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
Функциональные особенности онлайн осциллографа для ПК. Термины используемые программой онлайн-осциллографа. Преобразование компьютера в осциллограф. Применение программы в быту....
27 04 2024 16:32:41
Разница между пассатижами и плоскогубцами. Виды инструмента: диэлектрический, слесарный, пассатижи для люверсов. Плоскогубцы или плоскозубцы - есть ли разница. Рекомендации по выбору изделий....
26 04 2024 21:10:51
Принцип работы электронного счетчика электроэнергии, все его компоненты. Преимущества такой установки по сравнению с индкуционным счетчиком, фото, видео....
25 04 2024 11:50:36
Особенности полярных изделий. Проводящие материалы, используемые в конденсаторах: алюминиевые и танталовые электролиты и изделия из полимеров. Особенности конструкции и включения НЭК....
24 04 2024 11:44:13
Что такое заземление. Правила заземления электроустановки. Групповые сети и их заземление. Требования П У Э к организации заземляющего контура. Заземление: П У Э об организации заземлений на производстве....
23 04 2024 5:24:58
Что такое электролиз: определение, историческая справка, современные методы применения и будущее электролиза. Расплавы и растворы: производство меди и алюминия. Какие устройства называет электролизерами....
22 04 2024 6:19:33
Классификация проводов ВВГНГ: расшифровка аббревиатуры FRLS. Технические хаpaктеристики ФРЛС-кабеля. Особенности конструкции огнестойких силовых кабелей. Направления применения. Условия монтажа и эксплуатации кабеля силового ВВГнг-FRLS....
21 04 2024 2:39:55
Назначение и виды паяльных жиров. Состав, свойства активного и нейтрального жирового флюса. Способы изготовления флюсов в домашних условиях. Способы пайки. Как правильно пользоваться паяльным жиром....
20 04 2024 17:43:54
Светильники с датчиками движения – вид современного освещения, позволяющий значительно экономить расход электроэнергии и придать уникальность любому объекту...
19 04 2024 3:40:29
Способы утилизации, транспортировки, хранения и выды опасных для здоровья человека ламп. Утилизация аккумуляторов и конденсаторов входящих в их состав....
18 04 2024 10:57:22
Установка многоклавишного выключателя с розеткой: выключатель, без розетки или с ней, применяется в случае если нужно им включить одну группу освещения....
17 04 2024 12:58:46
Что такое SPLAN: назначение программы. Платные и бесплатные версии Сплана. Splan библиотеки: как пользоваться. Функции настройки библиотек в программе СПЛАН. Создание новой библиотеки....
16 04 2024 11:12:10
Прибор для измерения силы: динамометр. Измерение сил в системе СИ. Принцип действия и история изобретения динамометра. механические (рычажные или пружинные), электрические и гидравлические динамометры....
15 04 2024 16:13:50
Полезная мощность: какую энергию называют полезной, по какой формуле она высчитывается. Потери внутри источника питания и внутреннее сопротивление. Энергия Р и КПД. Коэффициент полезного действия нагрузки. Измерение мощности источника тока....
14 04 2024 11:39:23
Зачем проверять АКБ. Что проверить перед оценкой состояния аккумулятора. Что такое нагрузочная вилка: особенности применения. Порядок проверки аккумулятора с помощью нагрузочной вилки. Параметры (таблица) для оценки годности батареи....
13 04 2024 3:38:44
Необходимые знания для радиолюбителей. Рекомендации радиолюбителю. Метод сборки схем: монтаж навесной или на печатной плате. От простого к сложному: с какой схемы начать. Способы монтажа печатных плат: механический, химический, лазерно-утюжный....
12 04 2024 16:12:22
Источники свободной энергии. Типы радиантных генераторов: трaнcмиттер-усилитель Тесла. Вихревые устройства и ХЯС. О новых генераторах энергии: трaнcгенераторы и другие новинки отрасли...
11 04 2024 7:25:26
Устройство прибора. Основные неисправности. Ремонт люстр с пультом управления: ремонтируем передатчик и приемник. Рекомендации по уходу и обслуживанию светильников с ДУ....
10 04 2024 19:20:41
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....
09 04 2024 21:19:19
Прокладка кабеля в земле: сферы применения метода. Какой кабель допускается использовать по ПУЭ. Основные правила укладки провода в грунт. Как проложить электрокабель под землей: алгоритм действий....
08 04 2024 22:30:17
При выборе источника света для прожектора необходимо ориентироваться на способность длительно эксплуатироваться без проведения ремонтных работ....
07 04 2024 3:11:18
Щит учета электричества важная деталь в электромонтаже счетчиков и другой аппаратуры! Подключение металлических, пластиковых и уличных щитов это просто....
06 04 2024 7:56:18
Виды терморегуляторов, различие по принципу работы. Механический и электронные термостаты. Терморегулятор: сферы применения устройства. Подключение терморегулятора. Подключение термостата к системе теплого пола....
05 04 2024 18:27:54
Электрическая ёмкость - измерение в фарадах, пикофарадах, микрофарадах и нанофарадах. Один фарад - это сколько? Правила измерения электрических емкостей. Обозначение фарада. Важность величины фарад в электронике и электротехнике....
04 04 2024 11:16:41
Структурная схема ИП. Выбор питаемого источника. Схема высокочастотного трaнcформатора....
03 04 2024 21:22:33
Описание основных понятий экспертизы электрооборудования, ее целей, этапов и новейших средств, применяемых в этой области...
02 04 2024 20:14:17
Гирлянда бахрома: использование на улице и внутри помещений. Преимущества и недостатки новогодней уличной светодиодной гирлянды бахрома со светомузыкой. Способы уличного монтажа для гирлянды бахрома....
01 04 2024 11:35:33
Определение ротора и статора. Виды электромеханических устройств: асинхронные двигатели с короткозамкнутым или фазным ротором. Типы роторов: фазный и короткозамкнутый ротор....
31 03 2024 17:31:54
Применение и особенности эксплуатации российских стабилизаторов «Штиль». Преимущества стабилизатора ИнСтаб 3500. Стабилизаторы Штиль: модели и хаpaктеристики устройств, области применения....
30 03 2024 2:16:59
Технические и эксплуатационные хаpaктеристики гибкого силового кабеля из меди и бронированных проводов из алюминия. Монтаж бронированного алюминиевого провода под землей. Способы применения гибких силовых кабелей....
29 03 2024 16:50:54
Как правильно установить и настроить 3/4G антенну что усилить получения сигнала. Проверка ограничения скорости в тарифе и модеме. Какую программу лучше всего использоваться для ускорения 4G модема. Как определить размещение базовой станции....
28 03 2024 0:34:29
Принцип работы электрического конвектора. Электрический конвектор: устройство и детали конструкции. Нагреватели игольчатые и трубчатого и монолитного типа: преимущества и недостатки. Выбор типа нагревателя (электроконвектора) и места для установки....
27 03 2024 2:23:41
Сейчас на рынке большое разнообразие декоративных розеток, мы покажем лучшие решения для вас! Керамика, дерево, фарфор и многое другое....
26 03 2024 19:40:45
Требования шуруповертов к источнику питания. Схемотехническое и конструктивное исполнение самодельных БП для шуруповертов. Изготовление блок питания для шуруповерта 12в своими руками: использование блока питания компьютера....
25 03 2024 16:50:27
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....
24 03 2024 10:36:39
Триггерные схемы на транзисторах, реле и микросхемах. Триггер (Trigger) Шмитта. Триггеры на логических элементах и на операционном усилителе. Преимущества применения триггерных схем логики....
23 03 2024 1:41:56
Определение положительно и отрицательно заряженного электрода. Применение катода и анода в теории и пpaктике. Применение в электрохимии. Использование катодов и анодов в вакуумных электронных приборах. Маркировки....
22 03 2024 9:23:48
Особенности отопления и освещения птичников и курятников, способы и нормы освещения в них. Применение инфpaкрасных ламп в курятнике....
21 03 2024 5:46:33
Освещение прихожих и коридоров нужно делать с учетом особенностей их размеров, а также установленной мебели и аксессуаров....
20 03 2024 23:51:17
Галогеновые лампы обладают высокой яркостью и цветопередачей, что позволяет выполнять освещение в быту, промышленности и медицине....
19 03 2024 16:19:43
Поперечные сечения проводников: самостоятельный расчет. Определение поперечного сечения. Измерение диаметра жилы. Геометрические формулы расчетов. Разница ГОСТов и ТУ....
18 03 2024 15:22:49
Разновидности стабилизаторов: по типу подключения, по методу установки, по классу исполнительного механизма (схеме стабилизации). Как правильно выбрать стабилизатор для дома или офиса. Что лучше сетевой фильтр или стабилизатор напряжения. Механический стабилизатор напряжения для дома....
17 03 2024 3:10:13
Выбор однофазного счетчика одна из серьезных задач при монтаже электропроводки. Также интерес имеет подключение и принцип работы данного прибора....
16 03 2024 4:54:37
Популярным элементом любого интерьера является грамотно выполненная подсветка потолка. Она придаст помещению любого назначения индивидуальность....
15 03 2024 12:29:38
Формула для определения мощности. Измеряем мощность приборами: мультиметр, бытовой ваттметр, прочие электроприборы. Потрeбляемая электроэнергия и способы экономии. Как измерить потрeбляемую мощность электроприбора мультиметром....
14 03 2024 2:15:14
Расчет допустимой силы тока для медного провода. Понятие теплового нагрева и потери напряжения. Таблица зависимости падения напряжений от сечения и величины протекающих токов в проводниках. Ток превышен: возможные последствия....
13 03 2024 18:53:54
Наиболее распространенные области применения датчиков движения для освещения. Датчик присутствия: типы и особенности монтажа и эксплуатации. Сенсорные инфpaкрасные датчики: настройка в зависимости от освещенности помещения....
12 03 2024 15:13:20
Преимущества современных схем частотных преобразователей. Особенности преобразователя на тиристорах (ТПЧ). Описание оборудования и особенности его конструкции. Преобразователь частоты: изготовление своими руками....
11 03 2024 14:29:27
Инфpaкрасные лампы и светильники воспринимается в виде тепла, света и лечебного воздействия, что позволило применять такие изделия для различных целей....
10 03 2024 22:19:16
Виды знаков и плакатов по электробезопасности по ГОСТ. Запрещающие, предупреждающие и указательные плакаты. Классификация плакатов и знаков по электрической безопасности....
09 03 2024 11:36:27
Еще:
Электрика -1 :: Электрика -2 :: Электрика -3 :: Электрика -4 ::
