V enakomernem magnetnem polju se ravni vodnik giblje s konstantno hitrostjo, tako da je vektor hitrosti pravokoten na vodnik. Indukcijski vektor magnetno polje prav tako pravokoten na vodnik in z vektorjem tvori kot α = 30°. Nato se isti vodnik začne gibati z enako hitrostjo, v istem magnetnem polju, vendar tako, da se kot α poveča za 2-krat. Kako se bo zaradi tega spremenilo naslednje? fizikalne količine: modul inducirane EMF, ki nastane v prevodniku; modul električne poljske jakosti znotraj prevodnika?
Za vsako količino določite ustrezno naravo spremembe:
1) se bo povečalo;
2) se bo zmanjšal;
3) se ne bo spremenilo.
Zapišite številke v svoj odgovor in jih razporedite v vrstnem redu, ki ustreza tabeli:
rešitev.
Inducirana emf za prevodnik, ki se giblje v magnetnem polju pravokotno na vodnik, se izračuna po formuli: Torej, ko se poveča kot med hitrostjo in smerjo magnetnega polja, se bo povečala tudi inducirana emf v prevodniku.
Modul električne poljske jakosti znotraj prevodnika je neposredno sorazmeren z inducirano emf, zato se bo povečal tudi modul električne poljske jakosti.
Odgovor: 11.
Odgovor: 11
Vir: StatGrad: Vadbeno delo iz fizike 29.04.2016 Možnost PH10503
Julija Gorbačova 14.04.2017 22:26
V referenčnem sistemu prevodnika (kjer je negiben) nastane konstantno električno polje. Če je vodnik v stalni električno polje, potem je velikost električnega polja v njem enaka nič.
Lahko trdiš drugače. Če je znotraj prevodnika električna poljska jakost, potem na nosilce naboja v prevodniku (na primer elektrone) deluje sila. Pod vplivom te sile se nosilci naboja premikajo in v prevodniku nastane električni tok. Tako je sama izjava, da je v prevodniku električna poljska jakost različna od nič, enakovredna trditvi, da se v prevodniku vzdržuje stalen tok.
Razpoložljivost DC v prevodniku, ki ne tvori zaprtega kroga - to je absurd, v nasprotju z zakonom o ohranitvi naboja.
Anton
Na naboje v obravnavanem prevodniku delujeta dve sili, ki se medsebojno uravnotežita: sila iz električnega polja, ki nastane zaradi prerazporejenih nabojev (med procesom prehoda na začetku gibanja), in Lorentzova sila iz magnetnega polja . Če ne bi bilo električnega polja, bi magnetno polje povzročilo električni tok. Med procesom prehoda ta električni tok povzroči prerazporeditev nabojev v prevodniku.
Ko je jakost električnega polja drugačna od nič, se v prevodniku pojavi tok, če ni zunanjih sil, ki bi lahko povečale ali zmanjšale ta tok, vključno s popolno kompenzacijo učinka električnega polja.
Smer magnetnih silnic je mogoče določiti s pravilom gimlet. Če gibanje gimleta naprej (slika 27) poravnati s smerjo toka v prevodniku, bo vrtenje njegovega ročaja pokazalo smer silnic magnetnega polja okoli prevodnika. Večji kot je tok, ki teče skozi prevodnik, močnejše je magnetno polje, ki nastane okoli njega. Ko se smer toka spremeni, se spremeni tudi magnetno polje.
Ko se oddaljite od vodnika, magnetni električni vodi se nahajajo manj pogosto.
Metode krepitve magnetnih polj. Za pridobitev močnih magnetnih polj pri nizkih tokovih običajno povečajo število prevodnikov s tokom in jih naredijo v obliki niza zavojev; takšna naprava se imenuje tuljava.
Z vodnikom, upognjenim v obliki tuljave (slika 28, a), bodo imela magnetna polja, ki jih tvorijo vsi deli tega prevodnika, enako smer znotraj tuljave. Zato bo intenzivnost magnetnega polja znotraj tuljave večja kot okrog ravnega prevodnika. Ko se zavoji združijo v tuljavo, magnetna polja 
ki jih ustvarijo posamezni zavoji, seštejejo (sl. 28,b) in njihove silnice povežejo v skupni magnetni tok. V tem primeru se poveča koncentracija silnic znotraj tuljave, to je, da se magnetno polje v njej okrepi. Večji kot je tok skozi tuljavo in več ovojev je v njej, močnejše je magnetno polje, ki ga ustvari tuljava.
Tuljava, po kateri teče tok, je umetni električni magnet. Za povečanje magnetnega polja je v tuljavo vstavljeno jekleno jedro; takšna naprava se imenuje elektromagnet.
18. Magnetne lastnosti različnih snovi.
Vse snovi glede na njihove magnetne lastnosti delimo v tri skupine: feromagnetne, paramagnetne in diamagnetne.
Feromagnetni materiali vključujejo železo, kobalt, nikelj in njihove zlitine. Imajo visoko magnetno prepustnost µ Dobro jih privlačijo magneti in elektromagneti.
Paramagnetni materiali vključujejo aluminij, kositer, krom, mangan, platino, volfram, raztopine železovih soli itd. Paramagnetne materiale privlačijo magneti in elektromagneti mnogokrat šibkeje kot feromagnetni materiali.
Diamagnetnih materialov magneti ne privlačijo, ampak nasprotno, odbijajo. Sem spadajo baker, srebro, zlato, svinec, cink, smola, voda, večina plinov, zrak itd.
Magnetne lastnosti feromagnetnih materialov. Feromagnetni materiali se zaradi svoje sposobnosti magnetiziranja pogosto uporabljajo pri izdelavi električnih strojev, naprav in drugih električnih inštalacij.
Krivulja magnetizacije. Postopek magnetizacije feromagnetnega materiala lahko prikažemo v obliki magnetizacijske krivulje (sl. 31), ki predstavlja odvisnost indukcije IN od napetosti N magnetno polje (iz magnetnega toka jaz ).
Krivuljo magnetizacije lahko razdelimo na tri dele: ooh
, pri katerem se magnetna indukcija poveča skoraj sorazmerno z magnetnim tokom; a-b
, pri katerem se rast magnetne indukcije upočasni, in območje magnetne nasičenosti za točko b
, Kje 
zasvojenost IN
od N
ponovno postane linearen, vendar je zanj značilno počasno naraščanje magnetne indukcije z naraščajočo jakostjo polja.
Obrat magnetizacije feromagnetnih materialov, histerezna zanka. Velik praktični pomen, predvsem v električni stroji in instalacije AC, ima proces obračanja magnetizacije feromagnetnih materialov. Na sl. Slika 32 prikazuje graf sprememb indukcije med magnetizacijo in demagnetizacijo feromagnetnega materiala (s spremembo toka magnetiziranja jaz
. Kot je razvidno iz tega grafa, je pri enakih vrednostih jakosti magnetnega polja magnetna indukcija, dobljena z razmagnetenjem feromagnetnega telesa (razdelek a-b-c
), bo med magnetizacijo večja indukcija (odseki ooh
in ja
). Ko je tok magnetiziranja na nič, se indukcija v feromagnetnem materialu ne bo zmanjšala na nič, ampak bo ohranila določeno vrednost V r
, ki ustreza segmentu O tem
. Ta vrednost se imenuje rezidualna indukcija.
Pojav zakasnitve ali zamude pri spremembah magnetne indukcije od ustreznih sprememb jakosti magnetnega polja se imenuje magnetna histereza, ohranjanje magnetnega polja v feromagnetnem materialu po tem, ko magnetizacijski tok preneha teči, pa se imenuje magnetna histereza. preostali magnetizem.
S spremembo smeri magnetizirajočega toka lahko popolnoma razmagnetite feromagnetno telo in spravite magnetno indukcijo v njem na nič. Povratna napetost N s
, pri kateri se indukcija v feromagnetnem materialu zmanjša na nič, imenujemo prisilna sila.
krivulja ooh
, dobljeno pod pogojem, da je bila feromagnetna snov predhodno razmagnetena, se imenuje začetna magnetizacijska krivulja. Krivulja spremembe indukcije se imenuje histerezna zanka.
Vpliv feromagnetnih materialov na porazdelitev magnetnega polja. Če postavite katero koli telo iz feromagnetnega materiala v magnetno polje, bodo magnetne črte vstopale in izstopale vanj pod pravim kotom. V samem telesu in v njegovi bližini bo prišlo do kondenzacije silnic polja, to je, da se bo indukcija magnetnega polja v telesu in v njegovi bližini povečala. Če naredite feromagnetno telo v obliki obroča, potem magnetne silnice praktično ne bodo prodrle v njegovo notranjo votlino (slika 33) in obroč bo služil kot magnetni ščit, ki ščiti notranjo votlino pred vplivom magnetnega polja. . Delovanje temelji na tej lastnosti feromagnetnih materialov različne zaslone zaščita električnih merilnih instrumentov, električni kabli in druge električne naprave pred škodljivimi vplivi zunanjih magnetnih polj.
Ko žico, po kateri teče tok, postavimo v magnetno polje, se magnetna sila, ki deluje na nosilce toka, prenese na žico. Dobimo izraz za magnetno silo, ki deluje na elementarni kos žice dl v magnetnem polju z indukcijo IN.
Označimo naboj enega nosilca q 1, koncentracija nosilca n, hitrost urejenega gibanja nosilcev u, hitrost kaotičnega gibanja v. Magnetna sila, ki deluje na en nosilec
njena povprečna vrednost je
Tukaj, saj so vse smeri hitrosti kaotičnega gibanja enako verjetne.
Pustite površino prečnega prereza žice S, potem je prostornina segmenta žice enaka SDL in skupno število nosilcev nSdl. Celotna magnetna sila, ki deluje na elementarni odsek žice, je enaka
Tukaj je gostota toka.
Trenutna vrednost gostote j povezana z močjo toka jaz in površino prečnega prereza S: j=I/S. Predstavimo vektor elementa dolžine prevodnika dl, poravnan z vektorjem gostote toka j, Potem jSDL=IDl in za magnetno silo, ki deluje na tokovni element, dobimo
. (4.2.2)
To razmerje je eksperimentalno dobil Ampere in se imenuje Amperov zakon. Zgodovinsko gledano je bil pridobljen prej kot izraz za magnetni del Lorentzove sile. Pravzaprav je Lorentz izpeljal izraz za magnetno silo, ki temelji na Amperovem zakonu.
Za raven kos žice, po kateri teče tok jaz, postavljen v enakomerno magnetno polje B, Amperova sila je
Tukaj je vektor l je usmerjen vzdolž toka (proti prenosu pozitivnega naboja), njegov modul pa je enak dolžini žice. Smer amperske sile se določi na enak način kot smer magnetne sile za pozitivni naboj (glej sliko 4.2.3).
Osnovno delo d A, ki ga izvaja Amperova sila d F In ob selitvi v d r v magnetnem polju vodniškega elementa d l, je enako
Tukaj smo, ko smo nadomestili izraz za ampersko silo (4.2.2), izpeljali skalarna količina– jakost toka jaz in izkoristil znana lastnina mešani produkt vektorjev: ne spremeni se, ko se faktorji ciklično preurejajo. Vektorski produkt premika in elementa prevodnika je vektor površine, ki jo nariše vodnik med svojim premikanjem (glej sliko 4.2.4):
. (4.2.5)
Skalarni produkt vektorja mesta in vektorja magnetne indukcije je magnetni pretok skozi mesto d S
, (4.2.6)
torej za delo dobimo
. (4.2.7)
Če je vodnik, jakost toka jaz v katerem se vzdržuje konstantno, opravi končni premik iz položaja 1 v položaj 2, nato pa delo amperskih sil med tem gibanjem
, (4.2.8)
kjer je F m – magnetni tok skozi površino, ki jo vodi vodnik med obravnavanim gibanjem.
Če se sklenjeno vezje giblje v stalnem magnetnem polju, je tok, ki ga vlečejo vsi elementi vezja, enak spremembi toka, ki prodira v vezje (t.i. pretočna povezava Y). Dokažimo.
Slika 4.2.5 prikazuje dve zaporedni stanji vezja C 1 in C 2. Ploskvi S 1 in S 2, ki sta omejeni s konturo v položajih C 1 in C 2, in površina S p, ki jo nariše kontura, sestavljajo zaprto ploskev. V skladu z Ostrogradsky-Gaussovim izrekom za magnetno indukcijo je skupni tok skozi to zaprto površino enak nič. Izberimo normalne n 1 in n 2 na površine S 1 in S 2 pri izračunu pretočnih povezav Y 1 in Y 2 v vsakem položaju, tako da so skladne s smerjo toka v tokokrogu v skladu s pravilom desnega vijaka (od konca normale vektorja, vidimo, da tok v vezju teče v nasprotni smeri urinega kazalca). V tem primeru je tok navzven od zaprte površine vsota toka skozi S 1 v smeri n 1 (enako Y 1), pretok skozi S 2 v nasprotni smeri n 2 (enako -
Y 2) in teče skozi narisano površino S p (F m). Tako dobimo
kjer 
. Zato lahko relacijo (4.2.8) za zaprto zanko zapišemo takole
Pri izpeljavi te formule smo upoštevali preprosto gibanje konture, vendar se izkaže, da velja tudi za bolj zapletene spremembe stanja konture, na primer med vrtenjem in deformacijo. V tej obliki se izvaja za gibanje ne le enega vezja, temveč tudi tuljavo, sestavljeno iz več obratov, zlasti za tuljavo N enaki zavoji. V slednjem primeru je pretočna povezava Y = N F m, kjer je F m magnetni pretok skozi en zavoj.
36) Magnetni dipol. Magnetni moment telesa in njegova magnetizacija.
V vsakem atomu se elektroni gibljejo okoli osrednjega jedra, tj. nastane elementarni električni tok.
Vektorska količina, ki je enak zmnožku toka i in elementarne površine S, omejene z elementarnim tokokrogom s tokom in usmerjene pravokotno na to površino po Buravčikovem pravilu, se imenuje magnetni moment elementarni električni tok.
Geometrična vsota magnetnih momentov vseh elementarnih električnih tokov v telesu daje magnetni moment telesa M,
tiste. M=m 1 +m 2 +m 3 +…
se imenuje količina, ki se meri z razmerjem med magnetnim momentom telesa in njegovo prostornino (V). magnetizacija telesa Y.
37) Algoritem za izračun nerazvejanega magnetnega kroga. Magnetomotorna sila (MF).
Elektromagneti se pogosto uporabljajo v električnih napravah, kot so kontaktorji, zaganjalniki, releji, avtomati, elektromagnetne sklopke itd.
Razmislimo o osnovnih razmerjih za magnetno vezje elektromagneta na primeru ventilskega sistema (slika 4.4). Gibljivi del magnetnega kroga, ki ustvarja delovno silo, se imenuje armatura 1 . Odseki magnetnega vezja 3 in 4 imenovane palice ali jedra.
V sistemu ventilov ima armatura lahko translacijsko in rotacijsko gibanje.
Ko tok teče skozi magnetno tuljavo 2 nastane MMF, pod vplivom katerega se vzbuja magnetni tok F. Ta tok se zapre tako skozi režo kot med drugimi deli magnetnega kroga, ki imajo različne magnetne potenciale.
Zračna reža, ki se spreminja pri premikanju armature, se imenuje delovna. V skladu s tem se imenuje magnetni tok, ki poteka skozi delovno režo delovni magnetni tok in je označena. Vsi drugi tokovi v magnetnem vezju, ki ne prehajajo skozi delovno režo, se imenujejo sipanja tokov .Elektromagnetna sila, ki jo razvije armatura, je določena z magnetnim pretokom v delovni reži.
Pri izračunu magnetnega kroga se določi MMF tuljave, ki je potreben za ustvarjanje danega delovnega toka (neposredni problem), ali pa se delovni tok določi z znanim MMF tuljave (inverzni problem). Te težave je mogoče rešiti z zakoni
Kirchhoff za magnetno vezje. Po prvem Kirchhoffovem zakonu je algebraična vsota fluksov v katerem koli vozlišču magnetnega vezja je nič
Drugi Kirchhoffov zakon izhaja iz dobro znanega zakona navidezni tok
,
kje N - jakost magnetnega polja; - osnovni odsek integracijske konture; - algebraična vsota MMF, ki deluje v vezju.
Ker , potem lahko formulo (4.2) zapišemo takole:
, oz 
, (4.3)
kje - presek tega odseka magnetnega kroga; - absolutna magnetna prepustnost območja , enaka ; Tukaj - magnetna konstanta, - relativna magnetna prepustnost.
Magnetna prepustnost označuje magnetno prevodnost materiala vezja.
Za zrak je magnetna prepustnost enaka magnetni konstanti 
.
Izraz je podoben izrazu za aktivni upor elementa električni tokokrog(Kje -
specifična električna prevodnost materiala prevodnika). Potem lahko formulo (4.3) predstavimo kot 
, (4.4)
kje - magnetni upor odseka dolžine .
Padec magnetni potencial vzdolž zaprte zanke je enak vsoti MMF, ki deluje v to vezje. To je drugi Kirchhoffov zakon za magnetno vezje.
Kadar se pretok v posameznih odsekih magnetnega kroga ne spreminja, lahko integral v (4.4) nadomestimo s končno vsoto
. (4.5)
torej vsota padcev magnetne napetosti zaprta zanka enaka vsoti SDT, ki deluje v tem krogu.
Smer MMF, ki sovpada s smerjo obvoda konture, se vzame kot pozitivna, nasprotna od nje - za negativno. Smer obvoda je običajno vzeta kot smer magnetnega pretoka. Iz formule (4.5) sledi Ohmov zakon za magnetno vezje, v tem primeru namesto električnega upora namesto toka nadomešča magnetni tok - magnetni in namesto EMF je MMF nadomeščen.
Po analogiji z električnim uporom je magnetna upornost odseka končne dolžine jaz lahko predstavljamo kot 
,
kje - tudi magnetni upor na enoto dolžine magnetnega kroga v preseku enako ena, m/Gn.
Za izračun po formuli (4.5) morate poznati . Če ni podana krivulja , in krivuljo magnetizacije materiala , Za izračun je priročno uporabiti formulo (4.2). Če je indukcija v posameznih odsekih konstantna, lahko integral v (4.2) nadomestimo s končno vsoto
(4.6)
Z uporabo znane indukcije se napetost najde v vsakem odseku s pomočjo krivulje , nato pa lahko z uporabo enakosti (4.6).
poiščite tuljave MDS.
Pri izračunu magnetnega vezja je recipročna vrednost magnetnega upora pogosto primernejša - magnetna prevodnost, H.
.
Enačba (4.5)
prevzame obliko 
.
Za najpreprostejše nerazvejano vezje s prevodnostjo
Magnetna upornost in prevodnost feromagnetnih materialov sta kompleksni nelinearni funkciji indukcije. Nelinearna odvisnost magnetnega upora od indukcije močno oteži rešitev tako direktnih kot inverznih problemov.
Magnetna prevodnost zračnih rež. V delovni reži prehaja tok skozi zrak, katerega magnetna prepustnost ni odvisna od indukcije in je konstantna, enaka .
Za pravokotne in okrogle drogove z majhno režo se polje lahko šteje za približno enakomerno, prevodnost pa je mogoče enostavno določiti z uporabo formule
Izračun prevodnosti ob upoštevanju upogiba je povezan z velikimi težavami zaradi zapletenosti vzorca magnetnega polja. Za izračun se uporabljajo tri glavne metode:
1) Izračun z uporabo empiričnih formul. Tako na primer za prevodnost med koncema cilindričnih polov s premerom dokaj natančen rezultat daje formula
.
Zadnja dva izraza upoštevata izbočeni tok. Za pravokotne drogove s prečnimi merami a je formula precej natančna
.
2) Kadar je analitični izračun prevodnosti težaven zaradi zapletenega vzorca polja, se pravo polje razdeli na preprosto geometrijske oblike, za kar obstajajo formule za izračun določitve prevodnosti. Nastala prevodnost je določena z vsoto prevodnosti posameznih številk.
3) Če prevodnosti ni mogoče izračunati s prvima dvema metodama, je potrebno grafično sestaviti sliko magnetnega polja. Polje razdelimo na elementarne cevi, znotraj katerih je fluks enak, in določimo prevodnost cevi. Skupna prevodnost je določena s skupno prevodnostjo vseh cevi.
38) Pojav izmeničnega toka. Pridobivanje sinusoidnega EMF
V enem obratu se bo okvir zavrtel za kot, čas obrata pa je obdobje ( T), potem se določi kotna frekvenca:
