Een speciale vorm van het bestaan van materie - het magnetische veld van de aarde droeg bij aan het ontstaan en het behoud van leven. Fragmenten van dit veld, stukjes erts, aantrekkend ijzer, led elektriciteit ten dienste van de mensheid. Zonder elektriciteit zou overleven ondenkbaar zijn.
Inhoud
Wat zijn lijnen van magnetische inductie?
Het magnetische veld wordt bepaald door de sterkte op elk punt in zijn ruimte. Krommen die veldpunten met gelijke sterktes verenigen, worden magnetische inductielijnen genoemd. De magnetische veldsterkte op een bepaald punt is een vermogenskarakteristiek en om deze te evalueren wordt gebruik gemaakt van de magnetische veldvector B. De richting ervan op een bepaald punt op de magnetische inductielijn treedt tangentieel op.
Als een punt in de ruimte wordt beïnvloed door meerdere magnetische velden, wordt de intensiteit bepaald door de magnetische inductievectoren van elk werkend magnetisch veld op te tellen. In dit geval wordt de intensiteit op een bepaald punt samengevat in absolute waarde en wordt de magnetische inductievector gedefinieerd als de som van de vectoren van alle magnetische velden.
Ondanks het feit dat de magnetische inductielijnen onzichtbaar zijn, hebben ze bepaalde eigenschappen:
- Het is algemeen aanvaard dat de magnetische veldlijnen bij de pool (N) uitkomen en bij (S) terugkeren.
- De richting van de magnetische inductievector is tangentieel aan de lijn.
- Ondanks de complexe vorm kruisen de rondingen elkaar niet en sluiten ze noodzakelijkerwijs.
- Het magnetische veld in de magneet is uniform en de lijndichtheid is maximaal.
- Slechts één lijn van magnetische inductie gaat door het veldpunt.
De richting van de magnetische inductielijnen in een permanente magneet
Historisch gezien is op veel plaatsen op aarde de natuurlijke kwaliteit van sommige stenen om ijzerproducten aan te trekken al lang opgemerkt. In de loop van de tijd, in het oude China, werden pijlen die op een bepaalde manier uit stukken ijzererts (magnetisch ijzererts) waren gesneden, veranderd in kompassen, die de richting naar de noord- en zuidpool van de aarde aangeven en je in staat stellen om door het terrein te navigeren.
Studies van dit natuurverschijnsel hebben uitgewezen dat een sterkere magnetische eigenschap langer aanhoudt in ijzerlegeringen. Zwakkere natuurlijke magneten zijn ertsen die nikkel of kobalt bevatten. Tijdens het bestuderen van elektriciteit leerden wetenschappers hoe ze kunstmatig gemagnetiseerde producten konden verkrijgen uit legeringen die ijzer, nikkel of kobalt bevatten.Om dit te doen, werden ze in een magnetisch veld gebracht dat werd gecreëerd door gelijkstroom en, indien nodig, gedemagnetiseerd door wisselstroom.
Producten die in natuurlijke omstandigheden zijn gemagnetiseerd of kunstmatig zijn verkregen, hebben twee verschillende polen - de plaatsen waar het magnetisme het meest geconcentreerd is. Magneten interageren met elkaar door middel van een magnetisch veld, zodat gelijke polen elkaar afstoten en ongelijke polen elkaar aantrekken. Dit genereert koppels voor hun oriëntatie in de ruimte van sterkere velden, zoals het veld van de aarde.
Een visuele weergave van de interactie van zwak gemagnetiseerde elementen en een sterke magneet geeft de klassieke ervaring met staalvijlsel verspreid op karton en een platte magneet eronder. Vooral als het zaagsel langwerpig is, is duidelijk te zien hoe ze langs de magnetische veldlijnen liggen. Door de positie van de magneet onder het karton te veranderen, wordt een verandering in de configuratie van hun afbeelding waargenomen. Het gebruik van kompassen in dit experiment versterkt het effect van het begrijpen van de structuur van het magnetische veld verder.
Een van de eigenschappen van magnetische krachtlijnen, ontdekt door M. Faraday, suggereert dat ze gesloten en continu zijn. Lijnen die uit de noordpool van een permanente magneet komen, komen de zuidpool binnen. Binnen in de magneet gaan ze echter niet open en komen ze van de zuidpool naar het noorden. Het aantal lijnen in het product is maximaal, het magnetische veld is uniform en de inductie kan verzwakken wanneer het wordt gedemagnetiseerd.
De richting van de magnetische inductievector bepalen met behulp van de gimlet-regel
In het begin van de 19e eeuw ontdekten wetenschappers dat er een magnetisch veld wordt gecreëerd rond een geleider waar stroom doorheen vloeit. De resulterende krachtlijnen gedragen zich volgens dezelfde regels als bij een natuurlijke magneet.Bovendien diende de interactie van het elektrische veld van een geleider met stroom en het magnetische veld als basis voor elektromagnetische dynamica.
Als we de oriëntatie in de ruimte van krachten in op elkaar inwerkende velden begrijpen, kunnen we de axiale vectoren berekenen:
- magnetische inductie;
- De grootte en richting van de inductiestroom;
- Hoeksnelheid.
Een dergelijk begrip werd geformuleerd in de gimlet-regel.
Door de translatiebeweging van de rechter gimlet te combineren met de richting van de stroom in de geleider, verkrijgen we de richting van de magnetische veldlijnen, die wordt aangegeven door de rotatie van het handvat.
Omdat het geen natuurkundige wet is, wordt de gimlet-regel in de elektrotechniek gebruikt om niet alleen de richting van de magnetische veldlijnen te bepalen, afhankelijk van de stroomvector in de geleider, maar ook vice versa, om de richting van de stroom in de solenoïdedraden te bepalen door de rotatie van de magnetische inductielijnen.
Door deze relatie te begrijpen, kon Ampère de wet van roterende velden onderbouwen, wat leidde tot de creatie van elektromotoren met verschillende principes. Alle intrekbare apparatuur die inductoren gebruikt, volgt de gimlet-regel.
rechterhand regel
Het bepalen van de richting van een stroom die in een magnetisch veld van een geleider beweegt (een kant van een gesloten lus van geleiders) toont duidelijk de rechterhandregel aan.
Er staat dat de rechter handpalm, gedraaid naar de N-pool (veldlijnen komen de handpalm binnen), en de duim die 90 graden is afgebogen, de bewegingsrichting van de geleider aangeeft, waarna in een gesloten circuit (spoel) het magnetische veld een elektrische stroom induceert , de bewegingsvector waarvan vier vingers wijzen.
Deze regel laat zien hoe DC-generatoren oorspronkelijk zijn verschenen. Een bepaalde natuurkracht (water, wind) liet een gesloten circuit van geleiders in een magnetisch veld draaien, waardoor elektriciteit werd opgewekt. Vervolgens zetten de motoren, nadat ze een elektrische stroom in een constant magnetisch veld hadden ontvangen, deze om in een mechanische beweging.
De rechterhandregel geldt ook voor inductoren. De beweging van de magnetische kern erin leidt tot het verschijnen van inductiestromen.
Als de vier vingers van de rechterhand zijn uitgelijnd met de richting van de stroom in de windingen van de spoel, dan wijst de duim met een afwijking van 90 graden naar de noordpool.
De regels van de gimlet en de rechterhand demonstreren met succes de interactie van elektrische en magnetische velden. Ze maken het voor bijna iedereen mogelijk om de werking van verschillende apparaten in de elektrotechniek te begrijpen, niet alleen voor wetenschappers.
Vergelijkbare artikelen:
