Maaari mong ipakita kung paano gamitin ang batas ni Ampère sa pamamagitan ng pagtukoy sa magnetic field malapit sa wire. Tinatanong namin ang tanong: ano ang patlang sa labas ng isang mahabang tuwid na wire ng cylindrical cross section? Gagawa kami ng isang palagay, marahil ay hindi masyadong halata, ngunit gayunpaman tama: ang mga linya ng field ay umiikot sa wire sa isang bilog. Kung gagawin natin ang pagpapalagay na ito, sasabihin sa atin ng batas ni Ampère [equation (13.16)] kung ano ang magnitude ng field. Dahil sa simetrya ng problema, ang patlang ay may parehong halaga sa lahat ng mga punto ng bilog na concentric na may wire (Larawan 13.7). Pagkatapos ay madaling kunin ng isa ang linyang integral ng . Ito ay katumbas lamang ng halaga na pinarami ng circumference. Kung ang radius ng bilog ay , kung gayon

.

Ang kabuuang kasalukuyang sa pamamagitan ng loop ay ang kasalukuyang nasa kawad, kaya

. (13.17)

Ang lakas ng magnetic field ay bumababa nang baligtad sa distansya mula sa wire axis. Kung nais, ang equation (13.17) ay maaaring isulat sa anyong vector. Pag-alala na ang direksyon ay patayo sa pareho , at , mayroon tayo

(13.18)

Larawan 13.7. Magnetic field sa labas ng mahabang wire na nagdadala ng kasalukuyang.

Larawan 13.8. Magnetic field ng isang mahabang solenoid.

Na-highlight namin ang multiplier dahil madalas itong lumalabas. Ito ay nagkakahalaga ng pag-alala na ito ay katumbas ng eksakto (sa sistema ng SI ng mga yunit), dahil ang isang equation ng form (13.17) ay ginagamit upang matukoy ang yunit ng kasalukuyang, ang ampere. Sa malayo, lumilikha ang kasalukuyang nasa isang magnetic field na katumbas ng .

Dahil ang kasalukuyang lumilikha ng isang magnetic field, ito ay kumikilos nang may kaunting puwersa sa katabing kawad, kung saan dumadaan din ang kasalukuyang. Sa ch. 1 inilarawan namin ang isang simpleng eksperimento na nagpapakita ng mga puwersa sa pagitan ng dalawang wire na nagdadala ng kasalukuyang. Kung ang mga wire ay parallel, ang bawat isa ay patayo sa field ng iba pang wire; pagkatapos ay ang mga wire ay nagtataboy o maaakit sa isa't isa. Kapag ang mga alon ay dumadaloy sa isang direksyon, ang mga wire ay umaakit; kapag ang mga alon ay dumadaloy sa kabaligtaran ng direksyon, sila ay nagtataboy.

Kumuha tayo ng isa pang halimbawa, na maaari ding suriin gamit ang batas ni Ampère, kung magdaragdag tayo ng ilang impormasyon tungkol sa likas na katangian ng field. Hayaang magkaroon ng isang mahabang wire na nakapulupot sa isang masikip na spiral, ang seksyon nito ay ipinapakita sa Fig. 13.8. Ang nasabing coil ay tinatawag na solenoid. Obserbasyon namin sa eksperimento na kapag ang haba ng isang solenoid ay napakalaki kumpara sa diameter nito, ang field sa labas nito ay napakaliit kumpara sa field sa loob. Gamit lamang ang katotohanang ito at ang batas ni Ampère, mahahanap ng isa ang laki ng patlang sa loob.

Dahil ang field ay nananatili sa loob (at may zero divergence), ang mga linya nito ay dapat tumakbo parallel sa axis, tulad ng ipinapakita sa Fig. 13.8. Kung gayon, maaari nating gamitin ang batas ni Ampère para sa hugis-parihaba na "curve" sa figure. Ang kurba na ito ay naglalakbay sa isang distansya sa loob ng solenoid kung saan ang field ay, halimbawa, , pagkatapos ay pumupunta sa tamang mga anggulo sa field, at babalik pabalik sa panlabas na rehiyon kung saan maaaring mapabayaan ang field. Ang integral ng linya sa kahabaan ng curve na ito ay eksakto , at ito ay dapat na katumbas ng mga beses ng kabuuang kasalukuyang nasa loob , i.e. on (nasaan ang bilang ng mga pagliko ng solenoid kasama ang haba). Meron kami

O, sa pamamagitan ng pagpapakilala - ang bilang ng mga pagliko sa bawat yunit ng haba ng solenoid (kaya ), nakukuha natin

Larawan 13.9. Magnetic field sa labas ng solenoid.

Ano ang mangyayari sa mga linya kapag naabot nila ang dulo ng solenoid? Tila, sila sa paanuman ay naghihiwalay at bumalik sa solenoid mula sa kabilang dulo (Larawan 13.9). Eksakto ang parehong field ay sinusunod sa labas ng magnetic wand. Well, ano ang magnet? Sinasabi ng aming mga equation na ang patlang ay nagmumula sa pagkakaroon ng mga alon. At alam natin na ang mga ordinaryong iron bar (hindi mga baterya o generator) ay lumilikha din ng mga magnetic field. Maaari mong asahan na sa kanang bahagi ng (13.12) o (13.13) ay magkakaroon ng iba pang mga terminong kumakatawan sa "density ng magnetized iron" o ilang katulad na dami. Ngunit walang ganoong miyembro. Sinasabi ng aming teorya na ang mga magnetic effect ng bakal ay nagmumula sa ilang uri ng panloob na alon na isinasaalang-alang na ng termino.

Napakasalimuot ng bagay kung titingnan mula sa malalim na pananaw; nakita na natin ito noong sinubukan nating maunawaan ang dielectrics. Upang hindi makagambala sa aming pagtatanghal, ipinagpaliban namin ang isang detalyadong talakayan ng panloob na mekanismo ng mga magnetic na materyales tulad ng bakal. Sa ngayon, kakailanganing tanggapin na ang anumang magnetismo ay lumitaw dahil sa mga agos at na mayroong patuloy na panloob na mga alon sa isang permanenteng magnet. Sa kaso ng bakal, ang mga alon na ito ay nilikha ng mga electron na umiikot sa paligid ng kanilang sariling mga palakol. Ang bawat elektron ay may spin na tumutugma sa isang maliit na nagpapalipat-lipat na kasalukuyang. Ang isang elektron, siyempre, ay hindi nagbibigay ng malaking magnetic field, ngunit ang isang ordinaryong piraso ng bagay ay naglalaman ng bilyun-bilyon at bilyun-bilyong mga electron. Kadalasan ay umiikot sila sa anumang paraan, upang mawala ang kabuuang epekto. Nakapagtataka na sa ilang mga sangkap tulad ng bakal, karamihan sa mga electron ay umiikot sa paligid ng mga palakol na nakadirekta sa isang direksyon - sa bakal, dalawang electron mula sa bawat atom ang nakikilahok sa magkasanib na paggalaw na ito. Ang isang magnet ay may malaking bilang ng mga electron na umiikot sa parehong direksyon, at tulad ng makikita natin, ang kanilang pinagsamang epekto ay katumbas ng kasalukuyang nagpapalipat-lipat sa ibabaw ng magnet. (Ito ay halos kapareho sa kung ano ang nakita namin sa dielectrics - isang unipormeng polarized dielectric ay katumbas ng distribusyon ng mga singil sa ibabaw nito.) Kaya hindi nagkataon na ang isang magnetic wand ay katumbas ng isang solenoid.

Kung ang isang magnetic needle ay dinadala sa isang tuwid na konduktor na may kasalukuyang, kung gayon ito ay malamang na maging patayo sa eroplano na dumadaan sa axis ng konduktor at sa gitna ng pag-ikot ng arrow (Larawan 67). Ito ay nagpapahiwatig na ang mga espesyal na pwersa ay kumikilos sa karayom, na tinatawag na magnetic. Sa madaling salita, kung ang isang electric current ay dumadaloy sa isang konduktor, pagkatapos ay isang magnetic field ang lumitaw sa paligid ng konduktor. Ang magnetic field ay maaaring ituring bilang isang espesyal na estado ng espasyo na nakapalibot sa mga conductor na may kasalukuyang.

Kung pumasa ka sa isang makapal na konduktor sa pamamagitan ng card at pumasa sa isang electric current sa pamamagitan nito, pagkatapos ay ang mga pag-file ng bakal na iwisik sa karton ay matatagpuan sa paligid ng konduktor sa mga concentric na bilog, na sa kasong ito ay ang tinatawag na magnetic lines (Fig. 68). Maaari naming ilipat ang karton pataas o pababa sa konduktor, ngunit ang lokasyon ng mga pag-file ng bakal ay hindi magbabago. Samakatuwid, ang isang magnetic field ay lumitaw sa paligid ng konduktor kasama ang buong haba nito.

Kung naglalagay ka ng maliliit na magnetic arrow sa karton, pagkatapos ay sa pamamagitan ng pagbabago ng direksyon ng kasalukuyang sa konduktor, makikita mo na ang mga magnetic arrow ay liliko (Larawan 69). Ipinapakita nito na ang direksyon ng mga magnetic na linya ay nagbabago sa direksyon ng kasalukuyang sa konduktor.

Ang magnetic field sa paligid ng isang conductor na may kasalukuyang ay may mga sumusunod na tampok: ang magnetic lines ng isang rectilinear conductor ay nasa anyo ng mga concentric na bilog; mas malapit sa konduktor, mas siksik ang mga magnetic na linya, mas malaki ang magnetic induction; magnetic induction (field intensity) ay depende sa magnitude ng kasalukuyang sa konduktor; ang direksyon ng mga magnetic na linya ay depende sa direksyon ng kasalukuyang sa konduktor.

Upang ipakita ang direksyon ng kasalukuyang sa konduktor na ipinapakita sa seksyon, isang simbolo ang pinagtibay, na gagamitin namin sa hinaharap. Kung itak namin ilagay ang isang arrow sa konduktor sa direksyon ng kasalukuyang (Larawan 70), pagkatapos ay sa konduktor, ang kasalukuyang kung saan ay nakadirekta palayo sa amin, makikita namin ang buntot ng arrow plumage (krus); kung ang agos ay nakadirekta sa atin, makikita natin ang dulo ng arrow (punto).

Ang direksyon ng mga magnetic na linya sa paligid ng isang konduktor na may kasalukuyang ay maaaring matukoy ng "panuntunan ng gimlet". Kung ang isang gimlet (corkscrew) na may isang kanang kamay na sinulid ay sumusulong sa direksyon ng kasalukuyang, kung gayon ang direksyon ng pag-ikot ng hawakan ay magkakasabay sa direksyon ng mga magnetic na linya sa paligid ng konduktor (Larawan 71).

kanin. 71. Pagtukoy sa direksyon ng magnetic lines sa paligid ng isang conductor na may kasalukuyang ayon sa "rule of the gimlet"

Ang isang magnetic needle na ipinasok sa field ng isang kasalukuyang nagdadala ng conductor ay matatagpuan sa kahabaan ng magnetic lines. Samakatuwid, upang matukoy ang lokasyon nito, maaari mo ring gamitin ang "Gimlet Rule" (Fig. 72).

kanin. 72. Pagtukoy sa direksyon ng paglihis ng isang magnetic needle na dinala sa isang conductor na may kasalukuyang, ayon sa "rule of a gimlet"

Ang magnetic field ay isa sa mga pinakamahalagang manifestations ng electric current at hindi maaaring makuha nang nakapag-iisa at hiwalay mula sa kasalukuyang.

Sa permanenteng magnet, ang magnetic field ay sanhi din ng paggalaw ng mga electron na bumubuo sa mga atomo at molekula ng magnet.

Ang intensity ng magnetic field sa bawat isa sa mga punto nito ay tinutukoy ng magnitude ng magnetic induction, na karaniwang tinutukoy ng titik B. Ang magnetic induction ay isang dami ng vector, iyon ay, ito ay nailalarawan hindi lamang ng isang tiyak na halaga, ngunit din sa pamamagitan ng isang tiyak na direksyon sa bawat punto ng magnetic field. Ang direksyon ng magnetic induction vector ay tumutugma sa tangent sa magnetic line sa isang naibigay na punto sa field (Larawan 73).

Bilang resulta ng generalization ng experimental data, natuklasan ng mga French scientist na sina Biot at Savard na ang magnetic induction B (magnetic field intensity) sa layo r mula sa isang walang katapusan na mahabang rectilinear current-carrying conductor ay tinutukoy ng expression.

kung saan ang r ay ang radius ng bilog na iginuhit sa pamamagitan ng itinuturing na punto ng patlang; ang gitna ng bilog ay nasa axis ng konduktor (2πr - circumference);

I ay ang dami ng kasalukuyang dumadaloy sa konduktor.

Ang halaga ng μ a, na nagpapakilala sa magnetic properties ng medium, ay tinatawag na absolute magnetic permeability ng medium.

Para sa kawalan ng laman, ang absolute magnetic permeability ay may pinakamababang halaga at kaugalian na italaga ito μ 0 at tawagin itong absolute magnetic permeability ng emptiness.

1 h = 1 ohm⋅sec.

Ang ratio na μ a / μ 0 , na nagpapakita kung gaano karaming beses ang absolute magnetic permeability ng isang partikular na medium ay mas malaki kaysa sa absolute magnetic permeability ng void, ay tinatawag na relative magnetic permeability at tinutukoy ng letrang μ.

Sa International System of Units (SI), ang mga yunit ng pagsukat ng magnetic induction B ay tinatanggap - tesla o weber bawat metro kuwadrado (t, wb / m 2).

Sa pagsasanay sa engineering, ang magnetic induction ay karaniwang sinusukat sa gauss (gauss): 1 t = 10 4 gauss.

Kung sa lahat ng mga punto ng magnetic field ang magnetic induction vectors ay pantay-pantay sa magnitude at parallel sa bawat isa, kung gayon ang nasabing field ay tinatawag na homogenous.

Ang produkto ng magnetic induction B at ang laki ng lugar S, patayo sa direksyon ng field (magnetic induction vector), ay tinatawag na flux ng magnetic induction vector, o simpleng magnetic flux, at tinutukoy ng titik Φ ( Larawan 74):

Sa International System, ang yunit ng sukat para sa magnetic flux ay weber (wb).

Sa mga kalkulasyon ng engineering, ang magnetic flux ay sinusukat sa maxwells (µs):

1 wb \u003d 10 8 μs.

Kapag kinakalkula ang mga magnetic field, ginagamit din ang isang dami na tinatawag na lakas ng magnetic field (tinutukoy na H). Magnetic induction B at magnetic field strength H ay nauugnay sa ugnayan

Ang yunit ng pagsukat para sa lakas ng magnetic field H ay ampere bawat metro (a/m).

Ang lakas ng magnetic field sa isang homogenous na daluyan, pati na rin ang magnetic induction, ay nakasalalay sa magnitude ng kasalukuyang, ang bilang at hugis ng mga conductor kung saan dumadaan ang kasalukuyang. Ngunit hindi tulad ng magnetic induction, ang lakas ng magnetic field ay hindi isinasaalang-alang ang impluwensya ng magnetic properties ng medium.

Kung ang isang magnetic needle ay dinala sa isang tuwid na conductor na may electric current, kung gayon ito ay malamang na maging patayo sa eroplano na dumadaan sa axis ng conductor at sa gitna ng pag-ikot ng arrow. Ito ay nagpapahiwatig na ang mga espesyal na pwersa ay kumikilos sa karayom, na tinatawag na magnetic forces. Bilang karagdagan sa pagkilos sa isang magnetic needle, ang isang magnetic field ay nakakaapekto sa mga gumagalaw na charged particle at kasalukuyang nagdadala ng mga conductor na nasa isang magnetic field. Sa mga conductor na gumagalaw sa isang magnetic field, o sa mga nakatigil na conductor sa isang alternating magnetic field, isang inductive e. d.s.

Alinsunod sa nasa itaas, maaari nating ibigay ang sumusunod na kahulugan ng magnetic field.

Ang isang magnetic field ay isa sa dalawang panig ng electromagnetic field, na nasasabik sa mga electric charge ng gumagalaw na mga particle at isang pagbabago sa electric field at nailalarawan sa pamamagitan ng isang puwersa na epekto sa paglipat ng mga sisingilin na particle, at samakatuwid sa mga electric current.

Kung ang isang makapal na konduktor ay dumaan sa karton at ang isang electric current ay dumaan dito, kung gayon ang mga pag-file ng bakal na nawiwisik sa karton ay matatagpuan sa paligid ng konduktor sa mga concentric na bilog, na sa kasong ito ay ang tinatawag na magnetic induction lines (Fig 78). Maaari naming ilipat ang karton pataas o pababa sa konduktor, ngunit ang lokasyon ng mga pag-file ng bakal ay hindi magbabago. Samakatuwid, ang isang magnetic field ay lumitaw sa paligid ng konduktor kasama ang buong haba nito.

Kung naglalagay ka ng maliliit na magnetic arrow sa karton, pagkatapos ay sa pamamagitan ng pagbabago ng direksyon ng kasalukuyang sa konduktor, makikita mo na ang mga magnetic arrow ay liliko (Larawan 79). Ipinapakita nito na ang direksyon ng magnetic induction lines ay nagbabago sa direksyon ng kasalukuyang nasa konduktor.

Ang mga magnetic induction lines sa paligid ng conductor na may current ay may mga sumusunod na katangian: 1) magnetic induction lines ng rectilinear conductor ay nasa anyo ng concentric circles; 2) mas malapit sa konduktor, mas siksik ang mga linya ng magnetic induction; 3) magnetic induction (field intensity) ay depende sa magnitude ng kasalukuyang sa konduktor; 4) ang direksyon ng mga linya ng magnetic induction ay depende sa direksyon ng kasalukuyang sa konduktor.

Ang direksyon ng mga linya ng magnetic induction sa paligid ng isang konduktor na may kasalukuyang ay maaaring matukoy ng "panuntunan ng gimlet:". Kung ang isang gimlet (corkscrew) na may isang kanang kamay na sinulid ay sumusulong sa direksyon ng kasalukuyang, kung gayon ang direksyon ng pag-ikot ng hawakan ay magkakasabay sa direksyon ng mga linya ng magnetic induction sa paligid ng konduktor (Larawan 81),

Ang isang magnetic needle na ipinakilala sa larangan ng isang kasalukuyang nagdadala ng conductor ay matatagpuan sa kahabaan ng magnetic induction lines. Samakatuwid, upang matukoy ang lokasyon nito, maaari mo ring gamitin ang "panuntunan ng gimlet" (Larawan 82). Ang magnetic field ay isa sa pinakamahalagang manifestations ng electric current at hindi maaaring

Nakuha nang nakapag-iisa at hiwalay sa kasalukuyang. Ang magnetic field ay nailalarawan sa pamamagitan ng magnetic induction vector, na, samakatuwid, ay may isang tiyak na magnitude at isang tiyak na direksyon sa espasyo.

Ang isang quantitative expression para sa magnetic induction bilang resulta ng generalization ng experimental data ay itinatag ni Biot at Savart (Fig. 83). Sa pamamagitan ng pagsukat ng mga magnetic field ng mga electric current ng iba't ibang laki at hugis sa pamamagitan ng paglihis ng magnetic needle, ang parehong mga siyentipiko ay dumating sa konklusyon na ang bawat kasalukuyang elemento ay lumilikha ng magnetic field sa ilang distansya mula sa sarili nito, ang magnetic induction kung saan ang AB ay direktang proporsyonal. sa haba ng A1 ng elementong ito, ang magnitude ng dumadaloy na kasalukuyang I, ang sine ang anggulo a sa pagitan ng direksyon ng kasalukuyang at ang radius vector na nagkokonekta sa field point ng interes sa amin gamit ang isang naibigay na kasalukuyang elemento, at inversely proportional sa ang parisukat ng haba ng radius vector na ito r:

henry (h) - yunit ng inductance; 1 h= 1 ohm seg.

- relatibong magnetic permeability - isang walang sukat na coefficient na nagpapakita kung gaano karaming beses ang magnetic permeability ng isang partikular na materyal ay mas malaki kaysa sa magnetic permeability ng void. Ang dimensyon ng magnetic induction ay matatagpuan sa pamamagitan ng formula

volt-segundo ay tinatawag na weber (vb):

Sa pagsasagawa, mayroong isang mas maliit na yunit ng magnetic induction, gauss (gs):

Binibigyang-daan ka ng batas ng Biot at Savart na kalkulahin ang magnetic induction ng isang walang katapusan na mahabang tuwid na konduktor:

saan ang distansya mula sa konduktor hanggang sa punto kung saan

Magnetic induction. Ang ratio ng magnetic induction sa produkto ng magnetic permeabilities ay tinatawag na magnetic field strength at tinutukoy ng letrang H:

Ang huling equation ay nag-uugnay ng dalawang magnetic quantity: induction at magnetic field strength. Hanapin natin ang dimensyon H:

Minsan gumagamit sila ng isa pang yunit ng pag-igting - isang oersted (er):

1 er = 79.6 a/m = 0.796 a/cm.

Ang lakas ng magnetic field H, tulad ng magnetic induction B, ay isang dami ng vector.

Ang isang linyang padaplis sa bawat punto na tumutugma sa direksyon ng magnetic induction vector ay tinatawag na magnetic induction line o isang magnetic induction line.

Ang produkto ng magnetic induction ayon sa laki ng lugar na patayo sa direksyon ng field (magnetic induction vector) ay tinatawag na flux ng magnetic induction vector o simpleng magnetic flux at tinutukoy ng letrang F:

Dimensyon ng magnetic flux:

i.e. ang magnetic flux ay sinusukat sa volt-segundo o weber. Ang isang mas maliit na yunit ng magnetic flux ay ang maxwell (µs):

1 wb = 108 µs. 1 µs = 1 gs cm2.

Maaari mong ipakita kung paano gamitin ang batas ni Ampère sa pamamagitan ng pagtukoy sa magnetic field malapit sa wire. Tinatanong namin ang tanong: ano ang patlang sa labas ng isang mahabang tuwid na wire ng cylindrical cross section? Gagawa tayo ng isang palagay, marahil ay hindi masyadong halata, ngunit gayunpaman tama: ang mga linya ng field B ay umiikot sa wire sa isang bilog. Kung gagawin natin ang pagpapalagay na ito, sasabihin sa atin ng batas ni Ampère [equation (13.16)] kung ano ang magnitude ng field. Dahil sa simetrya ng problema, ang field B ay may parehong halaga sa lahat ng mga punto ng bilog na concentric na may wire (Larawan 13.7). Pagkatapos ay madaling kunin ng isa ang line integral ng B·ds. Ito ay simpleng B beses ang circumference. Kung ang radius ng bilog ay r, pagkatapos

Ang kabuuang kasalukuyang sa pamamagitan ng loop ay ang kasalukuyang / sa wire, kaya

Ang lakas ng magnetic field ay bumababa nang inversely proportionally r, distansya mula sa axis ng wire. Kung nais, ang equation (13.17) ay maaaring isulat sa anyong vector. Naaalala na ang B ay nakadirekta patayo sa parehong I at r, mayroon kami

Pinili namin ang factor 1/4πε 0 na may 2 dahil madalas itong lumilitaw. Ito ay nagkakahalaga ng pag-alala na ito ay eksaktong 10 - 7 (sa mga yunit ng SI), dahil ang isang equation tulad ng (13.17) ay ginagamit upang mga kahulugan mga yunit ng kasalukuyang, ampere. Sa layo na 1 m ang isang kasalukuyang ng 1 a ay lumilikha ng magnetic field na katumbas ng 2 10 - 7 weber/m 2 .

Dahil ang kasalukuyang lumilikha ng isang magnetic field, ito ay kumikilos nang may kaunting puwersa sa katabing kawad, kung saan dumadaan din ang kasalukuyang. Sa ch. 1 inilarawan namin ang isang simpleng eksperimento na nagpapakita ng mga puwersa sa pagitan ng dalawang wire na nagdadala ng kasalukuyang. Kung ang mga wire ay parallel, ang bawat isa sa kanila ay patayo sa field B ng iba pang wire; pagkatapos ay ang mga wire ay nagtataboy o maaakit sa isa't isa. Kapag ang mga alon ay dumadaloy sa isang direksyon, ang mga wire ay umaakit; kapag ang mga alon ay dumadaloy sa kabaligtaran na direksyon, sila ay nagtataboy.

Kumuha tayo ng isa pang halimbawa, na maaari ding suriin gamit ang batas ni Ampère, kung magdaragdag tayo ng ilang impormasyon tungkol sa likas na katangian ng field. Hayaang magkaroon ng isang mahabang wire na nakapulupot sa isang masikip na spiral, na ang seksyon ay ipinapakita sa Fig. 13.8. Ang spiral na ito ay tinatawag solenoid. Obserbasyon namin sa eksperimento na kapag ang haba ng isang solenoid ay napakalaki kumpara sa diameter nito, ang field sa labas nito ay napakaliit kumpara sa field sa loob. Gamit lamang ang katotohanang ito at ang batas ni Ampère, mahahanap ng isa ang laki ng patlang sa loob.

Mula sa field labi sa loob (at may zero divergence), ang mga linya nito ay dapat tumakbo parallel sa axis, tulad ng ipinapakita sa Fig. 13.8. Kung ito ang kaso, maaari nating gamitin ang batas ni Ampère para sa hugis-parihaba na "curve" Γ sa figure. Ang kurba na ito ay naglalakbay sa distansya L sa loob ng solenoid, kung saan ang field ay, sabihin nating, katumbas ng B o, pagkatapos ay pumupunta sa tamang mga anggulo sa field at bumalik sa kahabaan ng panlabas na rehiyon, kung saan maaaring mapabayaan ang field. Ang line integral ng B sa kahabaan ng curve na ito ay eksakto Sa 0 L, at dapat itong katumbas ng 1/ε 0 s 2 beses ang kabuuang kasalukuyang nasa loob ng G, ibig sabihin, N.I.(kung saan ang N ay ang bilang ng mga pagliko ng solenoid kasama ang haba L). Meron kami

O, sa pamamagitan ng pagpasok n- bilang ng mga liko bawat yunit ng haba solenoid (kaya n= N/L), nakukuha natin

Ano ang mangyayari sa mga linya ng B kapag naabot nila ang dulo ng solenoid? Tila, sila sa paanuman ay naghihiwalay at bumalik sa solenoid mula sa kabilang dulo (Larawan 13.9). Eksakto ang parehong field ay sinusunod sa labas ng magnetic wand. mabuti at ano ang magnet? Sinasabi ng aming mga equation na ang patlang B ay nagmumula sa pagkakaroon ng mga alon. At alam natin na ang mga ordinaryong iron bar (hindi mga baterya o generator) ay lumilikha din ng mga magnetic field. Maaari mong asahan na sa kanang bahagi ng (13.12) o (16.13) ay magkakaroon ng iba pang mga termino na kumakatawan sa "density ng magnetized iron" o ilang katulad na dami. Ngunit walang ganoong miyembro. Sinasabi ng aming teorya na ang magnetic effect ng iron ay nagmumula sa ilang panloob na alon na isinasaalang-alang na ng terminong j.

Ang bagay ay napakasalimuot kung titingnan mula sa isang malalim na pananaw; nakita na natin ito noong sinubukan nating maunawaan ang dielectrics. Upang hindi makagambala sa aming pagtatanghal, ipinagpaliban namin ang isang detalyadong talakayan ng panloob na mekanismo ng mga magnetic na materyales tulad ng bakal. Sa ngayon, kakailanganing tanggapin na ang anumang magnetismo ay lumitaw dahil sa mga agos at na mayroong patuloy na panloob na mga alon sa isang permanenteng magnet. Sa kaso ng bakal, ang mga alon na ito ay nilikha ng mga electron na umiikot sa paligid ng kanilang sariling mga palakol. Ang bawat elektron ay may spin na tumutugma sa isang maliit na nagpapalipat-lipat na kasalukuyang. Ang isang elektron, siyempre, ay hindi nagbibigay ng malaking magnetic field, ngunit ang isang ordinaryong piraso ng bagay ay naglalaman ng bilyun-bilyon at bilyun-bilyong mga electron. Kadalasan ay umiikot sila sa anumang paraan, upang mawala ang kabuuang epekto. Nakapagtataka na sa ilang mga sangkap tulad ng bakal, karamihan sa mga electron ay umiikot sa paligid ng mga palakol na nakadirekta sa isang direksyon - sa bakal, dalawang electron mula sa bawat atom ang nakikilahok sa magkasanib na paggalaw na ito. Ang isang magnet ay may malaking bilang ng mga electron na umiikot sa parehong direksyon, at tulad ng makikita natin, ang kanilang pinagsamang epekto ay katumbas ng kasalukuyang nagpapalipat-lipat sa ibabaw ng magnet. (Ito ay halos kapareho sa kung ano ang nakita namin sa dielectrics-isang unipormeng polarized dielectric ay katumbas ng distribusyon ng mga singil sa ibabaw nito.) Samakatuwid, ito ay hindi nagkataon na ang isang magnetic wand ay katumbas ng isang solenoid.

Magnetic field ng electric current

Ang isang magnetic field ay nilikha hindi lamang ng mga natural o artipisyal, kundi pati na rin ng isang konduktor kung ang isang electric current ay dumaan dito. Samakatuwid, mayroong isang koneksyon sa pagitan ng magnetic at electrical phenomena.

Hindi mahirap tiyakin na ang isang magnetic field ay nabuo sa paligid ng konduktor kung saan dumadaan ang kasalukuyang. Sa itaas ng movable magnetic needle, maglagay ng tuwid na konduktor na kahanay nito at magpasa ng electric current sa pamamagitan nito. Ang arrow ay kukuha ng isang posisyon na patayo sa konduktor.

Anong mga puwersa ang maaaring magpaikot sa magnetic needle? Malinaw, ang lakas ng magnetic field na lumitaw sa paligid ng konduktor. I-off ang kasalukuyang, at ang magnetic needle ay babalik sa normal nitong posisyon. Ito ay nagpapahiwatig na sa kasalukuyang naka-off, ang magnetic field ng konduktor ay nawala din.

Kaya, ang electric current na dumadaan sa conductor ay lumilikha ng magnetic field. Para malaman kung saang direksyon lilihis ang magnetic needle, ilapat ang right hand rule. Kung ang kanang kamay ay inilagay sa ibabaw ng konduktor na nakababa ang palad upang ang direksyon ng kasalukuyang ay tumutugma sa direksyon ng mga daliri, kung gayon ang baluktot na hinlalaki ay magpapakita ng direksyon ng paglihis ng north pole ng magnetic needle na inilagay sa ilalim ng conductor. . Gamit ang panuntunang ito at alam ang polarity ng arrow, maaari mo ring matukoy ang direksyon ng kasalukuyang sa konduktor.

Magnetic field ng isang tuwid na konduktor ay may anyo ng mga concentric na bilog. Kung ilalagay mo ang iyong kanang kamay sa ibabaw ng konduktor nang nakababa ang iyong palad upang ang agos ay tila lumalabas sa iyong mga daliri, ang nakabaluktot na hinlalaki ay ituturo sa hilagang poste ng magnetic needle.Ang nasabing field ay tinatawag na circular magnetic field.

Ang direksyon ng mga linya ng puwersa ng isang pabilog na patlang ay nakasalalay sa konduktor at tinutukoy ng tinatawag na "Gimlet" na panuntunan. Kung ang gimlet ay mentally screwed sa direksyon ng kasalukuyang, pagkatapos ay ang direksyon ng pag-ikot ng hawakan nito ay nag-tutugma sa direksyon ng magnetic field na mga linya ng puwersa. Ang paglalapat ng panuntunang ito, maaari mong malaman ang direksyon ng kasalukuyang sa konduktor, kung alam mo ang direksyon ng mga linya ng patlang ng patlang na nilikha ng kasalukuyang ito.

Pagbabalik sa eksperimento gamit ang magnetic needle, ang isa ay maaaring kumbinsido na ito ay palaging matatagpuan kasama ang hilagang dulo nito sa direksyon ng mga linya ng magnetic field.

Kaya, Ang isang tuwid na konduktor na may dalang electric current ay lumilikha ng magnetic field sa paligid nito. Ito ay may anyo ng mga concentric na bilog at tinatawag na pabilog na magnetic field.

Mga atsara e. Solenoid magnetic field

Ang isang magnetic field ay lumitaw sa paligid ng anumang konduktor, anuman ang hugis nito, sa kondisyon na ang isang electric current ay dumadaan sa konduktor.

Sa electrical engineering, kami ay nakikitungo sa, na binubuo ng isang bilang ng mga liko. Upang pag-aralan ang magnetic field ng coil ng interes sa amin, isaalang-alang muna namin kung ano ang hugis ng magnetic field ng isang pagliko.

Isipin ang isang likaw ng makapal na kawad na tumatagos sa isang sheet ng karton at nakakonekta sa isang kasalukuyang pinagmulan. Kapag ang isang electric current ay dumaan sa isang coil, isang pabilog na magnetic field ang nabuo sa paligid ng bawat indibidwal na bahagi ng coil. Ayon sa panuntunang "gimlet", madaling matukoy na ang mga magnetic lines ng puwersa sa loob ng coil ay may parehong direksyon (papunta o palayo sa amin, depende sa direksyon ng kasalukuyang nasa coil), at sila ay lumabas mula sa isa. gilid ng coil at ipasok ang kabilang panig. Ang isang serye ng mga naturang coils, na may hugis ng isang spiral, ay ang tinatawag na solenoid (coil).

Sa paligid ng solenoid, kapag ang isang kasalukuyang dumadaan dito, isang magnetic field ay nabuo. Ito ay nakuha sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga magnetic field ng bawat coil at kahawig ng magnetic field ng isang rectilinear magnet sa hugis. Ang mga linya ng puwersa ng magnetic field ng solenoid, pati na rin sa isang rectilinear magnet, ay lumabas mula sa isang dulo ng solenoid at bumalik sa isa pa. Sa loob ng solenoid, mayroon silang parehong direksyon. Kaya, ang mga dulo ng solenoid ay may polarity. Ang dulo kung saan lumabas ang mga linya ng puwersa ay north pole solenoid, at ang dulo kung saan pumapasok ang mga linya ng puwersa ay ang timog na poste nito.

Solenoid pole maaaring matukoy ng panuntunan ng kanang kamay, ngunit para dito kailangan mong malaman ang direksyon ng kasalukuyang sa mga pagliko nito. Kung ilalagay mo ang iyong kanang kamay sa solenoid habang nakababa ang iyong palad, upang ang agos ay tila lumalabas sa iyong mga daliri, kung gayon ang nakatungo na hinlalaki ay ituturo sa hilagang poste ng solenoid.. Mula sa panuntunang ito ay sumusunod na ang polarity ng solenoid ay nakasalalay sa direksyon ng kasalukuyang nasa loob nito. Madaling i-verify ito sa praktikal na paraan sa pamamagitan ng pagdadala ng magnetic needle sa isa sa mga pole ng solenoid at pagkatapos ay baguhin ang direksyon ng kasalukuyang sa solenoid. Ang arrow ay agad na magiging 180°, ibig sabihin, ito ay magsasaad na ang mga pole ng solenoid ay nagbago.

Ang solenoid ay may pag-aari ng pagguhit ng magaan na mga bagay na bakal sa sarili nito. Kung ang isang steel bar ay inilagay sa loob ng solenoid, pagkatapos ng ilang sandali, sa ilalim ng impluwensya ng magnetic field ng solenoid, ang bar ay magiging magnetized. Ang pamamaraang ito ay ginagamit sa paggawa.

mga electromagnet

Ito ay isang likid (solenoid) na may ubod ng bakal na nakalagay sa loob nito. Ang mga hugis at sukat ng mga electromagnet ay iba-iba, ngunit ang pangkalahatang kaayusan ng lahat ng mga ito ay pareho.

Ang electromagnet coil ay isang frame, kadalasang gawa sa pressboard o fiber, at may iba't ibang hugis depende sa layunin ng electromagnet. Ang isang tansong insulated wire ay sugat sa frame sa ilang mga layer - ang paikot-ikot ng isang electromagnet. Ito ay may ibang bilang ng mga pagliko at gawa sa wire na may iba't ibang diameter, depende sa layunin ng electromagnet.

Upang maprotektahan ang winding insulation mula sa mekanikal na pinsala, ang winding ay natatakpan ng isa o higit pang mga layer ng papel o ilang iba pang insulating material. Ang simula at dulo ng paikot-ikot ay inilalabas at ikinonekta sa mga terminal ng output na naka-mount sa frame, o sa mga nababaluktot na konduktor na may mga lug sa mga dulo.

Ang electromagnet coil ay naka-mount sa isang core na gawa sa malambot, annealed iron o iron alloys na may silicon, nickel, atbp. Ang nasabing bakal ay may hindi bababa sa nalalabi. Ang mga core ay kadalasang ginagawang composite ng mga manipis na sheet na nakahiwalay sa isa't isa. Ang hugis ng mga core ay maaaring magkakaiba, depende sa layunin ng electromagnet.

Kung ang isang electric current ay dumaan sa paikot-ikot ng isang electromagnet, pagkatapos ay isang magnetic field ay nabuo sa paligid ng paikot-ikot, na magnetizes ang core. Dahil ang core ay gawa sa malambot na bakal, agad itong ma-magnet. Kung pagkatapos ay patayin ang kasalukuyang, ang mga magnetic na katangian ng core ay mabilis ding mawawala, at ito ay titigil sa pagiging magnet. Ang mga pole ng isang electromagnet, tulad ng isang solenoid, ay tinutukoy ng panuntunan ng kanang kamay. Kung ang electromagnet winding ay binago, ang polarity ng electromagnet ay magbabago nang naaayon.

Ang pagkilos ng isang electromagnet ay katulad ng sa isang permanenteng magnet. Gayunpaman, may malaking pagkakaiba sa pagitan nila. Ang isang permanenteng magnet ay palaging may magnetic properties, at isang electromagnet lamang kapag ang isang electric current ay dumaan sa paikot-ikot nito.

Bilang karagdagan, ang kaakit-akit na puwersa ng isang permanenteng magnet ay hindi nagbabago, dahil ang magnetic flux ng isang permanenteng magnet ay hindi nagbabago. Ang puwersa ng pagkahumaling ng isang electromagnet ay hindi isang pare-parehong halaga. Ang parehong electromagnet ay maaaring magkaroon ng iba't ibang kaakit-akit na puwersa. Ang puwersa ng pagkahumaling ng anumang magnet ay nakasalalay sa laki ng magnetic flux nito.

Ang puwersa ng pagkahumaling, at samakatuwid ay ang magnetic flux nito, ay nakasalalay sa magnitude ng kasalukuyang dumadaan sa paikot-ikot na electromagnet na ito. Kung mas malaki ang kasalukuyang, mas malaki ang puwersa ng pagkahumaling ng electromagnet, at, sa kabaligtaran, mas maliit ang kasalukuyang sa paikot-ikot ng electromagnet, mas kaunting puwersa ang umaakit sa mga magnetic na katawan sa sarili nito.

Ngunit para sa mga electromagnet ng iba't ibang disenyo at sukat, ang puwersa ng kanilang pagkahumaling ay nakasalalay hindi lamang sa laki ng kasalukuyang sa paikot-ikot. Kung, halimbawa, kumuha kami ng dalawang electromagnets ng parehong aparato at sukat, ngunit ang isa ay may maliit na bilang ng mga paikot-ikot na pagliko, at ang isa ay may mas malaking bilang, kung gayon madaling makita na sa parehong kasalukuyang ang kaakit-akit na puwersa ng ang huli ay magiging mas malaki. Sa katunayan, mas malaki ang bilang ng mga pagliko ng paikot-ikot, mas malaki sa isang naibigay na kasalukuyang isang magnetic field ang nalilikha sa paligid ng paikot-ikot na ito, dahil ito ay binubuo ng mga magnetic field ng bawat pagliko. Nangangahulugan ito na ang magnetic flux ng electromagnet, at samakatuwid ang puwersa ng pagkahumaling nito, ay magiging mas malaki, mas malaki ang bilang ng mga pagliko na mayroon ang paikot-ikot.

May isa pang dahilan na nakakaapekto sa magnitude ng magnetic flux ng isang electromagnet. Ito ang kalidad ng kanyang magnetic circuit. Ang magnetic circuit ay isang landas kung saan nagsasara ang isang magnetic flux. Ang magnetic circuit ay may isang tiyak magnetic resistance. Ang magnetic resistance ay nakasalalay sa magnetic permeability ng medium kung saan dumadaan ang magnetic flux. Kung mas malaki ang magnetic permeability ng medium na ito, mas mababa ang magnetic resistance nito.

Dahil m ang magnetic permeability ng ferromagnetic body (iron, steel) ay maraming beses na mas malaki kaysa sa magnetic permeability ng hangin, samakatuwid ito ay mas kumikita upang gumawa ng mga electromagnets upang ang kanilang magnetic circuit ay hindi naglalaman ng mga seksyon ng hangin. Ang produkto ng kasalukuyang at ang bilang ng mga pagliko sa paikot-ikot ng isang electromagnet ay tinatawag puwersa ng magnetomotive. Ang magnetomotive force ay sinusukat ng bilang ng mga pagliko ng ampere.

Halimbawa, ang paikot-ikot ng isang electromagnet na may 1200 na pagliko ay nagdadala ng isang kasalukuyang 50 mA. Magnetic motive force tulad ng isang electromagnet katumbas ng 0.05 x 1200 = 60 ampere turns.

Ang pagkilos ng magnetomotive force ay katulad ng pagkilos ng electromotive force sa isang electrical circuit. Kung paanong ang EMF ay nagdudulot ng electric current, ang magnetomotive force ay lumilikha ng magnetic flux sa isang electromagnet. Tulad ng sa isang electric circuit, na may pagtaas sa EMF, ang kasalukuyang sa pagtaas ng presyo, kaya sa isang magnetic circuit, na may pagtaas sa magnetomotive force, ang magnetic flux ay tumataas.

Aksyon magnetic resistance katulad ng pagkilos ng electrical resistance ng circuit. Habang bumababa ang kasalukuyang sa isang pagtaas sa paglaban ng isang electric circuit, kaya sa isang magnetic circuit ang pagtaas ng magnetic resistance ay nagdudulot ng pagbaba sa magnetic flux.

Ang pag-asa ng magnetic flux ng isang electromagnet sa magnetomotive force at ang magnetic resistance nito ay maaaring ipahayag ng isang formula na katulad ng formula ng batas ng Ohm: magnetomotive force \u003d (magnetic flux / magnetic resistance)

Ang magnetic flux ay katumbas ng magnetomotive force na hinati ng magnetic resistance.

Ang bilang ng mga pagliko ng paikot-ikot at ang magnetic resistance para sa bawat electromagnet ay isang pare-parehong halaga. Samakatuwid, ang magnetic flux ng isang ibinigay na electromagnet ay nagbabago lamang sa isang pagbabago sa kasalukuyang dumadaan sa paikot-ikot. Dahil ang puwersa ng pagkahumaling ng isang electromagnet ay tinutukoy ng magnetic flux nito, upang mapataas (o bawasan) ang puwersa ng pagkahumaling ng isang electromagnet, kinakailangan na dagdagan (o bawasan) ang kasalukuyang sa paikot-ikot nito nang naaayon.

polarized electromagnet

Ang isang polarized electromagnet ay isang kumbinasyon ng isang permanenteng magnet na may isang electromagnet. Ito ay nakaayos sa paraang. Ang tinatawag na soft iron pole extension ay nakakabit sa mga pole ng permanenteng magnet. Ang bawat extension ng poste ay nagsisilbing core ng isang electromagnet; isang coil na may paikot-ikot ay naka-mount dito. Ang parehong windings ay konektado sa serye.

Dahil ang mga extension ng poste ay direktang nakakabit sa mga pole ng isang permanenteng magnet, mayroon silang mga magnetic na katangian kahit na sa kawalan ng kasalukuyang sa windings; sa parehong oras, ang kanilang puwersa ng pang-akit ay hindi nagbabago at natutukoy ng magnetic flux ng isang permanenteng magnet.

Ang pagkilos ng isang polarized electromagnet ay nakasalalay sa katotohanan na kapag ang kasalukuyang pumasa sa mga paikot-ikot nito, ang puwersa ng pagkahumaling ng mga pole nito ay tumataas o bumababa depende sa magnitude at direksyon ng kasalukuyang sa mga paikot-ikot. Sa pag-aari na ito ng isang polarized electromagnet, ang pagkilos ng iba mga de-koryenteng kagamitan.

Ang pagkilos ng isang magnetic field sa isang kasalukuyang nagdadala ng conductor

Kung ang isang konduktor ay inilagay sa isang magnetic field upang ito ay matatagpuan patayo sa mga linya ng field, at ang isang electric current ay dumaan sa konduktor na ito, pagkatapos ay ang konduktor ay magsisimulang gumalaw at itutulak palabas ng magnetic field.

Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng magnetic field sa electric current, ang conductor ay kumikilos, ibig sabihin, ang elektrikal na enerhiya ay na-convert sa mekanikal na enerhiya.

Ang puwersa kung saan ang konduktor ay itinulak palabas ng magnetic field ay depende sa magnitude ng magnetic flux ng magnet, ang kasalukuyang lakas sa konduktor at ang haba ng bahaging iyon ng konduktor na tumatawid ang mga linya ng field. Ang direksyon ng puwersang ito, ibig sabihin, ang direksyon ng paggalaw ng konduktor, ay nakasalalay sa direksyon ng kasalukuyang nasa konduktor at tinutukoy ng panuntunan sa kaliwang kamay.

Kung hawak mo ang palad ng iyong kaliwang kamay upang isama dito ang mga linya ng magnetic field ng field, at ang nakaunat na apat na daliri ay nakaharap sa direksyon ng kasalukuyang nasa konduktor, kung gayon ang nakabaluktot na hinlalaki ay magsasaad ng direksyon ng paggalaw ng konduktor.. Kapag inilalapat ang panuntunang ito, dapat nating tandaan na ang mga linya ng field ay lumalabas sa north pole ng magnet.