Intensité du champ magnétique. Force de magnétisation

Il y a toujours un courant électrique autour d'un fil ou d'une bobine champ magnétique… Le champ magnétique d'un aimant permanent est causé par le mouvement des électrons sur leurs orbites dans l'atome.

Un champ magnétique se caractérise par sa force. L'intensité H du champ magnétique est similaire à la résistance mécanique. C'est une grandeur vectorielle, c'est-à-dire qu'elle a une grandeur et une direction.

Le champ magnétique, c'est-à-dire l'espace autour de l'aimant, peut être représenté comme rempli de lignes magnétiques, qui sont considérées comme sortant du pôle nord de l'aimant et entrant dans le pôle sud (Fig. 1). Les tangentes à la ligne magnétique indiquent la direction de l'intensité du champ magnétique.

Le champ magnétique est plus fort là où les lignes magnétiques sont plus denses (aux pôles d'un aimant ou à l'intérieur d'une bobine conductrice de courant).

Plus le courant I et le nombre de spires ω de la bobine sont importants, plus le champ magnétique à proximité du fil (ou à l'intérieur de la bobine) est important.

L'intensité du champ magnétique H en tout point de l'espace est d'autant plus grande que le produit ∙ ω est grand et que la longueur de la ligne magnétique est courte :

H = (je ∙ ω) / l.

Il découle de l'équation que l'unité de mesure de l'intensité du champ magnétique est l'ampère par mètre (A/m).

Pour chaque ligne magnétique dans un champ uniforme donné, les produits H1 ∙ l1 = H2 ∙ l2 = … = H ∙ l = I ∙ ω sont égaux (Fig. 1).

Riz. 1.

Le produit H ∙ l dans les circuits magnétiques est similaire à la tension dans les circuits électriques et s'appelle la tension magnétique, et pris sur toute la longueur de la ligne d'induction magnétique s'appelle la force magnétisante (ns) Fm : Fm = H ∙ l = Je ∙ ω.

La force magnétisante Fm est mesurée en ampères, mais dans la pratique technique, au lieu du nom ampère, on utilise le nom ampère-tour, ce qui souligne que Fm est proportionnel au courant et au nombre de tours.

Pour une bobine cylindrique sans noyau, dont la longueur est très supérieure à son diamètre (l≫d), le champ magnétique à l'intérieur de la bobine peut être considéré comme uniforme, c'est-à-dire avec la même intensité de champ magnétique H dans tout l'espace interne de la bobine (Fig. 1). Étant donné que le champ magnétique à l'extérieur d'une telle bobine est beaucoup plus faible qu'à l'intérieur, le champ magnétique externe peut être négligé et dans le calcul, on suppose que n. c bobine est égal au produit de l'intensité du champ à l'intérieur de la bobine par la longueur de la bobine.

La polarité du champ magnétique du fil et de la bobine de courant est déterminée par la règle du cardan. Si le mouvement vers l'avant du cardan coïncide avec la direction du courant, le sens de rotation de la poignée du cardan indiquera la direction des lignes magnétiques.

Exemples de

1. Un courant de 3 A circule dans une bobine de 2000 tours. Quel est n. v. bobines?

Fm = I ∙ ω = 3 ∙ 2000 = 6000 A. La force magnétisante de la bobine est de 6000 ampères-tours.

2. Une bobine de 2500 tours devrait avoir n. p.10000 A. Quel courant doit le traverser ?

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

3.Dans la bobine circule un courant I = 2 A. Combien de spires doit-il y avoir dans la bobine pour fournir n. village 8000A?

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

4. A l'intérieur d'une bobine de 10 cm de long avec 100 spires, il faut s'assurer de l'intensité du champ magnétique H = 4000 A/m. Quelle quantité de courant la bobine doit-elle transporter ?

La force magnétisante de la bobine est Fm = H ∙ l = I ∙ ω. Donc, 4000 A/m ∙ 0,1 m = I ∙ 100 ; Je = 400/100 = 4 A.

5. Le diamètre de la bobine (solénoïde) est D = 20 mm et sa longueur est l = 10 cm.La bobine est enroulée à partir d'un fil de cuivre d'un diamètre de d = 0,4 mm. Quelle est l'intensité du champ magnétique à l'intérieur de la bobine si elle est allumée à 4,5 V ?

Le nombre de spires sans tenir compte de l'épaisseur de l'isolant ω = l∶d = 100∶0,4 = 250 spires.

Longueur de boucle π ∙ d = 3,14 ∙ 0,02 m = 0,0628 m.

Longueur de bobine l1 = 250 ∙ 0,0628 m = 15,7 m.

La résistance active de la bobine r = ρ ∙ l1 / S = 0,0175 ∙ (4 ∙ 15,7) / (3,14 ∙ 0,16) = 2,2 Ohm.

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

L'intensité du champ magnétique à l'intérieur de la bobine H = (I ∙ ω) / l = (2 ∙ 250) / 0,1 = 5000 A / m.

6. Déterminez l'intensité du champ magnétique à une distance de 1, 2, 5 cm du fil droit traversé par le courant I = 100 A.

Utilisons la formule H ∙ l = I ∙ ω.

Pour un fil droit ω = 1 et l = 2 ∙ π ∙ r,

d'où H = I / (2 ∙ π ∙ r).

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