Le champ magnétique de la bobine avec un courant. Électroaimants et leur application

Électromagnétisme – un ensemble de phénomènes causés par la connexion des courants électriques et les champs magnétiques. Parfois, cette relation conduit à des effets indésirables. Par exemple, le courant circulant à travers les câbles électriques dans un navire fait la boussole du navire de déviation inutile. Cependant, l'électricité est souvent délibérément utilisé pour créer des champs magnétiques de forte intensité. Comme un exemple électroaimants. Autour d'eux aujourd'hui et nous allons parler.

Le courant électrique et le flux magnétique

L'intensité du champ magnétique peut déterminer le nombre de lignes de flux magnétique, qui tombe sur la surface unitaire. Le champ magnétique se produit partout où les flux de courant électrique, et le flux magnétique dans l'air est proportionnelle à celle – ci. fil droit portant un courant, peut être plié dans la bobine. À un rayon suffisamment petit de tour, ce qui conduit à une augmentation du flux magnétique. Dans ce cas, le courant ne soit pas augmenté.

Effet de la concentration du flux magnétique peut encore être améliorée en augmentant le nombre de spires, à savoir. E. torsion du fil dans la bobine. L'inverse est vrai. Le courant de bobine de champ magnétique peut être réduite en diminuant le nombre de spires.

Nous dérivons relation importante. Au point de densité de flux magnétique maximum (il par la plupart des lignes d'écoulement dans la région de l'unité) la relation entre le courant électrique I, le nombre de spires de fil n, et le flux magnétique B est exprimée comme suit: Dans un proportionnelle à V. 12 A, le courant à travers la bobine de 3 tours il crée exactement le même champ magnétique que le courant de 3a, le courant à travers la bobine de 12 tours. Il est important de savoir, résoudre des problèmes pratiques.

solénoïde

La bobine de fil enroulé, un champ magnétique est appelé un solénoïde. Les fils peuvent être enroulés sur le fer (noyau de fer). Une base appropriée et non magnétique (par exemple, le noyau d'air). Comme vous pouvez le voir, vous pouvez utiliser non seulement le fer pour créer une bobine de champ magnétique avec le courant. Du point de vue de l'ampleur de tout noyau non magnétique de flux distance équivalente. Autrement dit, la relation ci-dessus entre le flux de courant et le nombre de tours dans ce cas est effectué avec précision. Ainsi, le champ magnétique du courant de la bobine peut être réduite, si l'on applique ce modèle.

L'utilisation du fer dans le solénoïde

Pourquoi le fer utilisé solénoïde? Sa présence influence le champ magnétique de la bobine avec un courant à deux égards. Il augmente l'effet magnétique du courant, souvent des milliers de fois ou plus. Cependant, il peut être rompu une proportionnalité importante. Il est environ celle qui existe entre le flux magnétique et le courant dans les bobines à noyau d'air.

champ microscopique dans les domaines de fer (plus précisément, leurs moments magnétiques) sous l'action d'un champ magnétique qui est généré courants sont construits dans une seule direction. En raison de la présence du noyau de fer du courant produit un flux magnétique plus grande par unité de fils profilés de croix. Ainsi, la densité de flux augmente considérablement. Lorsque tous les domaines alignés dans une direction, ce qui augmente encore le courant (ou le nombre de spires dans la bobine) ne permet d'augmenter légèrement la densité de flux magnétique.

Maintenant, vous dire un peu plus sur l'induction. Ceci est une partie importante des sujets d'intérêt pour nous.

La bobine d'induction magnétique avec le courant

Bien que le champ magnétique d'un électro-aimant avec un noyau en fer est beaucoup plus fort que le champ magnétique de l'électro-aimant à noyau d'air, sa valeur est limitée par les propriétés du fer. La taille de la bobine qui crée un mélange air-noyau a théoriquement pas de limite. Cependant, en règle générale, recevoir d'énormes courants nécessaires pour créer un champ qui est d'une ampleur comparable à la bobine de champ avec un noyau de fer, il est très difficile et coûteux. Ne vont pas toujours de cette façon.

Qu'est-ce qui se passe si vous modifiez le champ magnétique de la bobine avec un courant? Cette action peut générer un courant électrique de la même manière que le courant génère un champ magnétique. À l'approche de l'aimant aux lignes conductrices de force magnétique traversant le conducteur, induit une tension dans celui-ci. La polarité de la tension induite dépend de la polarité et de la direction de variation du flux magnétique. Cet effet est beaucoup plus prononcé dans la bobine que dans une bobine séparée: elle est proportionnelle au nombre de spires de l'enroulement. En présence du noyau de fer de la tension induite augmente dans le solénoïde. Avec cette méthode, le conducteur doit se déplacer du flux magnétique relatif. Si le conducteur ne coupe pas les lignes de flux magnétique, une tension surviendra.

Comment obtenir de l'énergie

générateurs électriques génèrent du courant sur la base des mêmes principes. En règle générale, l'aimant tourne entre les bobines. L'amplitude de la tension induite dépend de l'intensité du champ de l'aimant et de sa vitesse (ils déterminent le taux de variation du flux magnétique). La tension dans le conducteur est directement proportionnelle à la vitesse du flux magnétique dans celui-ci.

Dans de nombreux générateurs à aimant est remplacé par un électro-aimant. Afin de créer un champ magnétique de la bobine avec un courant, l'électro – aimant est connecté à la source d'alimentation. Dans ce cas l'énergie électrique produite par le générateur? Il est égal au produit de la tension aux bornes du courant. D'autre part, le courant dans le conducteur et la relation de flux magnétique permet l'utilisation du flux généré par un courant électrique dans le champ magnétique pour produire un mouvement mécanique. Selon ce principe, le moteur est en marche et certains appareils électriques. Cependant, pour créer un mouvement dans lequel vous devez passer une puissance électrique supplémentaire.

Les champs magnétiques puissants

À l'heure actuelle, en utilisant le phénomène de la supraconductivité, il est possible d'obtenir une intensité sans précédent de la bobine de champ magnétique avec le courant. Les électro-aimants peuvent être très puissants. Lorsque ce courant circule m sans perte. E. Ne provoque pas de chauffage du matériau. Cela permet d'appliquer beaucoup de stress dans les solénoïdes à noyau d'air et éviter les limitations imposées par l'effet de saturation. Très bonnes perspectives révèle une bobine de champ magnétique puissant avec le courant. Électroaimants et leur utilisation ne sont pas intéressés par de nombreux scientifiques vains. Après tout, un champ fort peut être utilisé pour le mouvement de « coussin » magnétique et la création de nouveaux types de moteurs et générateurs électriques. Ils sont capables de haut rendement à faible coût.

L'énergie du courant magnétique de la bobine de champ est activement utilisé par l'homme. Il a longtemps été largement utilisé, en particulier, sur les chemins de fer. A propos de la façon d'utiliser les lignes de champ magnétique de la bobine avec un courant pour commander le mouvement des trains, nous discutons maintenant.

Aimants sur les chemins de fer

Couramment utilisé sur les chemins de fer, qui, pour plus de sécurité électroaimants et des aimants permanents sont complémentaires. Comment faire fonctionner le système? Fort aimant permanent est fixé à proximité du rail à une certaine distance des feux de circulation. Pendant le passage des trains sur l'axe de l'aimant du plan de l'aimant permanent dans la cabine du conducteur est mis en rotation par un petit angle, suite à quoi l'aimant reste en position.

Réglementation de la circulation sur le chemin de fer

le mouvement de l'aimant plat comprend sonnette d'alarme ou une sirène. Ensuite, ce qui suit se produit. Après quelques secondes de la cabine conducteur passe au-dessus l'électro-aimant, qui est associé aux feux de circulation. Si le train donne le feu vert, le solénoïde est mis sous tension et l'axe de l'aimant permanent dans la voiture est tourné vers sa position d'origine, d'éteindre l'alarme dans le poste de pilotage. Lorsque le feu est rouge clair ou jaune, l'électro-aimant est mis hors tension, puis après un délai, applique automatiquement les freins, bien sûr, si elle a oublié de faire conduire. Circuit de freinage (et audio) est connecté au réseau depuis l'axe de rotation de l'aimant. Si l'aimant pendant le délai revient à sa position initiale, le frein est pas activé.