O campo magnético e seus parâmetros, circuitos magnéticos

Sob o termo «campo magnético» costuma-se entender um determinado espaço energético no qual se manifestam as forças de interação magnética. Eles dizem respeito:

• substâncias separadas: ferrimagnetos (metais - principalmente ferro fundido, ferro e suas ligas) e sua classe de ferritas, independentemente do estado;

• cargas em movimento de eletricidade.

Eles são chamados de corpos físicos que têm um momento magnético comum de elétrons ou outras partículas de ímãs permanentes... Sua interação é mostrada na foto. linhas de campo magnético.

Eles são formados após colocar um ímã permanente no verso de uma folha de papelão com uma camada uniforme de limalhas de ferro. A imagem mostra uma marcação clara dos Pólos Norte (N) e Sul (S) com a direção das linhas de campo em relação à sua orientação: a saída do Pólo Norte e a entrada no Pólo Sul.

Como um campo magnético é criado

As fontes do campo magnético são:

• imãs permanentes;

• tarifas móveis;

• campo elétrico variável no tempo.

Toda criança no jardim de infância está familiarizada com a ação dos ímãs permanentes.Afinal, ele já teve que esculpir na geladeira imãs de fotos, retirados de embalagens de todo tipo de guloseimas.

Cargas elétricas em movimento geralmente têm energia de campo magnético significativamente maior do que imãs permanentes… Também é denotado por linhas de força. Vamos analisar as regras para o desenho de um fio reto com corrente I.

A linha do campo magnético é traçada em um plano perpendicular ao movimento da corrente, de modo que em cada um de seus pontos a força que atua no polo norte da agulha magnética seja direcionada tangencialmente a essa linha. Isso cria círculos concêntricos em torno da carga em movimento.

A direção dessas forças é determinada pela conhecida regra do parafuso ou do parafuso à direita.

regra do gimlet

É necessário colocar o gimbal coaxial com o vetor de corrente e girar o manípulo para que o movimento de avanço do gimbal coincida com sua direção. Em seguida, a orientação das linhas do campo magnético será indicada girando a manivela.

Em um condutor de anel, o movimento de rotação do cabo coincide com a direção da corrente, e o movimento de translação indica a orientação da indução.

As linhas do campo magnético sempre saem do Pólo Norte e entram no Pólo Sul. Eles continuam dentro do ímã e nunca são abertos.

Veja aqui mais detalhes: Como funciona a regra do gimbal na engenharia elétrica

Regras de interação de campos magnéticos

Campos magnéticos de diferentes fontes se somam para formar o campo resultante.

Nesse caso, ímãs com pólos opostos (N — S) são atraídos um pelo outro e com os mesmos nomes (N — N, S — S) — eles se repelem.As forças de interação entre os pólos dependem da distância entre eles. Quanto mais próximos os pólos são deslocados, mais força é gerada.

Características básicas do campo magnético

Eles incluem:

• vetor de indução magnética (V);

• fluxo magnético (F);

• ligação de fluxo (Ψ).

A intensidade ou força do impacto do campo é estimada pelo vetor valor da indução magnética... É determinada pelo valor da força «F» criada pela passagem da corrente «I» através de um fio de comprimento «l ». V= F / (I ∙ l)

A unidade de medida da indução magnética no sistema SI é Tesla (em memória do físico que estudou esses fenômenos e os descreveu usando métodos matemáticos). Na literatura técnica russa, é designado como "T", e na documentação internacional, o símbolo "T" é adotado.

1 T é a indução de um fluxo magnético uniforme que atua com uma força de 1 newton para cada metro de comprimento em um fio reto perpendicular à direção do campo quando uma corrente de 1 ampère passa por esse fio.

1T = 1 ∙ N / (A ∙ m)

Direção vetorial V determinada pela regra da mão esquerda.

Se você colocar a palma da sua mão esquerda em um campo magnético de modo que as linhas de força do Pólo Norte entrem na palma em ângulos retos e coloque quatro dedos na direção da corrente no fio, então o polegar saliente indicará a direção da força que age nesse fio.

Caso o condutor com corrente elétrica não esteja localizado perpendicularmente às linhas do campo magnético, a força que atua sobre ele será proporcional ao valor da corrente que flui e ao componente da projeção do comprimento do condutor com uma corrente em um plano localizado em uma direção perpendicular.

A força que atua sobre uma corrente elétrica não depende dos materiais dos quais o condutor é feito e de sua área de seção transversal. Mesmo que esse fio não exista e as cargas em movimento comecem a se mover em um ambiente diferente entre os pólos magnéticos, essa força não mudará de forma alguma.

Se dentro do campo magnético em todos os pontos o vetor V tiver a mesma direção e magnitude, esse campo é considerado uniforme.

Qualquer ambiente com Propriedades magneticas, afeta o valor do vetor de indução V.

Fluxo magnético (F)

Se considerarmos a passagem da indução magnética por uma determinada região S, então a indução limitada a seus limites será chamada de fluxo magnético.

Quando a região é inclinada em algum ângulo α em relação à direção da indução magnética, o fluxo magnético diminui com o cosseno do ângulo de inclinação da região. Seu valor máximo é criado quando a área é perpendicular à sua indução penetrante. Ф = ВS

A unidade de medida do fluxo magnético é 1 weber, determinada pela passagem de uma indução de 1 tesla por uma área de 1 metro quadrado.

conexão de transmissão

Este termo é usado para obter a quantidade total de fluxo magnético gerado por um certo número de condutores de corrente localizados entre os pólos de um ímã.

No caso em que a mesma corrente I passa pelo enrolamento da bobina com o número de voltas n, o fluxo magnético total (conectado) de todas as voltas é chamado de fluxo concatenado Ψ.

Ψ = n Ô… A unidade de medida de vazão é 1 weber.

Como um campo magnético é formado a partir de uma corrente elétrica alternada

O campo eletromagnético interagindo com cargas elétricas e corpos com momentos magnéticos é uma combinação de dois campos:

• elétrico;

• magnético.

Eles estão interligados, são uma combinação um do outro e, quando um muda com o tempo, certos desvios ocorrem no outro. Por exemplo, ao criar um campo elétrico senoidal alternado em um gerador trifásico, o mesmo campo magnético é formado simultaneamente com as características de harmônicos alternados semelhantes.

Propriedades magnéticas de substâncias

Em conexão com a interação com um campo magnético externo, as substâncias são divididas em:

• antiferromagnetos com momentos magnéticos equilibrados, devido aos quais um grau muito pequeno de magnetização do corpo é criado;

• diamagnetos com a propriedade de magnetizar o campo interno contra a ação do externo. Quando não há campo externo, suas propriedades magnéticas não se manifestam;

• paramagnetos com propriedades de magnetizar o campo interno na direção da ação externa, que possuem um pequeno grau magnetismo;

• propriedades ferromagnéticas sem um campo externo aplicado a temperaturas abaixo do ponto Curie;

• ferrimagnetos com momentos magnéticos desequilibrados em magnitude e direção.

Todas essas propriedades das substâncias encontraram várias aplicações nas tecnologias modernas.

circuitos magnéticos

Este termo é chamado de conjunto de diferentes materiais magnéticos através dos quais passa um fluxo magnético, são análogos aos circuitos elétricos e são descritos pelas leis matemáticas correspondentes (corrente total, Ohm, Kirchhoff, etc.). Olhar - Leis básicas da engenharia elétrica.

Baseado cálculos de circuito magnético todos os transformadores, indutores, máquinas elétricas e muitos outros dispositivos estão funcionando.

Por exemplo, em um eletroímã em funcionamento, o fluxo magnético passa por um circuito magnético feito de aço ferromagnético e ar com propriedades não ferromagnéticas pronunciadas. A combinação desses elementos compõe o circuito magnético.

A maioria dos dispositivos elétricos possui circuitos magnéticos em seu design. Leia mais sobre isso neste artigo - Circuitos magnéticos de dispositivos elétricos

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