Força do campo magnético. Força de magnetização

Há sempre uma corrente elétrica em torno de um fio ou bobina campo magnético… O campo magnético de um imã permanente é causado pelo movimento dos elétrons em suas órbitas no átomo.

Um campo magnético é caracterizado por sua força. A força H do campo magnético é semelhante à força mecânica. É uma grandeza vetorial, ou seja, tem módulo, direção e direção.

O campo magnético, ou seja, o espaço ao redor do ímã, pode ser representado como preenchido por linhas magnéticas, que são consideradas saindo do pólo norte do ímã e entrando no pólo sul (Fig. 1). As tangentes à linha magnética indicam a direção da intensidade do campo magnético.

O campo magnético é mais forte onde as linhas magnéticas são mais densas (nos pólos de um ímã ou dentro de uma bobina condutora de corrente).

Quanto maior a corrente I e o número de voltas ω da bobina, maior o campo magnético próximo ao fio (ou dentro da bobina).

A intensidade do campo magnético H em qualquer ponto do espaço é maior quanto maior for o produto ∙ ω e menor for o comprimento da linha magnética:

H = (I ∙ ω) / l.

Segue-se da equação que a unidade para medir a força do campo magnético é o ampère por metro (A / m).

Para cada linha magnética em um dado campo uniforme, os produtos H1 ∙ l1 = H2 ∙ l2 = … = H ∙ l = I ∙ ω são iguais (Fig. 1).

Arroz. 1.

O produto H ∙ l em circuitos magnéticos é semelhante à tensão em circuitos elétricos e é chamado de tensão magnética, e tomado ao longo de todo o comprimento da linha de indução magnética é chamado de força magnetizante (ns) Fm: Fm = H ∙ l = I ∙ ω.

A força de magnetização Fm é medida em amperes, mas na prática técnica, em vez do nome ampere, é usado o nome ampere-volta, que enfatiza que Fm é proporcional à corrente e ao número de voltas.

Para uma bobina cilíndrica sem núcleo, cujo comprimento é muito maior que seu diâmetro (l≫d), o campo magnético dentro da bobina pode ser considerado uniforme, ou seja, com a mesma intensidade de campo magnético H em todo o espaço interno da bobina (Fig. 1). Como o campo magnético fora dessa bobina é muito mais fraco do que dentro dela, o campo magnético externo pode ser desprezado e no cálculo é assumido que n. c bobina é igual ao produto da força do campo dentro da bobina vezes o comprimento da bobina.

A polaridade do campo magnético do fio e da bobina de corrente é determinada pela regra do gimbal. Se o movimento para frente do gimbal coincidir com a direção da corrente, a direção de rotação da alça do gimbal indicará a direção das linhas magnéticas.

Exemplos de

1. Uma corrente de 3 A flui através de uma bobina de 2.000 espiras. O que é n. v. bobinas?

Fm = I ∙ ω = 3 ∙ 2000 = 6000 A. A força de magnetização da bobina é de 6000 ampères-volta.

2. Uma bobina de 2500 voltas deve ter n. p. 10000 A. Que corrente deve fluir através dele?

I = Fm / ω = (I ∙ ω) / ω = 10000/2500 = 4 A.

3.Uma corrente I = 2 A flui através da bobina. Quantas voltas deve haver na bobina para fornecer n. aldeia 8000 A?

ω = Fm / I = (I ∙ ω) / I = 8000/2 = 4000 voltas.

4. Dentro de uma bobina de 10 cm de comprimento com 100 espiras, é necessário garantir a intensidade do campo magnético H = 4000 A/m. Quanta corrente a bobina deve transportar?

A força de magnetização da bobina é Fm = H ∙ l = I ∙ ω. Portanto, 4000 A / m ∙ 0,1 m = I ∙ 100; I = 400/100 = 4 A.

5. O diâmetro da bobina (solenóide) é D = 20 mm e seu comprimento é l = 10 cm A bobina é enrolada em um fio de cobre com diâmetro d = 0,4 mm. Qual é a intensidade do campo magnético dentro da bobina se ela for ligada a 4,5 V?

O número de voltas sem levar em conta a espessura do isolamento ω = l∶d = 100∶0.4 = 250 voltas.

Comprimento do loop π ∙ d = 3,14 ∙ 0,02 m = 0,0628 m.

Comprimento da bobina l1 = 250 ∙ 0,0628 m = 15,7 m.

A resistência ativa da bobina r = ρ ∙ l1 / S = 0,0175 ∙ (4 ∙ 15,7) / (3,14 ∙ 0,16) = 2,2 Ohm.

Corrente I = U / r = 4,5 / 2,2 = 2,045 A ≈2 A.

A força do campo magnético dentro da bobina H = (I ∙ ω) / l = (2 ∙ 250) / 0,1 = 5000 A / m.

6. Determine a intensidade do campo magnético a uma distância de 1, 2, 5 cm do fio reto através do qual flui a corrente I = 100 A.

Vamos usar a fórmula H ∙ l = I ∙ ω.

Para um fio reto ω = 1 e l = 2 ∙ π ∙ r,

onde H = I / (2 ∙ π ∙ r).

H1 = 100 / (2 ∙ 3,14 ∙ 0,01) = 1590 A / m; H2 = 795 A/m; H3 = 318 A/m.