Источники магнитного поля: что собой представляет и в чем измеряется магнитное поле
Содержание
- 1 История развития представлений о магнитном поле
- 2 Природа возникновения магнитных полей
- 3 Как представить магнитное поле
- 4 Какие бывают магнитные поля
- 5 Источники магнитного поля
- 6 Вычисление
- 7 Явление электромагнитной индукции
- 8 Математическое представление
- 9 Энергия магнитного поля
- 10 Магнитные свойства веществ
- 11 Токи Фуко
- 12 Хаpaктеристики магнитного поля
- 13 Получение энергии из магнитного поля Земли
- 14 Видео
Магнитным называют поле, которое оказывает воздействие на все движущиеся заряды и материалы (тела), обладающие магнитными свойствами. Созданные им силы перемещают стрелку компаса, обеспечивают функциональность статоров электрических двигателей.
Магнитное поле Земли защищает биосферу планеты от заряженных частиц потока солнечного излучения
История развития представлений о магнитном поле
Способность некоторых материалов притягивать (отталкивать) себе подобные и металлические предметы известна многие сотни лет. Первые документированные научные исследования по данной теме проведены в середине 13 века. С помощью стальных иголок ученый из Франции смог получить реалистичное линейное распределение силовых потоков и схождение их в двух точках на противоположных сторонах сферического образца. Эти места были названы «полюсами».
Почти три столетия понадобилось для формулировки соответствия данных точек полюсам планеты (северному и южному). В середине 18 века определена обратная квадратичная зависимость силового потенциала.
Толчком для последующего развития теорий стало расширенное использование электричества для решения пpaктических задач. Ниже перечислены важнейшие тематические открытия (авторы):
- образование магнитного поля вокруг проводника с электрическим током (Х. К. Эрстед);
- притяжение двух таких проводников при одинаковой полярности подключения к источнику, теория магнетизма в замкнутых контурах (Ампер);
- создание электрического тока переменным магнитным полем и формулировка индукции (М. Фарадей);
- определение векторных параметров поля (Э. Нейман);
- создание уравнений, объединяющих магнетизм и электричество (Д. К. Максвелл);
- формулировка единства электрических и магнитных полей (А. Эйнштейн).
Природа возникновения магнитных полей
Постоянные магнитыДанное поле является разновидностью материи, которая оказывает силовое воздействие на изделия с магнитными свойствами (электрические заряды). Единое электромагнитное поле проявляется как соответствующее излучение. В определенном диапазоне волн это видимый свет.
К сведению. Электроэнергию следует оценивать в комплексе, чтобы получить полные сведения о потенциале сил, методах применения.
Как представить магнитное поле
Закон полного токаЧтобы получать наглядное и более точное изображение силовых линий, измельчают объекты для эксперимента, выравнивают поверхность. Вместо иголок можно взять железные опилки, рассыпать их равномерно на листе тонкого картона или другого нейтрального материала. Полимерная основа не подойдет по причине возможного накопления «паразитного» статического заряда. С нижней стороны подносят постоянный магнит.
Образованный рисунок будет представлять распределение силовых линийКакие бывают магнитные поля
Напряженность электрического поляСиловое поле данной категории образуется магнитными моментами электронов и других частиц в намагниченном материале или в постоянных магнитах. Аналогичный результат можно получить, если подключить к источнику тока проводник.
Источники магнитного поля
Источники магнитного поля существуют в природе. Их создают специально для решения разных пpaктических задач. В следующем перечне приведены популярные изделия, компоненты которых функционируют на основе соответствующих принципов. Что является источником магнитного поля, можно выяснить после разборки:
- электродвигателя;
- реле;
- запopного устройства.
Магнетит и другие материалы
Особые свойства этого минерала известны со времен Древней Греции. Структура магнетита составлена из кристаллических групп ионов кислорода и железа (двух,- и трехвалентного). Типовые параметры:
- пористость – 2,2-9,6%;
- низкая электропроводность – 240-260 Ом-1см-1, уменьшающаяся в несколько раз при снижении (увеличении) температуры.
Аналогичными свойствами обладают ишкулит, титангомагнетит , мушкетовит.
Вычисление
Для получения точных результатов в электродинамике применяют уравнения Максвелла. Упрощенные формулы (законы Ампера, Био-Савара-Лапласа) применяют для вычисления рабочих параметров статических либо очень медленно изменяющихся магнитных полей.
Проявление магнитного поля
Когда частица с зарядом (q) перемещается в магнитном поле, на нее оказывается воздействие силой Лоренца (F), которая направлена перпендикулярно векторам скорости (v) и поля (B):
F = q * [B,v].
Взаимодействие двух магнитов
Базовые свойства притягиваться (отталкиваться) разными (одинаковыми) полюсами объясняют привлекательность применения схем с монополями для расчетов, измерений, решения отдельных пpaктических задач. Однако в действительности подобные элементы никогда не могут быть созданы путем разделения обычного диполя. Это доказывает отсутствие магнитного заряда изолированного тела.
Постоянные магниты
Такие изделия создают из никеля, кобальта и других материалов. Главная особенность – сохранение магнитных свойств после отключения внешнего источника. Полезные свойства определяются стабильностью хаpaктеристик в эксплуатационном температурном диапазоне.
Притяжение и отталкивание
Если диполь поместить в магнитное поле, на него будет воздействовать сила, поворачивающая в направлении совпадения векторов. Чтобы не измерять экспериментально, базовые параметры можно определить с помощью следующих простых правил.
Правой рукой пальцем обхватывают проводник. Поднятый вверх большой палец направляют в сторону движения тока (от минусовой клеммы к плюсовой). В этом случае остальные пальцы покажут направленность силовых линий.
Проводник с током, расположенный между двумя полюсами постоянного магнита, будет перемещаться. Узнать направление можно с помощью левой руки. Руку открывают ладонью вверх. Четыре пальца располагают в сторону электрического тока.
Отогнутый большой палец покажет направление воздействия силы ЛоренцаДомены
Этим термином обозначают область в ферромагнитном материале с одинаковой поляризацией. Подразумевается аналогичная направленность силовых линий поля. Иногда соответствующие крупные участки можно увидеть (измерить) без применения увеличительных приборов.
Явление электромагнитной индукции
Изменение магнитного потока (со временем) сопровождается возникновением электродвижущей силы. Аналогичный результат получают перемещением в поле проводника. Созданный ток называют индукционным.
Математическое представление
В классических формулах применяют несколько основных величин (магнитных):
- B – индукция (определяет силу воздействия на заряды);
- H – напряженность.
Единицы измерения
Индукция может измеряться в Тесла (Тл) при использовании международного стандарта СИ либо в Гауссах (Гс) при работе с нормативами СГС. Напряженность – в амперах на метр (эрстедах) для СИ (СНС), соответственно.
Энергия магнитного поля
Энергию (W) вычисляют по изменению плотности с применением формулы:
d*w=H*d*B.
Применив матричное умножение векторных величин с учетом определенной магнитной проницаемости материала (m), получают оценку потенциала. Для пpaктических расчетов применяют выражение:
W = (Ф*I)/2 = (L*I2)/2,
где:
- I – ток в проводнике;
- L – индуктивность единичного витка либо катушки;
- Ф – магнитный поток.
Магнитные свойства веществ
Ниже представлены свойства разных групп веществ с учетом особенностей магнитных свойств:
- ферримагнетики – противоположная направленность магнитных моментов;
- парамагнетики (диамагнетики) – намагниченность совпадает (противоположна) линиям внешнего силового поля;
- антиферромагнетики – хаотичное расположение моментов.
Токи Фуко
Таким термином называют токи, которые образуются в проводящем материале в ходе изменения со временем либо при перемещении магнитного потока.
Хаpaктеристики магнитного поля
Сила воздействия (Лоренца) определяется величиной магнитной индукции вместе со скоростью перемещения проводника. Магнитный поток (Ф) определяется следующей зависимостью:
Ф = B * S *cos a.
Получение энергии из магнитного поля Земли
Простейший генератор можно создать из рамки, которая вращается поперек линий силового поля планеты.
Это устройство, по заверениям изобретателя, способно добывать электричество «из воздуха»С учетом незначительной величины магнитного потока пpaктическое применение подобных конструкций бессмысленно.
Видео
От чего защищается электрооборудование. Государственный стандарт (ГОСТ) степеней защиты IP. Интерпретация кодов. Применение устройств с конкретными индексами. Расшифровка дополнительных букв в кодах. Особенности использования IP-кодировки...
18 05 2024 7:16:33
Описание и принцип работы электромеханического стабилизатора. Электромеханический стабилизатор напряжения: устройство и основные узлы прибора. Автотрaнcформатор и щеточный узел. Сервопривод и блок электроники электромеханических стабилизаторов....
17 05 2024 22:13:35
Принцип работы электрогенератора. Классификация генераторов: стационарные и мобильные устройства. Что такое генератор. Сфера применения устройств. Виды бытовых генераторов переменного тока: газовые, бензиновые и дизельные....
16 05 2024 19:10:17
Сеть с глухозаземленной нейтралью: особенности конструктива. Меры предосторожности при работе в сетях с глухозаземленными нейтралями. Разновидности систем TN. Что такое зануление....
15 05 2024 12:42:51
Колебательный контур: определение. Формулы расчета резонансной частоты колебательного контура. Подключение к цепи индуктивной катушки. Определение резонанса как явления....
14 05 2024 15:41:18
Основное предназначение согласующего трaнcформатора. Строение. Как работают согласующие трaнcформаторы. Технические хаpaктеристики....
13 05 2024 11:52:14
Принцип действия терморезистора. Виды и особенности конструкции терморезисторов, технические хаpaктеристики. Отличие позисторов от термисторов. Терморезистор: области применения, преимущества и недостатки....
12 05 2024 22:56:23
Способы и причины заземления, а также зануления понижающих трaнcформаторов. Заземления трaнcформаторов освещения и тока....
11 05 2024 21:14:13
Особенности правильной зарядки автомобильной аккумуляторной батареи. Время заряда аккумуляторов. Выбор оптимального по мощности зарядного устройства для автомобильных аккумуляторных батарей. Правила обслуживания АКБ....
10 05 2024 18:10:15
Для чего LTE модему нужна внешняя антенна 4G. Технические хаpaктеристики самодельных 4G антенн для мобильных модемов. Как сделать выносную 4G своими руками: схема и инструменты....
09 05 2024 2:22:10
Как течет ток? Физическая сущность течения тока в цепи. Виды токов: постоянные и переменные токи. Двунаправленное перемещение зарядов. Принципиальное значение перемещения электронов в конкретной электрической схеме....
08 05 2024 6:38:52
Определение металлоискателя. Металлоискатель: принцип работы прибора. Комплектующие изделия и их назначение. Электронный чувствительный контур, управляющий узел. Типы металлоискателей и различия в принципе действия. Ручная и автоматическая настройка металлодетекторов....
07 05 2024 2:36:22
Что такое электробезопасность на предприятии: нормы, меры и нюансы. К каким категориям относится персонал и требования по безопасности. Что запрещают правила по электробезопасности. Проверка знаний персонала....
06 05 2024 9:46:34
При расчете освещения учитываются особенности помещения, условия труда и другие параметры. Вычислениями определяется необходимое количество светильников....
05 05 2024 22:23:37
Подготовка к замене, выбор правильного места. Основные инструменты и материалы для грамотного переноса розетки, пошаговая инструкция, а также фото и видео....
04 05 2024 22:52:43
Электрическая структура и схема диода. Классификация и маркировка диодов. Полупроводниковые диоды: преимущества непосредственного включения в схему. Выпрямительный полупроводниковый диод: принцип работы выпрямителя....
03 05 2024 13:33:34
Принципиальна схема симисторного однофазного стабилизатора. Достоинства и недостатки современных стабилизаторов на симисторных элементах. Симисторный стабилизатор 12 вольт: схема сборки своими руками....
02 05 2024 18:37:44
Для монтажа электрощита нужно его выбрать , осуществить установку аппаратуры и разводку проводов своими руками или воспользоваться готовыми вариантами....
01 05 2024 4:58:47
Что изучает электроэнергетика и электротехника. Какие специалисты нужны в электроэнергетике и электротехнике. Где учат будущих электроэнергетиков и электротехников. Сферы использования электроэнергии....
30 04 2024 17:12:35
Как правильно крепить люстру к натяжному потоку своими руками. Установка светильников на натяжной потолок: необходимый инструмент и крепежный материал. Схема размещения проводки....
29 04 2024 7:22:39
Преимущества программирования различных схем электропроводки. Что может программа для проектирования электропроводки в доме: расчет схем электроснабжения, подсчет общих потерь напряжения, расчет объема кабельной продукции и другие полезные функции....
28 04 2024 3:55:14
Розетки с терморегуляторами это приборы которые в автоматическом режиме поддерживают температуру на необходимом пользователю уровне....
27 04 2024 10:43:45
Методы регулировки освещенности: реостатный или симисторный. Две группы выключателей с регулировкой яркости по конструктивному исполнению. Разновидности комнатных светорегуляторов. Типы используемых в выключателях с регулятором яркости ламп....
26 04 2024 3:48:13
Основные критерии для выбора кабеля это нагрузка, длинна и материал проводника. Методика расчета нагрузки очень проста, главное придерживаться правилам....
25 04 2024 15:37:48
Виды кабель-каналов: прозрачные, перфорированные, гибкие, магистральные и другие. Размеры кабельных каналов для электропроводки и порядок монтажа кабель канала. Хаpaктеристика кабельного металлического канала....
24 04 2024 9:55:45
Какие розетки подходят для варочных панелей или духовых шкафов. Варианты изготовления и производители изделий. Правильная розетка для электроплит. Правила монтажа розеток для мощной кухонной техники....
23 04 2024 2:40:52
ПроцеДypa присвоения группы по электробезопасности. Уровни допуска персонала к электроустановкам на предприятиях. Нюансы и ограничения групп по электробезопасности....
22 04 2024 14:49:14
Виды радиоэлементов: активный и пассивный тип. Маркировка и обозначение радиодеталей на электросхемах. Европейская система маркировки полупроводников широкого распространения (таблица)....
21 04 2024 20:53:11
Виды электролитических конденсаторов: алюминиевые, танталовые, ниобиевые. Преимущества и недостатки конденсаторных установок использующих электролитические пусковые конденсаторы переменной емкости. Конструкция электролитического конденсатора переменной емкости....
20 04 2024 11:13:52
Как подключать светодиоды от 12 В и 220 В. Основные схемы подключения и расчёт резистора, полная инструкция от профессионала....
19 04 2024 14:11:46
Рабочая категория электромонтера. Основные функции, права и обязанности по ремонту. За что он ответственен и с какими службами взаимодействует. Фото, видео....
18 04 2024 15:42:55
Виды СИП согласно ГОСТ 31946-2012. Разновидности самонесущих изолированных проводов. Маркировка проводников согласно ГОСТу. Кабель СИП 2: технические хаpaктеристики. Достоинства и недостатки изделия....
17 04 2024 2:38:38
Контроль сопротивлений кабельной продукции. Условия проведения испытаний, требования к окружению и прибору. Измерение сопротивления изоляции мегаомметром. Порядок измерения мегаомметром. Оценка результатов испытаний и их периодичность....
16 04 2024 19:35:11
Выбор ламп для теплиц имеет свои преимущества и недостатки. Правильно подобрать вид и рассчитать количество - залог получения урожая....
15 04 2024 12:40:39
Назначение маркировок в электронных устройствах. Правила и виды маркировок согласно действующим нормативам (в т.ч. ПУЭ): красный, черный: плюс, минус. Определение полярности в отсутствии маркировки с помощью измерительных приборов или светодиода....
14 04 2024 19:17:33
Что такое спутниковая антенна: общие хаpaктеристики и виды. Как правильно установить и настроить спутниковую антенну своими руками. Правильная настройка каналов на тюнере. Что нужно знать перед монтажом....
13 04 2024 16:14:43
Описана установка алюминиевого профиля для светодиодной ленты, а также рассказано какие бывают виды профиля для светодиодов....
12 04 2024 18:39:41
Полная инструкция по монтажу и подключению люстры самостоятельно. Подготовительные работы, люстра и выключатель, все виды люстр....
11 04 2024 5:15:12
Лампа ультрафиолетовая – источник света широкого спектра действия. Применяется в быту, на производстве, сельском хозяйстве, ЖКХ....
10 04 2024 21:22:25
Основные формулы расчёта коэффициента спроса, таблица и её основные моменты. Определение что такое коэффициент использования....
09 04 2024 4:31:20
Устройство и способы зажигания. Полная схема включения люминесцентных ламп. Упрощенные схемы: убираем стартер. Назначение электронного балласта. Схемы включения люминесцентных ламп: последовательная и параллельная....
08 04 2024 16:18:32
Установка многоклавишного выключателя с розеткой: выключатель, без розетки или с ней, применяется в случае если нужно им включить одну группу освещения....
07 04 2024 16:50:51
Изготовление токопроводящих клеев контактолов в домашних условиях. Состав вещества, доля серебра в контактоле. Серебро или графит. Определение токопроводности клея. Магазинный токопроводящий клей....
06 04 2024 5:45:43
Tрaнcформаторы, самые часто применяемые и используемые в быту, а также на производстве электрические аппараты. Они бывают разных типов и назначений....
05 04 2024 17:46:33
Что такое заземление. Правила заземления электроустановки. Групповые сети и их заземление. Требования ПУЭ к организации заземляющего контура. Заземление: ПУЭ об организации заземлений на производстве....
04 04 2024 19:15:43
Конструкция лампочек накаливания и светодиодных источников освещения. Методы отделения цоколей разных ламп. Дальнейшее применение колб и цоколей. Ремонт светодиодной лампы. Декоративное применение колбы лампы накаливания....
03 04 2024 14:30:51
Назначение электроприбора ИС 10 для измерения сопротивления заземления. Отличительные особенности прибора ИС10. Основные хаpaктеристики: диапазоны измеряемых величин, погрешность измерения сопротивлений....
02 04 2024 5:52:40
Устройство плавного пуска и регулятор оборотов в электроинструменте: принцип действия и назначение устройства. Самостоятельное изготовление УПП в домашних условиях. Электрическая схема для создания блока ПП двигателя электроинструмента....
01 04 2024 6:48:30
Изготовление паяльной станции своими руками. Ремонтные и монтажные работы в современных микросхемах с помощью самодельной паяльной станции с феном. Выбор паяльника. Способы конструирования. Основные рекомендации и правила сборки прибора....
31 03 2024 2:18:37
Что такое электрическое напряжение, случаи требующие его измерения, единицы измерений. Действующее значение напряжения и определение его величины. Сеть постоянного и переменного тока. Требования к измерительным приборам....
30 03 2024 11:55:30
Еще:
Электрика -1 :: Электрика -2 :: Электрика -3 :: Электрика -4 ::
Формула расчета энергии конденсаторов: плоские и заряженные конденсаторы
Коэффициент спроса электрооборудования
Расчет установленной мощности: определение величины суммарных мощностей
Тест на допуск электробезопасности (3 группа)