должна иметь катушка, чтобы обеспечить ток 8000 А?

4. Внутри катушки длиной 10 см и 100 витков должна быть обеспечена напряженность магнитного поля H=4000 А/м. Какой ток должен протекать через катушку?

Намагничивающая сила Fm=H∙l=I∙ω. Следовательно, 4000 А/м ∙0,1 м =I∙100; I=400/100=4 А.

5. Диаметр катушки (соленоида) D=20 мм, а ее длина l=10 см. Катушка намотана медным проводом диаметром d=0,4 мм. Какова напряженность магнитного поля внутри катушки, если она включена при напряжении 4,5 В?

Количество витков без изоляции ω=l∶d=100∶0,4=250 витков.

Длина катушки π∙d=3,14∙0,02 м = 0,0628 м.

Длина провода катушки l1=250∙0,0628м =15,7м.

Активное сопротивление катушки r=ρ∙l1/S=0,0175∙(4∙15,7)/(3,14∙0,16)=2,2 Ом.

Ток I=U/r=4,5/2,2=2,045 A ≈2 A.

Напряженность магнитного поля внутри катушки H=(I∙ω)/l=(2∙250)/0,1=5000 А/м.

Определите напряженность магнитного поля на расстояниях 1, 2, 5 см от прямого провода, по которому течет ток I=100 А.

H1=100/(2∙3.14∙0.01)=1590 А/м; H2=795 А/м; H3=318 А/м.

Если вам понравилась эта статья, пожалуйста, поделитесь ею в своих социальных сетях. Это очень поможет нашему сайту развиваться!

Напряженность магнитного поля необходим для определения магнитной индукции поля, создаваемого токами различной конфигурации в различных средах. Напряженность магнитного поля характеризует магнитные поля в вакууме.

Напряженность магнитного поля

Напряженность магнитного поля необходим для определения плотности магнитного потока поля, создаваемого токами различной конфигурации в различных средах. Напряженность магнитного поля характеризует магнитные поля в вакууме.

Напряженность магнитного поля [H] – это отношение плотности магнитного потока к проницаемости среды

Напряженность магнитного поля является векторной величиной. В Международной системе единиц единицей напряженности магнитного поля считается один ампер на метр.

Напряженность магнитного поля (уравнение) это векторная физическая величина, равная:

Напряженность магнитного поля в системе СИ – это ампер на метр (А/м).

Векторы индукции (B) и напряженности магнитного поля (H) имеют одинаковое направление. Если кто-то знает напряженность магнитного поля в данной точке можно определить индукцию поля в этой точке.

Напряженность магнитного поля зависит только от тока, протекающего в проводнике, и его геометрии.

Обобщив экспериментальные данные французских физиков Био и Саварта, Лаплас (французский математик) предложил формулу, с помощью которой можно рассчитать напряженность поля, создаваемого элементом тока в точке, расположенной на расстоянии r от этого элемента.

В изотропной среде формула (1) преобразуется к виду:

Закон Био-Савари-Лапласа

Это самый важный закон в электромагнетизме. Он определяет вектор интенсивности $dв любой точке магнитного поля, создаваемого в вакууме элементарным проводником длины dl с постоянным током I:

где $d барвектор проводящего элемента, равный по модулю длине проводника, направление совпадает с направлением тока; $barвектор радиуса от данного элементарного проводника до точки, где рассматривается поле; $r=|bar|$ .

Вектор $d barперпендикулярна плоскости, на которой лежат векторы $d$d и $bar$, и направлена так, что из ее конца вектор $d$ по кратчайшему пути до выравнивания по вектору $barСША по часовой стрелке. Чтобы найти направление вектора $d bar$ можно использовать, используя правило буравчика (поверните буравчик (винт) так, чтобы его поступательное движение совпадало с направлением тока, тогда направление, в котором вращается рукоятка винта, совпадает с направлением вектора напряженности поля, создающего ток).

Закон Био-Савари-Лапласа позволяет рассчитать величину общей напряженности магнитного поля, создаваемого током, протекающим через проводник любой формы.

Чтобы найти полную напряженность магнитного поля, которое создается в данной точке под действием тока I, протекающего по проводнику l, необходимо векторно просуммировать все элементарные напряженности $d$, генерируемая элементами проводника, и определяется из уравнения (4).

Иногда мы получаем довольно забавные образы прямо из мира, который мы не можем испытать из-за ограниченности нашего восприятия. Но, возможно, они подскажут вам идеи, как использовать их в новом качестве и для новых целей.

Визуализация силы магнитного поля

Увидеть само магнитное поле и распределение его напряженности в пространстве стало проще благодаря современным магниточувствительным материалам – магнитным жидкостям и пленкам. Конечно, можно было бы получить немного железных опилок с помощью стального напильника, чтобы повторить эксперименты с магнитами из средневековых времен. Современные высокотехнологичные решения делают их многоразовыми без непроизводительной передачи материала.

Иногда довольно забавные образы получаются прямо из мира, который нам не суждено испытать из-за ограниченности нашего восприятия. Но, возможно, они дадут вам идеи для использования их в новом качестве и для новых целей.

Не менее интересны эксперименты, направленные на воспроизведение шума переориентации магнитных доменов, известного как эффект Баркгаузена. В таких экспериментах обычно используется катушка металлической проволоки и помещенное в нее тело из легко намагничивающегося материала. Катушка подключается к усилителю, чтобы услышать шум, создаваемый при переориентации доменов. Когда тело намагничено, магнитные домены перемещаются так, что вместо случайной ориентации они становятся ориентированными в определенном направлении. Это движение вызывает характерный шум, который слышен через усилитель и громкоговоритель. Чтобы перевести это в ощутимый эффект, необходимо использовать дополнительные усилители и установить фильтр частоты переменного тока (фильтр 50 Гц в Европе, фильтр 60 Гц в США и Канаде) или фильтровать сигналы частоты сети с помощью программного обеспечения.

Видите, сколько полезных и интересных применений имеет напряженность магнитного поля? Надеюсь, мы убедили вас попробовать некоторые из наблюдений и экспериментов, приведенных в этой статье. Если вы не хотите делать их самостоятельно, на YouTube есть много забавных видеороликов на эту тему.

Читайте далее: