I et ensartet magnetfelt bevæger en lige leder sig med en konstant hastighed, så hastighedsvektoren er vinkelret på lederen. Induktion vektor magnetisk felt er også vinkelret på lederen og laver en vinkel α = 30° med vektoren. Så begynder den samme leder at bevæge sig med samme hastighed, i det samme magnetfelt, men på en sådan måde, at vinklen α øges med 2 gange. Hvordan vil følgende ændre sig som et resultat? fysiske mængder: modul af den inducerede emk, der opstår i lederen; modul af den elektriske feltstyrke inde i lederen?
Bestem for hver mængde den tilsvarende karakter af ændringen:
1) vil stige;
2) vil falde;
3) vil ikke ændre sig.
Skriv tallene ned i dit svar, og sæt dem i den rækkefølge, der svarer til tabellen:
Løsning.
Den inducerede emk for en leder, der bevæger sig i et magnetfelt vinkelret på lederen, beregnes ved formlen: Derfor, når vinklen mellem magnetfeltets hastighed og retning stiger, vil den inducerede emk i lederen også stige.
Modulet af den elektriske feltstyrke inde i lederen er direkte proportional med den inducerede emk, derfor vil modulet af den elektriske feltstyrke også stige.
Svar: 11.
Svar: 11
Kilde: StatGrad: Træningsarbejde i fysik 29/04/2016 Mulighed PH10503
Julia Gorbacheva 14.04.2017 22:26
I lederens referenceramme (hvor den er stationær) opstår et konstant elektrisk felt. Hvis lederen er i konstant elektrisk felt, så er størrelsen af det elektriske felt inde i det nul.
Man kan argumentere anderledes. Hvis der er en elektrisk feltstyrke inde i en leder, så virker en kraft på ladningsbærerne i lederen (for eksempel elektroner). Under påvirkning af denne kraft bevæger ladningsbærere sig, og der eksisterer en elektrisk strøm i lederen. Således er selve udsagnet om, at der er en elektrisk feltstyrke, der ikke er nul, inde i en leder, svarende til udsagnet om, at der opretholdes en konstant strøm i lederen.
Tilgængelighed DC i en leder, der ikke danner et lukket kredsløb - dette er en absurditet, der er i modstrid med loven om bevarelse af ladning.
Anton
Ladningerne i den betragtede leder påvirkes af to kræfter, der balancerer hinanden: kraften fra det elektriske felt skabt af de omfordelte ladninger (under overgangsprocessen i begyndelsen af bevægelsen), og Lorentz-kraften fra magnetfeltet . Hvis der ikke var noget elektrisk felt, ville det magnetiske felt forårsage en elektrisk strøm. Under overgangsprocessen fører denne elektriske strøm til en omfordeling af ladninger i lederen.
Når den elektriske feltstyrke er forskellig fra nul, opstår der en strøm i lederen, hvis der ikke er ydre kræfter, der kan øge eller mindske denne strøm, herunder fuldstændig kompensation for effekten af det elektriske felt.
Retningen af magnetiske feltlinjer kan bestemmes ved hjælp af gimlet-reglen. Hvis den fremadgående bevægelse af gimlet (Fig. 27) flugter med retningen af strømmen i lederen, så vil drejning af dens håndtag indikere retningen af de magnetiske feltlinjer omkring lederen. Jo større strøm der passerer gennem lederen, jo stærkere er magnetfeltet, der opstår omkring den. Når strømmens retning ændres, ændrer magnetfeltet også retning.
Når du bevæger dig væk fra lederen, magnetisk elledninger findes sjældnere.
Metoder til at styrke magnetiske felter. For at opnå stærke magnetiske felter ved lave strømme øger de normalt antallet af strømførende ledere og laver dem i form af en række vindinger; sådan en enhed kaldes en spole.
Med en leder bøjet i form af en spole (fig. 28, a), vil de magnetiske felter, der dannes af alle sektioner af denne leder, have samme retning inde i spolen. Derfor vil intensiteten af magnetfeltet inde i spolen være større end omkring en lige leder. Når vindingerne kombineres til en spole, vil de magnetiske felter 
skabt af individuelle drejninger, lægge sammen (fig. 28, b), og deres kraftlinjer er forbundet til en fælles magnetisk flux. I dette tilfælde øges koncentrationen af feltlinjer inde i spolen, det vil sige, at magnetfeltet inde i den intensiveres. Jo større strøm der passerer gennem spolen, og jo flere vindinger der er i den, jo stærkere er magnetfeltet skabt af spolen.
En spole, der flyder med strøm, er en kunstig elektrisk magnet. For at forstærke magnetfeltet indsættes en stålkerne inde i spolen; sådan en enhed kaldes en elektromagnet.
18. Magnetiske egenskaber af forskellige stoffer.
Alle stoffer er, afhængigt af deres magnetiske egenskaber, opdelt i tre grupper: ferromagnetiske, paramagnetiske og diamagnetiske.
Ferromagnetiske materialer omfatter jern, kobolt, nikkel og deres legeringer. De har høj magnetisk permeabilitet µ De er godt tiltrukket af magneter og elektromagneter.
Paramagnetiske materialer omfatter aluminium, tin, krom, mangan, platin, wolfram, opløsninger af jernsalte osv. Paramagnetiske materialer tiltrækkes af magneter og elektromagneter mange gange svagere end ferromagnetiske materialer.
Diamagnetiske materialer tiltrækkes ikke af magneter, men bliver tværtimod frastødt. Disse omfatter kobber, sølv, guld, bly, zink, harpiks, vand, de fleste gasser, luft osv.
Magnetiske egenskaber af ferromagnetiske materialer. Ferromagnetiske materialer er på grund af deres evne til at blive magnetiseret i vid udstrækning brugt til fremstilling af elektriske maskiner, enheder og andre elektriske installationer.
Magnetiseringskurve. Processen med magnetisering af et ferromagnetisk materiale kan afbildes i form af en magnetiseringskurve (fig. 31), som repræsenterer afhængigheden af induktion I fra spænding N magnetisk felt (fra magnetiseringsstrøm jeg ).
Magnetiseringskurven kan opdeles i tre sektioner: Åh
, hvorved den magnetiske induktion stiger næsten proportionalt med magnetiseringsstrømmen; a-b
, hvor væksten af magnetisk induktion bremses, og området for magnetisk mætning ud over punktet b
, Hvor 
afhængighed I
fra N
bliver lineær igen, men er karakteriseret ved en langsom stigning i magnetisk induktion med stigende feltstyrke.
Magnetiseringsvending af ferromagnetiske materialer, hysterese loop. Stor praktisk betydning, især i elektriske maskiner og installationer AC, har en proces med magnetiseringsreversering af ferromagnetiske materialer. I fig. Figur 32 viser en graf over ændringer i induktion under magnetisering og afmagnetisering af et ferromagnetisk materiale (med en ændring i magnetiseringsstrømmen jeg
. Som det kan ses af denne graf, ved de samme værdier af magnetisk feltstyrke, den magnetiske induktion opnået ved at afmagnetisere et ferromagnetisk legeme (afsnit a-b-c
), vil der være mere induktion opnået under magnetisering (sektioner Åh
Og Ja
). Når magnetiseringsstrømmen bringes til nul, vil induktionen i det ferromagnetiske materiale ikke falde til nul, men vil bevare en vis værdi I r
, svarende til segmentet Om
. Denne værdi kaldes resterende induktion.
Fænomenet forsinkelse, eller forsinkelse, i ændringer i magnetisk induktion fra tilsvarende ændringer i magnetisk feltstyrke kaldes magnetisk hysterese, og bevarelsen af et magnetisk felt i et ferromagnetisk materiale, efter at magnetiseringsstrømmen er holdt op med at flyde, kaldes magnetisk hysterese. resterende magnetisme.
Ved at ændre retningen af magnetiseringsstrømmen kan du fuldstændig afmagnetisere det ferromagnetiske legeme og bringe den magnetiske induktion i det til nul. Omvendt spænding N s
, hvorved induktionen i et ferromagnetisk materiale falder til nul kaldes tvangskraft.
kurve Åh
, opnået under den betingelse, at det ferromagnetiske stof tidligere er blevet afmagnetiseret, kaldes den indledende magnetiseringskurve. Induktionsændringskurven kaldes hysterese loop.
Ferromagnetiske materialers indflydelse på magnetfeltfordelingen. Hvis du placerer et legeme lavet af ferromagnetisk materiale i et magnetfelt, vil de magnetiske kraftlinjer komme ind og ud af det i rette vinkler. I selve kroppen og nær den vil der være en kondensering af feltlinjerne, det vil sige, at induktionen af magnetfeltet inde i kroppen og nær den øges. Hvis du laver et ferromagnetisk legeme i form af en ring, vil magnetfeltlinjer praktisk talt ikke trænge ind i dets indre hulrum (fig. 33), og ringen vil tjene som et magnetisk skjold, der beskytter det indre hulrum mod påvirkningen af magnetfeltet . Handlingen er baseret på denne egenskab ved ferromagnetiske materialer forskellige skærme beskyttelse af elektriske måleinstrumenter, elektriske kabler og andre elektriske enheder fra de skadelige virkninger af eksterne magnetiske felter.
Når en strømførende ledning placeres i et magnetfelt, overføres den magnetiske kraft, der virker på strømbærerne, til ledningen. Lad os få et udtryk for den magnetiske kraft, der virker på et elementært stykke tråd af længde dl i et magnetfelt med induktion I.
Lad os betegne afgiften for en transportør q 1, bærerkoncentration n, hastighed af bestilt bevægelse af transportører u, hastighed af kaotisk bevægelse v. Magnetisk kraft, der virker på en bærer
dens gennemsnitlige værdi er
Her, da alle retninger af hastigheden af kaotisk bevægelse er lige sandsynlige.
Lad ledningens tværsnitsareal S, så er volumenet af trådsegmentet lig med SDL og det samlede antal transportører nSdl. Den samlede magnetiske kraft, der virker på en elementær sektion af tråden, er lig med
Her er strømtætheden.
Nuværende tæthedsværdi j relateret til strømstyrken jeg og tværsnitsareal S: j=ER. Lad os introducere elementvektoren for lederlængden dl, justeret med strømtæthedsvektoren j, Så jSDL=IDl og for den magnetiske kraft, der virker på det nuværende element, får vi
. (4.2.2)
Denne relation blev opnået eksperimentelt af Ampere og kaldes Amperes lov. Historisk set blev det opnået tidligere end udtrykket for den magnetiske del af Lorentz-kraften. Faktisk udledte Lorentz et udtryk for den magnetiske kraft baseret på Amperes lov.
Til et lige stykke ledning, der fører strøm jeg placeret i et ensartet magnetfelt B, Amperes kraft er
Her er vektoren l er rettet langs strømmen (mod overførsel af positiv ladning), og dets modul er lig med længden af ledningen. Retningen af amperekraften bestemmes på samme måde som retningen af den magnetiske kraft for en positiv ladning (se fig. 4.2.3).
Elementært arbejde d EN, udført af Ampere-styrken d F Og når man flytter til d r i lederelementets magnetfelt d l, er lige
Her har vi, efter at have erstattet udtrykket for amperekraft (4.2.2), udledt skalær mængde– strømstyrke jeg og udnyttede kendt ejendom blandet produkt af vektorer: det ændrer sig ikke, når faktorerne omarrangeres cyklisk. Vektorproduktet af forskydningen og lederens element er vektoren af det område, som lederen tegner under dens bevægelse (se fig. 4.2.4):
. (4.2.5)
Det skalære produkt af stedvektoren og den magnetiske induktionsvektor er den magnetiske flux gennem stedet d S
, (4.2.6)
så for arbejde får vi
. (4.2.7)
Hvis lederen, den nuværende styrke jeg hvor den holdes konstant, foretager en sidste bevægelse fra position 1 til position 2, derefter arbejdet med amperekræfter under en sådan bevægelse
, (4.2.8)
hvor F m – magnetisk flux gennem overfladen sporet af lederen under den betragtede bevægelse.
Hvis et lukket kredsløb bevæger sig i et konstant magnetfelt, så er fluxen trukket af alle kredsløbets elementer lig med ændringen i fluxen, der trænger ind i kredsløbet (den såkaldte fluxforbindelse Y). Lad os bevise det.
Figur 4.2.5 viser to sekventielle tilstande af kredsløbet C 1 og C 2. Overfladerne S 1 og S 2, som er begrænset af konturen i positionerne C 1 og C 2, og overfladen Sp, tegnet af konturen, udgør en lukket overflade. Ifølge Ostrogradsky-Gauss-sætningen for magnetisk induktion er den totale flux gennem denne lukkede overflade nul. Lad os vælge normale n 1 og n 2 til overfladerne S 1 og S 2 ved beregning af fluxforbindelserne Y 1 og Y 2 i hver position, så de stemmer overens med strømmens retning i kredsløbet i henhold til højre skrueregel (fra slutningen af alm. vektor, ses strømmen i kredsløbet gå mod uret). I dette tilfælde er strømmen udad fra den lukkede overflade summen af gennemstrømningen S 1 i retning n 1 (lig med Y 1), strømme igennem S 2 i den modsatte retning n 2 (lig -
Y 2) og flyd gennem den tegnede overflade S p (Fm). Således får vi
hvor 
. Derfor kan relation (4.2.8) for en lukket sløjfe skrives som følger
Når vi udledte denne formel, overvejede vi en simpel bevægelse af konturen, men den viser sig også at være gyldig for mere komplekse ændringer i konturens tilstand, for eksempel under rotation og deformation. I denne form udføres den til bevægelse af ikke kun et enkelt kredsløb, men også en spole bestående af flere omdrejninger, især for en spole på N identiske sving. I sidstnævnte tilfælde er fluxbindingen Y = N F m, hvor F m er den magnetiske flux gennem en omgang.
36) Magnetisk dipol. Et legemes magnetiske moment og dets magnetisering.
I hvert atom bevæger elektroner sig rundt i den centrale kerne, dvs. der opstår en elementær elektrisk strøm.
Vektor mængde, lig med produktet af strøm i og elementært område S, begrænset af et elementært kredsløb med strøm, og rettet vinkelret på dette område ifølge Buravchiks regel, kaldes magnetisk moment elementær elektrisk strøm.
Den geometriske sum af de magnetiske momenter af alle elementære elektriske strømme i et legeme giver kroppens magnetiske moment M,
dem. M=m 1 +m 2 + m 3 +…
den mængde, der måles ved forholdet mellem et legemes magnetiske moment og dets volumen (V), kaldes kropsmagnetisering Y.
37) Algoritme til beregning af et uforgrenet magnetisk kredsløb. Magnetomotorisk kraft (MF).
Elektromagneter er meget udbredt i elektriske enheder såsom kontaktorer, startere, relæer, automatiske maskiner, elektromagnetiske koblinger osv.
Lad os overveje de grundlæggende forhold for det magnetiske kredsløb af en elektromagnet ved hjælp af eksemplet med et ventilsystem (fig. 4.4). Den bevægelige del af det magnetiske kredsløb, der skaber arbejdskraften, kaldes et armatur 1 . Magnetiske kredsløbssektioner 3 Og 4 kaldet stænger eller kerner.
I et ventilsystem kan ankeret have både translations- og rotationsbevægelse.
Når strømmen går gennem magnetspolen 2 der skabes en MMF, under hvilken en magnetisk flux F exciteres. Denne flux lukkes både gennem spalten og mellem andre dele af det magnetiske kredsløb, der har forskellige magnetiske potentialer.
Luftspalten, som ændres, når ankeret bevæger sig, kaldes arbejde. Følgelig kaldes den magnetiske flux, der passerer gennem arbejdsgabet fungerende magnetisk flux og er udpeget. Alle andre fluxer i det magnetiske kredsløb, der ikke passerer gennem arbejdsgabet, kaldes spredningsstrømme .Den elektromagnetiske kraft udviklet af ankeret er bestemt af den magnetiske flux i arbejdsgabet.
Ved beregning af det magnetiske kredsløb bestemmes spolens MMF, hvilket er nødvendigt for at skabe et givet arbejdsflow (direkte problem), eller arbejdsflowet bestemmes af spolens kendte MMF (omvendt problem). Disse problemer kan løses ved hjælp af love
Kirchhoff til et magnetisk kredsløb. Ifølge Kirchhoffs første lov, den algebraiske sum af fluxer ved enhver knude i det magnetiske kredsløb er nul
Kirchhoffs anden lov følger af den velkendte lov samlet strøm
,
Hvor N - magnetisk feltstyrke; - elementær del af integrationskonturen; - algebraisk sum af den MMF, der virker i kredsløbet.
Fordi , så kan formel (4.2) skrives som følger:
, eller 
, (4.3)
Hvor - tværsnit af dette afsnit af det magnetiske kredsløb; - absolut magnetisk permeabilitet af området , lige ; Her - magnetisk konstant, - relativ magnetisk permeabilitet.
Magnetisk permeabilitet karakteriserer den magnetiske ledningsevne af kredsløbsmaterialet.
For luft tages den magnetiske permeabilitet lig med den magnetiske konstant 
.
Udtrykket ligner udtrykket for elementets aktive resistens elektriske kredsløb(Hvor -
specifik elektrisk ledningsevne af ledermaterialet). Derefter kan formel (4.3) repræsenteres som 
, (4.4)
Hvor - magnetisk modstand af et længdesnit.
Falde magnetisk potentiale langs en lukket sløjfe er lig med summen af den MMF, der virker i dette kredsløb. Dette er Kirchhoffs anden lov for et magnetisk kredsløb.
Når fluxen i individuelle sektioner af det magnetiske kredsløb ikke ændres, kan integralet i (4.4) erstattes af den endelige sum
. (4.5)
Således, summen af magnetisk spænding falder over lukket sløjfe lig med summen af den MMF, der virker i dette kredsløb.
Retningen af MMF, der falder sammen med retningen for at omgå konturen, tages som positiv, modsat den - for det negative. Retningen af omløbet tages normalt for at være retningen af den magnetiske flux. Fra formel (4.5) følger Ohms lov for et magnetisk kredsløb, i dette tilfælde erstattes magnetisk flux i stedet for strøm i stedet for elektrisk modstand - magnetisk og i stedet for EMF erstattes MMF.
I analogi med elektrisk modstand, den magnetiske modstand af en sektion med begrænset længde jeg kan repræsenteres som 
,
Hvor - magnetisk modstand pr. længdeenhed af det magnetiske kredsløb ved tværsnit, også lig med én, m/Gn.
For at beregne ved hjælp af formel (4.5), skal du vide . Hvis ikke er en kurve angivet , og materialets magnetiseringskurve , Til beregning er det praktisk at bruge formel (4.2). Hvis induktionen er konstant i enkelte sektioner, så kan integralet i (4.2) erstattes af den endelige sum
(4.6)
Ved hjælp af en kendt induktion findes spændingen i hvert afsnit ved hjælp af en kurve , hvorefter vi ved hjælp af lighed (4.6) kan
find MDS-spolerne.
Når man beregner et magnetisk kredsløb, er den gensidige magnetiske modstand ofte mere bekvem - magnetisk ledningsevne, H.
.
Ligning (4,5)
det tager form 
.
Til det enkleste uforgrenede kredsløb med ledningsevne
Magnetisk modstand og ledningsevne af ferromagnetiske materialer er en kompleks ikke-lineær funktion af induktion. Den ikke-lineære afhængighed af magnetisk modstand på induktion komplicerer i høj grad løsningen af både direkte og omvendte problemer.
Magnetisk ledningsevne af luftspalter. I arbejdsgabet passerer strømmen gennem luft, hvis magnetiske permeabilitet ikke afhænger af induktion og er konstant, lig med .
For rektangulære og runde poler med et lille mellemrum kan feltet betragtes som omtrent ensartet, og ledningsevnen kan let bestemmes ved hjælp af formlen
Beregning af ledningsevne under hensyntagen til knækning er forbundet med store vanskeligheder på grund af kompleksiteten af det magnetiske feltmønster. Tre hovedmetoder bruges til beregning:
1) Beregning ved hjælp af empiriske formler. Så for eksempel for ledningsevnen mellem enderne af cylindriske poler med en diameter, er et ret nøjagtigt resultat givet af formlen
.
De sidste to termer tager højde for det svulmende flow. For rektangulære poler med tværgående dimensioner a og formlen er ret nøjagtig
.
2) Når den analytiske beregning af ledningsevne er vanskelig på grund af det komplekse feltmønster, opdeles det reelle felt i simple geometriske former, som der er til beregningsformler konduktivitetsbestemmelser. Den resulterende ledningsevne bestemmes af summen af ledningsevnen af individuelle figurer.
3) Hvis ledningsevnen ikke kan beregnes ved de to første metoder, er det nødvendigt grafisk at konstruere et billede af magnetfeltet. Feltet er opdelt i elementære rør, inden for hvilke fluxen er den samme, og rørets ledningsevne bestemmes. Den samlede ledningsevne bestemmes af den samlede ledningsevne af alle rør.
38) Fænomenet vekselstrøm. Opnåelse af sinusformet EMF
I en omdrejning vil rammen rotere gennem en vinkel, og omdrejningstiden er perioden ( T), så bestemmes vinkelfrekvensen:
