O campo magnético da bobina com uma corrente. Eletroímãs e sua aplicação

Eletromagnetismo – um conjunto de fenômenos causados pela conexão de correntes elétricas e campos magnéticos. Às vezes esta relação leva a efeitos indesejáveis. Por exemplo, a corrente que flui através dos cabos eléctricos em um navio faz com que a bússola do navio desvio desnecessário. No entanto, a eletricidade é muitas vezes deliberadamente usado para criar campos magnéticos de alta intensidade. Como exemplo, os electromagnetos. Sobre eles e vamos conversar.

A corrente elétrica e fluxo magnético

A intensidade do campo magnético pode determinar o número de linhas de fluxo magnético, que cai na área de unidade. O campo magnético ocorre em todos os lugares onde a corrente elétrica flui, e o fluxo magnético no ar é proporcional a este último. Hetero fio transportando uma corrente, pode ser dobrada na bobina. Em um raio suficientemente pequeno de sua vez, isto conduz a um aumento no fluxo magnético. Neste caso, a corrente não é aumentada.

Efeito da concentração do fluxo magnético pode ser ainda melhorada através do aumento do número de voltas, isto é. E. torcer o fio na bobina. O inverso é verdadeiro. A corrente de bobina de campo magnético pode ser reduzido, diminuindo o número de voltas.

Obtivemos relacionamento importante. No ponto de máxima densidade de fluxo magnético (área a maioria das linhas de fluxo que por unidade) a relação entre a corrente eléctrica I, o número de voltas de fio n, e o fluxo magnético B é expressa como se segue: De uma corrente proporcional a V. 12 A, a corrente através da bobina de 3 voltas ele cria exatamente o mesmo campo magnético que a corrente de 3 a, a corrente através da bobina de 12 voltas. É importante saber, resolução de problemas práticos.

solenóide

A bobina de fio enrolado, um campo magnético é chamado um solenóide. Os fios podem ser enrolado no ferro (núcleo de ferro). A base adequada e não magnético (por exemplo, núcleo de ar). Como você pode ver, você pode usar não só o ferro para criar uma bobina de campo magnético com atual. Do ponto de vista da magnitude de qualquer núcleo não magnético fluxo distância equivalente. Isto é, a relação acima entre o fluxo de corrente e o número de voltas, neste caso, é realizada de forma precisa. Assim, o campo magnético da corrente da bobina pode ser reduzida, se aplicarmos este padrão.

O uso de ferro no solenóide

Por que no ferro utilizado solenóide? A sua presença influencia o campo magnético da bobina com corrente em dois aspectos. Ele aumenta o efeito magnético da corrente, muitas vezes milhares de vezes ou mais. No entanto, ele pode ser quebrado uma proporcionalidade importante. Trata-se de que a que existe entre o fluxo magnético e a corrente nas bobinas com nleo de ar.

campo microscópico nos domínios de ferro (mais precisamente, seus momentos magnéticos) sob a ação de um campo magnético que é gerado correntes são construídos em uma direção. Como um resultado da presença do núcleo de ferro da corrente produz um maior fluxo magnético por fios de secção transversal da unidade. Assim, a densidade do fluxo aumenta consideravelmente. Quando todos os domínios alinhadas numa direcção, aumentando ainda mais a corrente (ou o número de espiras na bobina) aumenta apenas ligeiramente a densidade de fluxo magnético.

Agora contar um pouco sobre a indução. Esta é uma parte importante dos tópicos de interesse para nós.

A bobina de indução magnética com actual

Embora o campo magnético de um solenóide com um núcleo de ferro é muito mais forte do que o campo magnético do núcleo de ar de solenóide, o seu valor é limitada pelas propriedades do ferro. O tamanho da bobina que cria um ar-núcleo teoricamente não tem limite. No entanto, como regra, receber enormes correntes necessários para criar um campo que é comparável em magnitude à bobina de campo com um núcleo de ferro, é muito difícil e caro. Não vá sempre desta forma.

O que acontece se você alterar o campo magnético da bobina com uma corrente? Esta ação pode gerar uma corrente elétrica, da mesma forma como a corrente gera um campo magnético. Ao aproximar-se do íman para as linhas condutoras de força magnética que atravessam o condutor, induz uma tensão no mesmo. A polaridade da tensão induzida depende da polaridade e a direcção de variação do fluxo magnético. Este efeito é muito mais pronunciado na bobina do que em uma bobina separada: é proporcional ao número de voltas no enrolamento. Na presença do núcleo de ferro da tensão induzida nos solenóides aumenta. Com este método, o condutor deve mover-se em relação de fluxo magnético. Se o condutor não se cruzam as linhas de fluxo magnético, uma tensão irá surgir.

Como obter energia

Geradores elétricos geram corrente com base nos mesmos princípios. Tipicamente, o íman gira entre as bobinas. A grandeza da tensão induzida depende da intensidade do campo do íman e da sua velocidade (que determinam a taxa de variação do fluxo magnético). A tensão no condutor é directamente proporcional à velocidade do fluxo magnético no mesmo.

Em muitos geradores de íman é substituído por um solenóide. De modo a criar um campo magnético da bobina com uma corrente, o solenóide é ligado à fonte de energia. Que neste caso a energia elétrica produzida pelo gerador? É igual ao produto da tensão sobre o atual. Por outro lado, a corrente no condutor e a relação de fluxo magnético permite a utilização do fluxo gerado por corrente eléctrica no campo magnético para produzir o movimento mecânico. De acordo com este princípio, o motor está funcionando e alguns electrodomésticos. No entanto, para criar um movimento em que você precisa para passar uma corrente eléctrica adicional.

campos magnéticos fortes

Atualmente, usando o fenômeno da supercondutividade, é possível obter uma intensidade sem precedentes da bobina de campo magnético com atual. Os eletroímãs pode ser muito poderosa. Quando esta corrente flui m sem perdas. E. Não causa o aquecimento do material. Isso permite aplicar um monte de estresse nos solenóides de núcleo de ar e evitar as limitações impostas pelo efeito de saturação. Muito boas perspectivas revela uma bobina de campo magnético poderoso com corrente. Eletroímãs e seu uso não é em vão interessadas muitos cientistas. Afinal, um forte campo pode ser usado para o movimento de "colchão" magnética e a criação de novos tipos de motores elétricos e geradores. Eles são capazes de alta produção a baixo custo.

A energia da corrente de bobina de campo magnético é usado ativamente pela humanidade. Tinha sido amplamente utilizado, em particular, nas ferrovias. Sobre como usar as linhas do campo magnético da bobina com uma corrente para controlar a circulação de comboios, nós agora discutir.

Ímãs em ferrovias

Sistema comumente utilizado nas ferrovias, que para maiores eletroímãs de segurança e ímãs permanentes são complementares. Como pode operar o sistema? Forte ímã permanente é ligado perto do trilho a uma certa distância dos semáforos. Durante a passagem de comboios ao longo do eixo do íman do plano íman permanente na cabina do condutor é rodado por um pequeno ângulo, após o que o íman se mantém em posição.

Regulamentação do tráfego na ferrovia

movimento ímã plana inclui alarme ou sirene. Em seguida, ocorre o seguinte. Depois de um par de motorista segundos táxi passa sobre o eletroímã, que está associado com os semáforos. Se o trem dá a luz verde, o solenóide é energizado e o eixo do ímã permanente no carro está ligado à sua posição original, desligar o alarme no cockpit. Quando a luz de tráfego é luz vermelha ou amarela, o eletroímã é desligado e, em seguida, depois de um atraso, aplica automaticamente os freios, é claro, se esqueceu de fazer motorista. do circuito de travagem (e áudio) está ligado à rede, desde o eixo de rotação do magneto. Se o imã durante o atraso retorna à sua posição original, o freio não está ativado.