Le champ magnétique et ses paramètres, circuits magnétiques

Sous le terme « champ magnétique », il est d'usage d'entendre un certain espace énergétique dans lequel se manifestent les forces d'interaction magnétique. Ils concernent :

• substances distinctes : ferrimagnétiques (métaux - principalement fonte, fer et leurs alliages) et leur classe de ferrites, quel que soit leur état ;

• charges mobiles d'électricité.

On les appelle corps physiques qui ont un moment magnétique commun d'électrons ou d'autres particules d'aimants permanents... Leur interaction est montrée sur la photo. lignes de champ magnétique.

Ils sont formés après avoir placé un aimant permanent au dos d'une feuille de carton avec une couche uniforme de limaille de fer. La photo montre un marquage clair des pôles Nord (N) et Sud (S) avec la direction des lignes de champ par rapport à leur orientation : la sortie du pôle Nord et l'entrée du pôle Sud.

Comment un champ magnétique est créé

Les sources du champ magnétique sont :

• aimants permanents;

• frais de téléphonie mobile ;

• champ électrique variable dans le temps.

Chaque enfant de la maternelle est familiarisé avec l'action des aimants permanents.Après tout, il devait déjà sculpter des images-aimants, extraits de paquets de toutes sortes de friandises, sur le réfrigérateur.

Les charges électriques en mouvement ont généralement une énergie de champ magnétique significativement plus élevée que aimants permanents… Il est également désigné par des lignes de force. Analysons les règles de leur dessin pour un fil droit avec le courant I.

La ligne du champ magnétique est tracée dans un plan perpendiculaire au mouvement du courant, de sorte qu'en chacun de ses points la force agissant sur le pôle nord de l'aiguille aimantée est dirigée tangentiellement à cette ligne. Cela crée des cercles concentriques autour de la charge en mouvement.

La direction de ces forces est déterminée par la règle bien connue de la vis ou de la vis à droite.

règle de la vrille

Il est nécessaire de placer le cardan coaxial avec le vecteur courant et de tourner la poignée pour que le mouvement vers l'avant du cardan coïncide avec sa direction. Ensuite, l'orientation des lignes de champ magnétique sera indiquée en tournant la poignée.

Dans un conducteur en anneau, le mouvement de rotation de la poignée coïncide avec la direction du courant et le mouvement de translation indique l'orientation de l'induction.

Les lignes de champ magnétique partent toujours du pôle Nord et pénètrent dans le pôle Sud. Ils continuent à l'intérieur de l'aimant et ne sont jamais ouverts.

Voir ici pour plus de détails : Comment fonctionne la règle du cardan en génie électrique

Règles d'interaction des champs magnétiques

Les champs magnétiques provenant de différentes sources s'additionnent pour former le champ résultant.

Dans ce cas, les aimants avec des pôles opposés (N - S) sont attirés les uns vers les autres, et avec les mêmes noms (N - N, S - S) - ils se repoussent.Les forces d'interaction entre les pôles dépendent de la distance qui les sépare. Plus les pôles sont rapprochés, plus la force est générée.

Caractéristiques de base du champ magnétique

Ils comprennent:

• vecteur d'induction magnétique (V);

• flux magnétique (F);

• liaison de flux (Ψ).

L'intensité ou la force de l'impact du champ est estimée par la valeur vecteur de l'induction magnétique... Elle est déterminée par la valeur de la force «F» créée par le passage du courant «I» à travers un fil de longueur «l ». V= F / (je ∙ l)

L'unité de mesure de l'induction magnétique dans le système SI est Tesla (en mémoire du physicien qui a étudié ces phénomènes et les a décrits à l'aide de méthodes mathématiques). Dans la littérature technique russe, il est désigné par "T" et dans la documentation internationale, le symbole "T" est adopté.

1 T est l'induction d'un tel flux magnétique uniforme qui agit avec une force de 1 newton pour chaque mètre de longueur sur un fil droit perpendiculaire à la direction du champ lorsqu'un courant de 1 ampère traverse ce fil.

1T = 1 ∙ N / (A ∙ m)

Direction du vecteur V déterminée par la règle de la main gauche.

Si vous placez la paume de votre main gauche dans un champ magnétique de sorte que les lignes de force du pôle Nord entrent dans la paume à angle droit et placez quatre doigts dans la direction du courant dans le fil, alors le pouce saillant indiquera le direction de la force agissant sur ce fil.

Dans le cas où le conducteur avec un courant électrique n'est pas situé perpendiculairement aux lignes de champ magnétique, la force agissant sur celui-ci sera proportionnelle à la valeur du courant circulant et à la composante de la projection de la longueur du conducteur avec un courant sur un plan situé dans une direction perpendiculaire.

La force agissant sur un courant électrique ne dépend pas des matériaux à partir desquels le conducteur est fabriqué et de sa section transversale. Même si ce fil n'existe pas du tout et que les charges mobiles commencent à se déplacer dans un environnement différent entre les pôles magnétiques, cette force ne changera en aucune façon.

Si à l'intérieur du champ magnétique en tous points le vecteur V a la même direction et la même amplitude, alors un tel champ est considéré comme uniforme.

Tout environnement avec Propriétés magnétiques, affecte la valeur du vecteur d'induction V.

Flux magnétique (F)

Si nous considérons le passage de l'induction magnétique à travers une certaine région S, alors l'induction limitée à ses limites sera appelée flux magnétique.

Lorsque la région est inclinée d'un certain angle α par rapport à la direction de l'induction magnétique, le flux magnétique diminue avec le cosinus de l'angle d'inclinaison de la région. Sa valeur maximale est créée lorsque la zone est perpendiculaire à son induction pénétrante. Ф = В S

L'unité de mesure du flux magnétique est 1 weber, déterminé par le passage d'une induction de 1 tesla à travers une surface de 1 mètre carré.

Connexion en continu

Ce terme est utilisé pour obtenir la quantité totale de flux magnétique généré par un certain nombre de conducteurs de courant situés entre les pôles d'un aimant.

Dans le cas où le même courant I traverse l'enroulement de la bobine avec le nombre de spires n, le flux magnétique total (connecté) de toutes les spires est appelé la liaison de flux Ψ.

Ψ = n Ф… L'unité de mesure du débit est 1 weber.

Comment un champ magnétique est formé à partir d'un courant électrique alternatif

Le champ électromagnétique interagissant avec les charges électriques et les corps à moments magnétiques est une combinaison de deux champs :

• électrique;

• magnétique.

Ils sont interconnectés, ils sont une combinaison les uns des autres, et lorsque l'un change avec le temps, certaines déviations se produisent dans l'autre. Par exemple, lors de la création d'un champ électrique sinusoïdal alternatif dans un générateur triphasé, le même champ magnétique est formé simultanément avec les caractéristiques d'harmoniques alternatifs similaires.

Propriétés magnétiques des substances

En relation avec l'interaction avec un champ magnétique externe, les substances sont divisées en:

• antiferromagnétiques à moments magnétiques équilibrés, grâce auxquels un très faible degré d'aimantation du corps est créé;

• diamagnets ayant la propriété de magnétiser le champ interne contre l'action du champ externe. Lorsqu'il n'y a pas de champ extérieur, leurs propriétés magnétiques ne se manifestent pas ;

• paramagnétiques avec les propriétés de magnétiser le champ interne dans la direction de l'action externe, qui ont un faible degré magnétisme;

• propriétés ferromagnétiques sans champ externe appliqué à des températures inférieures au point de Curie ;

• ferrimagnétiques avec des moments magnétiques déséquilibrés en amplitude et en direction.

Toutes ces propriétés des substances ont trouvé diverses applications dans les technologies modernes.

Circuits magnétiques

On appelle ce terme un ensemble de différents matériaux magnétiques traversés par un flux magnétique, analogues à des circuits électriques et décrits par les lois mathématiques correspondantes (courant total, Ohm, Kirchhoff, etc.). Regarder - Lois fondamentales de l'électrotechnique.

Basé calculs de circuits magnétiques tous les transformateurs, inducteurs, machines électriques et de nombreux autres appareils fonctionnent.

Par exemple, dans un électroaimant de travail, le flux magnétique traverse un circuit magnétique constitué d'aciers ferromagnétiques et d'air aux propriétés non ferromagnétiques prononcées. La combinaison de ces éléments constitue le circuit magnétique.

La plupart des appareils électriques ont des circuits magnétiques dans leur conception. En savoir plus à ce sujet dans cet article — Circuits magnétiques des appareils électriques

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