نرحب بالجميع في موقعنا!

نواصل الدراسة إلكترونياتمن البداية، أي من الأساسيات، وسيكون موضوع مقال اليوم مبدأ التشغيل والخصائص الرئيسية للمحاثات. بالنظر إلى المستقبل، سأقول أننا سنناقش أولا الجوانب النظرية، وسنخصص العديد من المقالات المستقبلية بالكامل للنظر في الدوائر الكهربائية المختلفة التي تستخدم المحاثات، بالإضافة إلى العناصر التي درسناها سابقًا كجزء من دورتنا التدريبية - و.

تصميم ومبدأ تشغيل مغو.

كما هو واضح بالفعل من اسم العنصر، فإن المحث، في المقام الأول، هو مجرد ملف :)، أي عدد كبير من المنعطفات للموصل المعزول. علاوة على ذلك، فإن وجود العزل هو الشرط الأكثر أهمية - يجب ألا يحدث قصور في لفات الملف مع بعضها البعض. في أغلب الأحيان، يتم لف المنعطفات على إطار أسطواني أو حلقي:

وأهم ما يميز المحاثاتهو، بطبيعة الحال، الحث، وإلا لماذا يطلق عليه مثل هذا الاسم :) الحث هو القدرة على تحويل الطاقة المجال الكهربائيإلى طاقة المجال المغناطيسي. ترجع خاصية الملف هذه إلى حقيقة أنه عندما يتدفق التيار عبر الموصل، يظهر مجال مغناطيسي حوله:

وإليك ما يبدو عليه المجال المغناطيسي الذي يظهر عندما يمر التيار عبر الملف:

بشكل عام، بالمعنى الدقيق للكلمة، أي عنصر في الدائرة الكهربائية لديه محاثة، حتى لو كانت قطعة سلك عادية. لكن الحقيقة هي أن حجم هذا الحث ضئيل للغاية، على عكس محاثة الملفات. في الواقع، من أجل وصف هذه القيمة، يتم استخدام وحدة القياس هنري (H). 1 هنري هي في الواقع قيمة كبيرة جدًا، لذلك يتم استخدام μH (ميكروهنري) وmH (ميليهنري) في أغلب الأحيان. مقاس الحثيمكن حساب الملفات باستخدام الصيغة التالية:

دعونا نتعرف على نوع القيمة المضمنة في هذا التعبير:

يترتب على الصيغة أنه مع زيادة عدد اللفات أو على سبيل المثال القطر (وبالتالي المساحة المقطع العرضي) الملفات، فإن الحث سيزيد. وكلما زاد الطول نقص. وبالتالي، يجب وضع المنعطفات على الملف بالقرب من بعضها البعض قدر الإمكان، لأن هذا سيؤدي إلى انخفاض في طول الملف.

مع جهاز مغولقد اكتشفنا ذلك، وحان الوقت للنظر فيه العمليات الفيزيائيةوالتي تتدفق في هذا العنصر عند مرور تيار كهربائي. للقيام بذلك، سننظر في دائرتين - في إحداهما سنمرر تيارًا مباشرًا عبر الملف، وفي الأخرى - التيار المتردد :)

لذا، أولاً، دعونا نتعرف على ما يحدث في الملف نفسه عندما يتدفق التيار. إذا لم يغير التيار قيمته، فلا تأثير للملف عليه. هل هذا يعني أنه في حالة التيار المباشر لا ينبغي النظر في استخدام المحاثات؟ لكن لا :) بعد كل شيء، يمكن تشغيل/إيقاف التيار المباشر، وفي لحظات التبديل تحدث كل الأشياء الأكثر إثارة للاهتمام. دعونا نلقي نظرة على الدائرة:

في هذه الحالة، يعمل المقاوم كحمل؛ ويمكن أن يكون هناك، على سبيل المثال، مصباح في مكانه. بالإضافة إلى المقاومة والحث، تشتمل الدائرة على مصدر تيار مستمر ومفتاح سنغلق ونفتح به الدائرة.

ماذا يحدث في اللحظة التي نغلق فيها المفتاح؟

تيار الملفسيبدأ في التغيير، لأنه في المرة السابقة كان يساوي 0. التغيير في التيار سيؤدي إلى تغيير التدفق المغناطيسيداخل الملف، والذي بدوره سوف يسبب قوة دافعة (EMF) القوة الدافعة الكهربائية) الاستقراء الذاتي، والذي يمكن التعبير عنه على النحو التالي:

سيؤدي حدوث EMF إلى ظهور تيار مستحث في الملف، والذي سوف يتدفق في الاتجاه المعاكس لاتجاه مصدر الطاقة الحالي. وبالتالي، فإن القوى الدافعة الكهربية المستحثة ذاتيًا ستمنع التيار من التدفق عبر الملف (التيار المستحث سيلغي تيار الدائرة بسبب حقيقة أن اتجاهيهما متعاكسان). هذا يعني أنه في اللحظة الأولى من الزمن (مباشرة بعد إغلاق المفتاح) سيكون التيار عبر الملف مساوياً للصفر. في هذه اللحظة من الزمن، يكون EMF الحث الذاتي هو الحد الأقصى. ماذا سيحدث بعد ذلك؟ نظرًا لأن حجم المجال الكهرومغناطيسي يتناسب طرديًا مع معدل تغير التيار، فسوف يضعف تدريجيًا، وبالتالي، على العكس من ذلك، سيزداد التيار. دعونا نلقي نظرة على الرسوم البيانية التي توضح ما ناقشناه:

في الرسم البياني الأول نرى جهد إدخال الدائرة- الدائرة مفتوحة في البداية، ولكن عند إغلاق المفتاح تظهر قيمة ثابتة. في الرسم البياني الثاني نرى التغير في التيار من خلال الملفالحث. مباشرة بعد إغلاق المفتاح، يغيب التيار بسبب حدوث الحث الذاتي EMF، ثم يبدأ في الزيادة تدريجياً. على العكس من ذلك، فإن الجهد الموجود على الملف يصل إلى الحد الأقصى في اللحظة الأولى من الزمن، ثم يتناقص. سوف يتطابق الرسم البياني للجهد عبر الحمل في الشكل (ولكن ليس في الحجم) مع الرسم البياني الحالي عبر الملف (نظرًا لأن التيار المتدفق عبر عناصر مختلفة من الدائرة هو نفسه في سلسلة الاتصال). وبالتالي، إذا استخدمنا المصباح كحمل، فلن يضيء مباشرة بعد إغلاق المفتاح، ولكن مع تأخير بسيط (وفقًا للرسم البياني الحالي).

سيتم ملاحظة عملية عابرة مماثلة في الدائرة عند فتح المفتاح. سوف تنشأ قوة دافعة حثية ذاتية في المحرِّض، لكن التيار المستحث في حالة وجود دائرة مفتوحة سيتم توجيهه في نفس اتجاه التيار في الدائرة، وليس في الاتجاه المعاكس، وبالتالي الطاقة المخزنة في المحرِّض سيتم استخدامه للحفاظ على التيار في الدائرة:

بعد فتح المفتاح يحدث قوة دافعة كهربية ذاتية الحث، مما يمنع التيار عبر الملف من التناقص، وبالتالي لا يصل التيار إلى الصفر فورًا، بل بعد مرور بعض الوقت. الجهد الموجود في الملف مطابق من حيث الشكل لحالة غلق المفتاح، ولكنه معاكس في الإشارة. ويرجع ذلك إلى أن التغير في التيار، وبالتالي القوة الدافعة الكهربية الحثية الذاتية في الحالتين الأولى والثانية، يكونان معاكسين في الإشارة (في الحالة الأولى، يزداد التيار، وفي الثانية ينخفض).

بالمناسبة، ذكرت أن حجم المجال الكهرومغناطيسي ذاتي الحث يتناسب طرديًا مع معدل تغير التيار، وبالتالي فإن معامل التناسب ليس أكثر من محاثة الملف:

ويختتم هذا مع المحاثات في دوائر التيار المستمر وينتقل إلى السلاسل تكييف .

خذ بعين الاعتبار دائرة يتم فيها تزويد التيار المتردد للمحرِّض:

دعونا نلقي نظرة على تبعيات القوى الدافعة الكهربية الحالية والذاتية الحثية في الوقت المحدد، وبعد ذلك سنكتشف سبب ظهورها على النحو التالي:

كما اكتشفنا بالفعل emf المستحثة ذاتيالدينا إشارة تتناسب طرديًا ومعاكسة لمعدل تغير التيار:

في الواقع، الرسم البياني يوضح لنا هذا الاعتماد :) انظر بنفسك - بين النقطتين 1 و 2 يتغير التيار، وكلما اقتربنا من النقطة 2، كلما كانت التغييرات أصغر، وعند النقطة 2 لفترة قصيرة من الزمن لا يتغير التيار بكل معانيها. وعليه فإن معدل تغير التيار يكون أقصى عند النقطة 1 ويتناقص بسلاسة كلما اقترب من النقطة 2، وعند النقطة 2 يساوي 0، وهو ما نراه في الرسم البياني emf المستحث ذاتيًا. علاوة على ذلك، خلال الفترة 1-2 بأكملها، يزداد التيار، مما يعني أن معدل تغيره يكون موجبًا، وبالتالي فإن المجال الكهرومغناطيسي عبر هذه الفترة بأكملها، على العكس من ذلك، يأخذ قيمًا سالبة.

وبالمثل، بين النقطتين 2 و 3 - يتناقص التيار - معدل تغير التيار سالب ويزداد - يزداد emf الحث الذاتي ويكون موجبًا. لن أصف الأقسام المتبقية من الرسم البياني - فكل العمليات هناك تتم وفقًا لنفس المبدأ :)

بالإضافة إلى ذلك، على الرسم البياني، يمكنك ملاحظة نقطة مهمة للغاية - مع زيادة التيار (الأقسام 1-2 و3-4)، فإن القوة الدافعة الكهربائية الحثية الذاتية والتيار لها علامات مختلفة(القسم 1-2: ، title="تم تقديمه بواسطة QuickLaTeX.com" height="12" width="39" style="vertical-align: 0px;">, участок 3-4: title="تم تقديمه بواسطة QuickLaTeX.com" height="12" width="41" style="vertical-align: 0px;">, ). Таким образом, ЭДС самоиндукции препятствует возрастанию тока (индукционные токи направлены “навстречу” току источника). А на участках 2-3 и 4-5 все наоборот – ток убывает, а ЭДС препятствует убыванию тока (поскольку индукционные токи будут направлены в ту же сторону, что и ток источника и будут частично компенсировать уменьшение тока). И в итоге мы приходим к очень !} حقيقة مثيرة للاهتمام– يقاوم المحرِّض التيار المتناوب الذي يمر عبر الدائرة. وهذا يعني أن لها مقاومة تسمى الحثية أو التفاعلية ويتم حسابها على النحو التالي:

أين التردد الدائري : . - هذا .

وبالتالي، كلما زاد تردد التيار، زادت المقاومة التي يوفرها المحرِّض له. وإذا كان التيار ثابتًا (= 0)، فإن ممانعة الملف تكون 0، وبالتالي ليس لها أي تأثير على التيار المتدفق.

دعونا نعود إلى الرسوم البيانية التي قمنا بها لحالة استخدام محث في دائرة التيار المتردد. لقد حددنا القوة الدافعة الكهربية الحثية الذاتية للملف، ولكن ما هو الجهد؟ كل شيء هنا بسيط في الواقع :) وفقًا لقانون كيرشوف الثاني:

وبالتالي:

دعونا نرسم اعتماد التيار والجهد في الدائرة في الوقت المحدد على رسم بياني واحد:

كما ترون، يتم إزاحة التيار والجهد في الطور () بالنسبة لبعضهما البعض، وهذه إحدى أهم خصائص دوائر التيار المتردد التي يستخدم فيها محث:

عندما يتم توصيل ملف حث بدائرة تيار متردد، يظهر تحول الطور في الدائرة بين الجهد والتيار، حيث يكون التيار خارج الطور مع الجهد بمقدار ربع الدورة.

لذلك اكتشفنا كيفية توصيل الملف بدائرة التيار المتردد :)

هذا هو المكان الذي سننهي فيه على الأرجح مقالة اليوم، والتي تبين أنها طويلة بالفعل، لذا سنواصل حديثنا حول المحرِّضات في المرة القادمة. لذا نراكم قريبًا، سنكون سعداء برؤيتكم على موقعنا!

نواصل دراسة القضايا الظواهر الكهرومغناطيسية. وفي درس اليوم سننظر في المجال المغناطيسي لملف به تيار ومغناطيس كهربائي.

من أكبر الاهتمامات العملية هو المجال المغناطيسي للملف الحامل للتيار. للحصول على ملف، عليك أن تأخذ موصلًا معزولًا ولفه حول الإطار. يحتوي هذا الملف على عدد كبير من لفات الأسلاك. يرجى ملاحظة: هذه الأسلاك ملفوفة حول إطار بلاستيكي وهذا السلك له طرفين (الشكل 1).

أرز. 1. بكرة

قام عالمان مشهوران بدراسة المجال المغناطيسي للملف: أندريه ماري أمبير وفرانسوا أراجو. ووجدوا أن المجال المغناطيسي للملف يتوافق تمامًا مع المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم (الشكل 2).

أرز. 2. المجال المغناطيسي للملف والمغناطيس الدائم

لماذا تبدو الخطوط المغناطيسية للملف بهذا الشكل؟

إذا كان هناك تيار مستمر يتدفق عبر موصل مستقيم، فإن المجال المغناطيسي يظهر حوله. يمكن تحديد اتجاه المجال المغناطيسي من خلال "قاعدة الثقب" (الشكل 3).

أرز. 3. المجال المغناطيسي للموصل

نحن نثني هذا الموصل في دوامة. يظل اتجاه التيار كما هو، والمجال المغناطيسي للموصل موجود أيضًا حول الموصل، ويزداد مجال المقاطع المختلفة للموصل. سيتم تركيز المجال المغناطيسي داخل الملف. ونتيجة لذلك، نحصل على الصورة التالية للمجال المغناطيسي للملف (الشكل 4).

أرز. 4. المجال المغناطيسي للملف

يوجد مجال مغناطيسي حول الملف الذي يحمل التيار. يمكن اكتشافه، مثل مجال الموصل المباشر، باستخدام نشارة الخشب (الشكل 5). يتم أيضًا إغلاق خطوط المجال المغناطيسي للملف الحامل للتيار.

أرز. 5. موقع برادة المعادن بالقرب من الملف الحالي

إذا تم تعليق ملف به تيار على موصلات رفيعة ومرنة، فسيتم تثبيته بنفس طريقة تركيب الإبرة المغناطيسية للبوصلة. سوف يواجه أحد طرفي الملف الشمال، والآخر سيواجه الجنوب. هذا يعني أن الملف ذو التيار، مثل الإبرة المغناطيسية، له قطبين - الشمال والجنوب (الشكل 6).

أرز. 6. أعمدة الملف

في المخططات الكهربائية، يتم تعيين الملف على النحو التالي:

أرز. 7. تعيين الملف على المخططات

تُستخدم الملفات الحاملة للتيار على نطاق واسع في التكنولوجيا كمغناطيس. إنها مريحة لأن تأثيرها المغناطيسي يمكن أن يتنوع ضمن حدود واسعة.

المجال المغناطيسي للملف كبير مقارنة بـ المجال المغنطيسيموصل (بنفس القوة الحالية).

عندما يمر تيار عبر ملف، ينشأ مجال مغناطيسي حوله. كلما زاد تدفق التيار عبر الملف، أصبح المجال المغناطيسي أقوى.

يمكن إصلاحه باستخدام إبرة مغناطيسية أو نجارة معدنية.
كما أن المجال المغناطيسي للملف يعتمد على عدد اللفات. كلما زاد عدد اللفات فيه، كلما كان المجال المغناطيسي للملف الذي يحمل تيارًا أقوى. أي أنه يمكننا تنظيم مجال الملف عن طريق تغيير عدد اللفات أو التيار الكهربائي الذي يتدفق عبر الملف.

لكن الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو الاكتشاف مهندس انجليزيسمك الحفش. لقد أثبت ما يلي: أخذ العالم ملفًا ووضعه على قلب حديدي. الشيء هو أنه من خلال تمرير تيار كهربائي عبر لفات هذه الملفات، زاد المجال المغناطيسي عدة مرات - وبدأت جميع الأجسام الحديدية التي كانت موجودة في الانجذاب إلى هذا الجهاز (الشكل 8). ويسمى هذا الجهاز "المغناطيس الكهربائي".

أرز. 8. المغناطيس الكهربائي

عندما اكتشفوا كيفية صنع خطاف حديدي وإرفاقه بهذا الجهاز، تمكنوا من سحب الأحمال المختلفة. إذن ما هو المغناطيس الكهربائي؟

تعريف

مغناطيس كهربائي- هذا ملف يحتوي على عدد كبير من اللفات المتعرجة الموضوعة على قلب حديدي يكتسب خصائص المغناطيس عندما يمر تيار كهربائي عبر الملف.

تم تعيين المغناطيس الكهربائي في الرسم البياني كملف، ويوجد خط أفقي في الأعلى (الشكل 9). يمثل هذا الخط النواة الحديدية.

أرز. 9. تعيين المغناطيس الكهربائي

عندما درسنا الظواهر الكهربائية قلنا أن التيار الكهربائي له خصائص مختلفة، بما في ذلك الخصائص المغناطيسية. وكانت إحدى التجارب التي ناقشناها تتعلق بحقيقة أننا نأخذ سلكًا متصلاً بمصدر حالي، ونلفه حول مسمار حديدي ونلاحظ كيف تبدأ الأجسام الحديدية المختلفة في الانجذاب إلى هذا المسمار (الشكل 10). هذا هو أبسط المغناطيس الكهربائي. والآن نحن نفهم أن أبسط مغناطيس كهربائي يتم توفيره من خلال تدفق التيار في الملف، وعدد كبير من المنعطفات، وبالطبع قلب معدني.

أرز. 10. أبسط مغناطيس كهربائي

اليوم، المغناطيسات الكهربائية منتشرة على نطاق واسع. تعمل المغناطيسات الكهربائية في أي مكان تقريبًا وفي كل مكان. على سبيل المثال، إذا أردنا سحب أحمال كبيرة جدًا، فإننا نستخدم المغناطيسات الكهربائية. ومن خلال ضبط القوة الحالية، فإننا، وفقا لذلك، إما زيادة أو تقليل القوة. مثال آخر على استخدام المغناطيس الكهربائي هو الجرس الكهربائي.

فتح وغلق الأبواب وبعض الفرامل المركبات(على سبيل المثال، الترام) مزودة أيضًا بمغناطيسات كهربائية.

مراجع

1. جيندنشتاين إل إي، كايدالوف إيه بي، كوزيفنيكوف في بي. فيزياء 8 / إد. أورلوفا في إيه، روزينا آي آي. - م: منيموسين.
2. بيريشكين أ.ف. فيزياء 8. - م: بوستارد، 2010.
3. فاديفا أ.أ.، زاسوف أ.ف.، كيسيليف د.ف. الفيزياء 8. - م: التنوير.

1. بوابة الإنترنت "الموقع" ()
2. بوابة الإنترنت "الموقع" ()
3. بوابة الإنترنت "class-fizika.narod.ru" ()

العمل في المنزل

1. ما هي بكرة؟
2. هل يوجد في أي ملف مجال مغناطيسي؟
3. وصف أبسط المغناطيس الكهربائي.

الموصل الذي يتدفق من خلاله التيار الكهربائي يخلق مجالًا مغناطيسيًا يتميز بمتجه الجهد `ح(الشكل 3). تخضع قوة المجال المغناطيسي لمبدأ التراكب

ووفقًا لقانون بيوت-سافارت-لابلاس،

أين أنا- شدة التيار في الموصل، - المتجه بطول الجزء الأولي من الموصل وموجه في اتجاه التيار، `ر- متجه نصف القطر الذي يربط العنصر بالنقطة المعنية ص.

أحد التكوينات الأكثر شيوعًا للموصلات الحاملة للتيار هو ملف على شكل حلقة نصف قطرها R (الشكل 3، أ). المجال المغناطيسي لمثل هذا التيار في المستوى الذي يمر عبر محور التماثل له الشكل (انظر الشكل 3، ب). يجب أن يكون للمجال ككل تماثل دوراني بالنسبة إلى المحور z (الشكل 3، ب)، ويجب أن تكون خطوط المجال نفسها متناظرة بالنسبة إلى مستوى الحلقة (المستوى xy). سوف يشبه الحقل الموجود في المنطقة المجاورة مباشرة للموصل الحقل بالقرب من سلك مستقيم طويل، حيث أن تأثير الأجزاء البعيدة من الحلقة يكون هنا صغيرًا نسبيًا. على محور التيار الدائري، يتم توجيه المجال على طول المحور ز.

لنحسب شدة المجال المغناطيسي على محور الحلقة عند نقطة تقع على مسافة z من مستوى الحلقة. باستخدام الصيغة (6)، يكفي حساب المكون z للمتجه:

. (7)

بالتكامل على الحلقة بأكملها، نحصل على òd ل= 2 ص ر. لأنه وفقا لنظرية فيثاغورس ص 2 = ر 2 + z 2 فإن المجال المطلوب عند نقطة على المحور متساوي في المقدار

. (8)

اتجاه المتجهات `حيمكن توجيهها وفقًا لقاعدة المسمار الصحيحة.

في وسط الحلبة ض= 0 وتبسيط الصيغة (8):

نحن مهتمون بكرة قصيرة- اسطوانية بكرة الأسلاك، تتكون من نيتحول من نفس نصف القطر. نظرًا للتماثل المحوري ووفقًا لمبدأ التراكب، فإن المجال المغناطيسي لمثل هذا الملف على المحور H هو المجموع الجبري لمجالات المنعطفات الفردية حأنا: . وهكذا، فإن المجال المغناطيسي للملف القصير يحتوي على نيتحول k، عند نقطة تعسفية على المحور يتم حسابه باستخدام الصيغ

, , (10)

أين ح- توتر، ب- تحريض المجال المغناطيسي.

المجال المغناطيسي للملف اللولبي مع التيار

لحساب تحريض المجال المغناطيسي في الملف اللولبي، يتم استخدام نظرية دوران ناقل الحث المغناطيسي:

, (11)

أين هو المجموع الجبري للتيارات التي تغطيها الدائرة لشكل حر, ن- عدد الموصلات ذات التيارات التي تغطيها الدائرة. وفي هذه الحالة يؤخذ في الاعتبار كل تيار بقدر عدد مرات تغطيته بالدائرة، ويعتبر تياراً موجباً يشكل اتجاهه نظاماً أيمناً مع اتجاه الاجتياز على طول الدائرة - عنصر الدائرة ل.

دعونا نطبق نظرية دوران ناقل الحث المغناطيسي على ملف لولبي ذي طول لوجود نمع المنعطفات مع القوة الحالية أنا(الشكل 4). في الحساب، نأخذ في الاعتبار أن المجال بأكمله تقريبًا يتركز داخل الملف اللولبي (نحن نهمل تأثيرات الحافة) وهو موحد. ثم الصيغة 11 سوف تأخذ النموذج:

,

من حيث نجد تحريض المجال المغناطيسي، الناتجة عن التيارداخل الملف اللولبي:

أرز. 4. الملف اللولبي مع التيار ومجاله المغناطيسي

مخطط التثبيت

أرز. 5 رسم تخطيطي للتركيب الكهربائي

1 - مقياس تحريض المجال المغناطيسي (مقياس تيسلاميتر)، أ - مقياس التيار الكهربائي، 2 - سلك التوصيل، 3 - مسبار القياس، 4 - مستشعر القاعة*، 5 - الجسم قيد الدراسة (ملف قصير، موصل مستقيم، ملف لولبي)، 6 - مصدر التيار، 7 - مسطرة لتثبيت موضع المستشعر، 8 - حامل المسبار.

* – يعتمد مبدأ تشغيل الحساس على ظاهرة تأثير هول (أنظر العمل المعملي رقم 15 دراسة تأثير هول)

أمر العمل

1. دراسة المجال المغناطيسي لملف قصير

1.1. قم بتشغيل الأجهزة. توجد مفاتيح إمداد الطاقة ومقياس teslameter على اللوحات الخلفية.

1.2. باعتبارك الكائن قيد الدراسة 5 (انظر الشكل 5)، قم بتثبيت ملف قصير في الحامل وقم بتوصيله بالمصدر الحالي 6.

1.3. اضبط منظم الجهد على المصدر 6 على الموضع الأوسط. اضبط القوة الحالية على الصفر عن طريق ضبط الإخراج الحالي على المصدر 6 ومراقبته باستخدام مقياس التيار الكهربائي (يجب أن تكون القيمة صفر).

1.4. استخدم منظمات الضبط الخشنة 1 والضبط الدقيق 2 (الشكل 6) للحصول على قراءات صفرية على مقياس التسلاميتر.

1.5. ضع الحامل مع مسبار القياس على المسطرة في وضع مناسب للقراءة - على سبيل المثال، عند الإحداثيات 300 مم. في المستقبل، اتخذ هذا الموقف كصفر. أثناء التثبيت وأثناء القياسات، تأكد من التوازي بين المسبار والمسطرة.

1.6. ضع الحامل بملف قصير بحيث يكون مستشعر Hall 4 في منتصف لفات الملف (الشكل 7). للقيام بذلك، استخدم برغي التثبيت لضبط الارتفاع الموجود على حامل مسبار القياس. يجب أن يكون مستوى الملف عموديًا على المسبار. أثناء إعداد القياسات، قم بتحريك الحامل مع عينة الاختبار، مع ترك مسبار القياس بلا حراك.

1.7. تأكد من أن قراءاته تظل صفرًا أثناء تسخين جهاز Teslameter. إذا لم يتم ذلك، فاضبط مقياس التسلامتر على صفر قراءات عند صفر تيار في العينة.

1.8. اضبط تيار الملف القصير على 5 A (عن طريق ضبط خرج مصدر الطاقة 6، Constanter/Netzgerät Universal).

1.9. قياس الحث المغناطيسي ب EXP على محور الملف حسب المسافة إلى مركز الملف. للقيام بذلك، قم بتحريك حامل مسبار القياس على طول المسطرة، مع الحفاظ على التوازي مع موضعه الأصلي. القيم السلبية z يتوافق مع إزاحة المسبار إلى منطقة ذات إحداثيات أصغر من الإحداثيات الأولية، والعكس - قيم z الموجبة - في منطقة الإحداثيات الكبيرة. أدخل البيانات في الجدول 1.

الجدول 1 اعتماد الحث المغناطيسي على محور الملف القصير على المسافة إلى مركز الملف

1.10. كرر النقاط 1.2 – 1.7.

1.11. قياس اعتماد الحث في مركز المنعطف على التيار الذي يمر عبر الملف. أدخل البيانات في الجدول 2.

الجدول 2: اعتماد الحث المغناطيسي في وسط ملف قصير على شدة التيار فيه

2. دراسة المجال المغناطيسي للملف اللولبي

2.1. ككائن اختبار 5، قم بتثبيت الملف اللولبي على مقعد معدني قابل لضبط الارتفاع ومصنوع من مادة غير مغناطيسية (الشكل 8).

2.2. كرر 1.3 - 1.5.

2.3. اضبط ارتفاع المقعد بحيث يمر مسبار القياس على طول محور تماثل الملف اللولبي، ويكون مستشعر القاعة في منتصف دورات الملف اللولبي.

2.4. كرر الخطوات من 1.7 إلى 1.11 (يتم استخدام الملف اللولبي هنا بدلاً من الملف القصير). أدخل البيانات في الجدولين 3 و4، على التوالي، في هذه الحالة، حدد إحداثيات مركز الملف اللولبي على النحو التالي: قم بتثبيت مستشعر Hall في بداية الملف اللولبي وثبت إحداثيات الحامل. ثم حرك الحامل على طول المسطرة على طول محور الملف اللولبي حتى تصبح نهاية المستشعر على الجانب الآخر من الملف اللولبي. إصلاح إحداثيات الحامل في هذا الموقف. سيكون إحداثي مركز الملف اللولبي مساوياً للوسط الحسابي للإحداثيين المقاسين.

الجدول 3: اعتماد الحث المغناطيسي على محور الملف اللولبي على المسافة إلى مركزه.

2.5. كرر النقاط 1.3 – 1.7.

2.6. قياس اعتماد الحث في وسط الملف اللولبي على التيار الذي يمر عبر الملف. أدخل البيانات في الجدول 4.

الجدول 4: اعتماد الحث المغناطيسي في مركز الملف اللولبي على قوة التيار فيه

3. دراسة المجال المغناطيسي للموصل المستقيم مع التيار

3.1. ككائن قيد الدراسة 5، قم بتثبيت موصل مستقيم مع التيار (الشكل 9، أ). للقيام بذلك، قم بتوصيل الأسلاك القادمة من مقياس التيار الكهربائي ومصدر الطاقة ببعضها البعض (قصر الدائرة الخارجية) ووضع الموصل مباشرة على حافة المسبار 3 عند المستشعر 4، بشكل عمودي على المسبار (الشكل 9، ب). لدعم الموصل، استخدم مقعدًا معدنيًا قابلاً لضبط الارتفاع ومصنوعًا من مادة غير مغناطيسية على أحد جانبي المسبار وحاملًا لعينات الاختبار على الجانب الآخر (يمكن إدخال طرف موصل في أحد مقابس الحامل لمزيد من تثبيت موثوق لهذا الموصل). أعط الموصل شكلاً مستقيمًا.

3.2. كرر النقاط 1.3 – 1.5.

3.3. تحديد اعتماد الحث المغناطيسي على القوة الحالية في الموصل. أدخل البيانات المقاسة في الجدول 5.

الجدول 5: اعتماد الحث المغناطيسي الناتج عن موصل مستقيم على قوة التيار فيه

4. تحديد معالم الكائنات المدروسة

4.1. حدد (قس، إذا لزم الأمر) وسجل في الجدول 6 البيانات اللازمة للحسابات: ن ل- عدد لفات الملف القصير، ر- نصف القطر؛ ن ق- عدد دورات الملف اللولبي، ل- طوله، ل- الحث (المشار إليه على الملف اللولبي)، د- قطرها.

الجدول 6: معلمات العينات المدروسة

نل	ر	نمع	د	ل	ل

معالجة النتائج

1. باستخدام الصيغة (10)، احسب الحث المغناطيسي الناتج عن ملف قصير يمر به تيار. أدخل البيانات في الجدولين 1 و2. بناءً على البيانات الواردة في الجدول 1، قم ببناء اعتماد نظري وتجريبي للحث المغناطيسي على محور ملف قصير على المسافة z إلى مركز الملف. بناء التبعيات النظرية والتجريبية في نفس محاور الإحداثيات.

2. بناءً على البيانات الواردة في الجدول 2، قم ببناء اعتماد نظري وتجريبي للحث المغناطيسي في وسط ملف قصير على قوة التيار فيه. بناء التبعيات النظرية والتجريبية في نفس محاور الإحداثيات. احسب شدة المجال المغناطيسي في مركز الملف عندما يكون التيار فيه 5 A باستخدام الصيغة (10).

3. باستخدام الصيغة (12)، احسب الحث المغناطيسي الناتج عن الملف اللولبي. أدخل البيانات في الجدولين 3 و4. بناءً على البيانات الواردة في الجدول 3، قم ببناء اعتماد نظري وتجريبي للحث المغناطيسي على محور الملف اللولبي على المسافة z إلى مركزه. بناء التبعيات النظرية والتجريبية في نفس محاور الإحداثيات.

4. بناءً على البيانات الواردة في الجدول 4، قم ببناء اعتماد نظري وتجريبي للحث المغناطيسي في مركز الملف اللولبي على قوة التيار فيه. بناء التبعيات النظرية والتجريبية في نفس محاور الإحداثيات. احسب شدة المجال المغناطيسي في مركز الملف اللولبي عندما يكون التيار المار فيه 5 A.

5. بناءً على البيانات الواردة في الجدول 5، قم ببناء اعتماد تجريبي للحث المغناطيسي الناتج عن الموصل على قوة التيار فيه.

6. بناءً على الصيغة (5)، حدد أقصر مسافة ص o من المستشعر إلى الموصل الحامل للتيار (يتم تحديد هذه المسافة من خلال سمك عازل الموصل وسمك عازل المستشعر في المسبار). أدخل نتائج الحساب في الجدول 5. احسب المتوسط القيمة الحسابية صس، قارن مع قيمة ملحوظة بصريا.

7. احسب محاثة الملف اللولبي ل.أدخل نتائج الحساب في الجدول 4. قارن القيمة المتوسطة الناتجة لمع قيمة الحث الثابتة في الجدول 6. للحساب، استخدم الصيغة، حيث ي- ربط التدفق، ي = ن مع بكالوريوس،أين في- الحث المغناطيسي في الملف اللولبي (حسب الجدول 4)، س= ص د 2/4 - مساحة المقطع العرضي للملف اللولبي.

أسئلة أمنية

1. ما هو قانون بيوت-سافارت-لابلاس وكيفية تطبيقه عند حساب المجالات المغناطيسية للموصلات الحاملة للتيار؟

2. كيف يتم تحديد اتجاه المتجه حفي قانون بيوت-سافارت-لابلاس؟

3. كيف يتم ربط نواقل الحث المغناطيسي فيما بينها؟ بوالتوتر حفيما بينهم؟ وما هي وحدات القياس الخاصة بهم؟

4. كيف يتم استخدام قانون بيوت-سافارت-لابلاس في حساب المجالات المغناطيسية؟

5. كيف يتم قياس المجال المغناطيسي في هذا العمل؟ ما هي الظاهرة الفيزيائية التي يعتمد عليها مبدأ قياس المجال المغناطيسي؟

6. تعريف الحث، والتدفق المغناطيسي، وربط التدفق. تحديد وحدات القياس لهذه الكميات.

فهرس

الأدب التربوي

1. كلاشينكوف ن.ب.أساسيات الفيزياء. م.: الحبارى، 2004. ط 1

2. سافيليف آي.. دورة الفيزياء. م: ناوكا، 1998. ت.2.

3. ديتلاف أ.أ.,يافورسكي بي إم.دورة الفيزياء. م.: تخرج من المدرسه, 2000.

4. إيرودوف آي.الكهرومغناطيسية. م: بينوم، 2006.

5. يافورسكي بي إم.,ديتلاف أ.أ.دليل الفيزياء. م: ناوكا، 1998.

سيكون من المنطقي الحديث عن ممثل آخر لعناصر الراديو السلبية - المحاثات. لكن القصة المتعلقة بهم يجب أن تبدأ من بعيد، مع تذكر وجود مجال مغناطيسي، لأن المجال المغناطيسي هو الذي يحيط بالملفات ويخترقها، وفي المجال المغناطيسي، بالتناوب في أغلب الأحيان، تعمل الملفات. باختصار، هذا هو موطنهم.

المغناطيسية كخاصية للمادة

تعد المغناطيسية من أهم خصائص المادة، تمامًا مثل الكتلة أو المجال الكهربائي. إن ظواهر المغناطيسية، مثل الكهرباء، معروفة منذ زمن طويل، لكن العلم في ذلك الوقت لم يتمكن من تفسير جوهر هذه الظواهر. ظاهرة غير مفهومة كانت تسمى "المغناطيسية" نسبة إلى مدينة مغنيسيا التي كانت ذات يوم في آسيا الصغرى. تم الحصول على المغناطيس الدائم من الخام المستخرج في مكان قريب.

لكن المغناطيس الدائم ليس مثيرًا للاهتمام بشكل خاص في نطاق هذه المقالة. نظرًا لأنه تم الوعد بالحديث عن المحاثات، فمن المرجح أن نتحدث عن الكهرومغناطيسية، لأنه ليس سرًا أنه حتى حول سلك به تيار يوجد مجال مغناطيسي.

في الظروف الحديثةمن السهل جدًا دراسة ظاهرة المغناطيسية على المستوى الأولي على الأقل. للقيام بذلك، تحتاج إلى تجميع دائرة كهربائية بسيطة من البطارية ومصباح كهربائي لمصباح يدوي. كمؤشر للمجال المغناطيسي واتجاهه وقوته يمكنك استخدام بوصلة عادية.

المجال المغناطيسي العاصمة

كما تعلمون، البوصلة تظهر الاتجاه نحو الشمال. إذا قمت بوضع أسلاك أبسط دائرة مذكورة أعلاه في مكان قريب وقمت بتشغيل المصباح الكهربائي، فسوف تنحرف إبرة البوصلة قليلاً عن وضعها الطبيعي.

من خلال توصيل مصباح كهربائي آخر على التوازي، يمكنك مضاعفة التيار في الدائرة، مما يؤدي إلى زيادة زاوية دوران السهم قليلاً. يشير هذا إلى أن المجال المغناطيسي للسلك الحامل للتيار أصبح أكبر. وعلى هذا المبدأ تعمل أدوات قياس المؤشر.

إذا تم عكس قطبية البطارية، فإن إبرة البوصلة ستدير الطرف الآخر - وقد تغير اتجاه المجال المغناطيسي في الأسلاك أيضًا. عند إيقاف تشغيل الدائرة، تعود إبرة البوصلة إلى وضعها الصحيح. لا يوجد تيار في الملف، ولا يوجد مجال مغناطيسي.

وفي كل هذه التجارب، تلعب البوصلة دور إبرة اختبار مغناطيسية، تمامًا كما تتم دراسة المجال الكهربائي الثابت بواسطة شحنة كهربائية اختبارية.

بناء على هذه التجارب البسيطة، يمكننا أن نستنتج أن المغناطيسية ولدت بفضل التيار الكهربائي: كلما كان هذا التيار أقوى، كلما كانت الخواص المغناطيسية للموصل أقوى. من أين يأتي المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم، حيث لم يقم أحد بتوصيل بطارية بها أسلاك؟

أساسي البحث العلميلقد ثبت أن المغناطيسية الدائمة تعتمد على ظواهر كهربائية: كل إلكترون في مجاله الكهربائي الخاص وله مجال أولي الخصائص المغناطيسية. فقط في معظم المواد، يتم تحييد هذه الخصائص بشكل متبادل، وفي بعضها لسبب ما يتم دمجها في مغناطيس واحد كبير.

بالطبع، في الواقع، كل شيء ليس بدائيًا وبسيطًا، ولكن بشكل عام، حتى المغناطيس الدائم له خصائصه الرائعة بسبب حركة الشحنات الكهربائية.

ما هي أنواع الخطوط المغناطيسية؟

يمكن رؤية الخطوط المغناطيسية بصريا. في دروس الفيزياء المدرسية، لهذا الغرض، يتم سكب برادة معدنية على ورقة من الورق المقوى، ويتم وضع مغناطيس دائم أدناه. من خلال النقر بخفة على قطعة من الورق المقوى، يمكنك تحقيق الصورة الموضحة في الشكل 1.

الشكل 1.

ومن السهل أن نرى أن خطوط القوة المغناطيسية تغادر القطب الشمالي وتدخل الجنوب دون أن تنكسر. بالطبع يمكننا أن نقول أن الأمر على العكس تمامًا، من الجنوب إلى الشمال، ولكن هذا هو الحال، أي من الشمال إلى الجنوب. بنفس الطريقة التي قبلوا بها اتجاه التيار من الموجب إلى الناقص.

إذا قمت، بدلاً من المغناطيس الدائم، بتمرير سلك به تيار عبر الورق المقوى، فإن برادة المعدن ستظهر له، الموصل، مجالًا مغناطيسيًا. يشبه هذا المجال المغناطيسي خطوطًا دائرية متحدة المركز.

لدراسة المجال المغناطيسي، يمكنك الاستغناء عن نشارة الخشب. يكفي تحريك إبرة اختبار مغناطيسية حول موصل يحمل تيارًا كهربائيًا لنرى أن خطوط القوة المغناطيسية هي بالفعل دوائر مغلقة متحدة المركز. إذا قمت بتحريك سهم الاختبار في الاتجاه الذي ينحرف فيه المجال المغناطيسي، فسوف تعود بالتأكيد إلى نفس النقطة التي بدأت منها الحركة. تمامًا مثل المشي حول الأرض: إذا ذهبت دون الدوران إلى أي مكان، فسوف تصل عاجلاً أم آجلاً إلى نفس المكان.

الشكل 2.

يتم تحديد اتجاه المجال المغناطيسي للموصل الحامل للتيار من خلال قاعدة المثقاب، وهي أداة لحفر ثقوب في الخشب. كل شيء بسيط للغاية هنا: يجب تدوير المثقاب بحيث يكون كذلك حركة إلى الأماميتزامن مع اتجاه التيار في السلك، فإن اتجاه دوران المقبض سيوضح اتجاه المجال المغناطيسي.

الشكل 3.

"التيار يأتي منا" - الصليب الموجود في منتصف الدائرة هو ريشة سهم تطير خارج مستوى الرسم، وحيث يظهر "التيار قادم إلينا" رأس سهم يطير من الخلف مستوى الورقة. على الأقل هذا هو تفسير هذه التسميات الواردة في دروس الفيزياء في المدرسة.

الشكل 4.

إذا طبقنا قاعدة الثقب على كل موصل، فبعد تحديد اتجاه المجال المغناطيسي في كل موصل، يمكننا أن نقول بثقة أن الموصلات التي لها نفس اتجاه التيار تنجذب، وتضاف مجالاتها المغناطيسية. الموصلات ذات التيارات ذات الاتجاهات المختلفة تتنافر مع بعضها البعض، ويتم تعويض مجالها المغناطيسي.

مغو

إذا تم تصنيع الموصل الحامل للتيار على شكل حلقة (منعطف)، فهو يمتلك خاصته أقطاب مغناطيسيةوالشمال والجنوب. لكن المجال المغناطيسي لدورة واحدة عادة ما يكون صغيرا. كثيراً أفضل النتائجويمكن تحقيق ذلك عن طريق لف السلك على شكل ملف. ويسمى هذا الجزء مغو أو مجرد مغو. في هذه الحالة، تتراكم المجالات المغناطيسية للمنعطفات الفردية، مما يعزز بعضها البعض.

الشكل 5.

يوضح الشكل 5 كيف يمكن الحصول على مجموع المجالات المغناطيسية للملف. ويبدو أن كل دورة يمكن تغذيتها من مصدرها الخاص، كما هو موضح في الشكل. 5.2، ولكن من الأسهل توصيل المنعطفات بشكل متسلسل (فقط قم بلفها بسلك واحد).

ومن الواضح تماما أن ما أكثردورات الملف، كلما كان مجاله المغناطيسي أقوى. يعتمد المجال المغناطيسي أيضًا على التيار عبر الملف. ولذلك، فمن المشروع تمامًا تقدير قدرة الملف على إنشاء مجال مغناطيسي عن طريق ضرب التيار عبر الملف (A) بعدد اللفات (W). هذه القيمة تسمى أمبير - المنعطفات.

الملف الأساسي

يمكن زيادة المجال المغناطيسي الناتج عن الملف بشكل كبير إذا تم إدخال نواة من مادة مغناطيسية حديدية داخل الملف. يوضح الشكل 6 جدولاً بالنفاذية المغناطيسية النسبية للمواد المختلفة.

على سبيل المثال، سيجعل الفولاذ المحول المجال المغناطيسي أقوى بحوالي 7.7.5 ألف مرة مما هو عليه في حالة عدم وجود قلب. بمعنى آخر، داخل القلب، سيعمل المجال المغناطيسي على تدوير الإبرة المغناطيسية بقوة 7000 مرة (لا يمكن تخيل ذلك إلا عقليًا).

الشكل 6.

في الجزء العلوي من الجدول توجد مواد مغناطيسية ومغناطيسية. يتم إعطاء النفاذية المغناطيسية النسبية نسبة إلى الفراغ. وبالتالي، فإن المواد البارامغناطيسية تقوي المجال المغناطيسي قليلاً، والمواد الديامغناطيسية تضعفه قليلاً. بشكل عام، هذه المواد ليس لها تأثير كبير على المجال المغناطيسي. على الرغم من أنه في الترددات العالية، يتم استخدام النوى النحاسية أو الألومنيوم أحيانًا لضبط الدوائر.

يوجد في أسفل الجدول مواد مغناطيسية تعمل على تحسين المجال المغناطيسي للملف الحامل للتيار بشكل كبير. على سبيل المثال، قلب المحول الفولاذي سيجعل المجال المغناطيسي أقوى بـ 7500 مرة بالضبط.

كيف وكيف يتم قياس المجال المغناطيسي

عندما كانت هناك حاجة إلى وحدات لقياس الكميات الكهربائية، تم اتخاذ شحنة الإلكترون كمعيار. من شحنة الإلكترون، تم تشكيل وحدة حقيقية وملموسة للغاية - الكولوم، وعلى أساسها تبين أن كل شيء بسيط: أمبير، فولت، أوم، جول، واط، فاراد.

ما الذي يمكن اعتباره نقطة انطلاق لقياس المجالات المغناطيسية؟ من الصعب جدًا ربط الإلكترون بطريقة ما بالمجال المغناطيسي. ولذلك فإن وحدة القياس في المغناطيسية هي الموصل الذي يمر من خلاله تيار مباشر قدره 1A.

السمة الرئيسية هي التوتر (H). يوضح القوة التي يعمل بها المجال المغناطيسي على موصل الاختبار المذكور أعلاه إذا حدث ذلك في الفراغ. يهدف الفراغ إلى استبعاد تأثير البيئة، وبالتالي فإن هذه الخاصية - التوتر تعتبر نقية تماما. وحدة التوتر هي أمبير لكل متر (a/m). يظهر هذا الجهد على مسافة 16 سم من الموصل الذي يحمل تيارًا قدره 1A.

تشير قوة المجال فقط إلى القدرة النظرية للمجال المغناطيسي. وتنعكس القدرة الحقيقية على الفعل في قيمة أخرى، وهي الحث المغناطيسي (B). هذا هو الذي يوضح القوة الحقيقية التي يعمل بها المجال المغناطيسي على موصل بتيار 1A.

الشكل 7.

إذا كان تيار 1A يتدفق في موصل بطول 1 متر، ويتم دفعه (جذبه) بقوة 1 نيوتن (102 جم)، فإنهم يقولون إن قيمة الحث المغناطيسي عند نقطة معينة هي بالضبط 1 تسلا.

الحث المغناطيسي هو كمية متجهة، بالإضافة إلى قيمته العددية، فإن له أيضًا اتجاهًا يتوافق دائمًا مع اتجاه إبرة الاختبار المغناطيسية في المجال المغناطيسي قيد الدراسة.

الشكل 8.

وحدة الحث المغناطيسي هي تسلا (TL)، على الرغم من أنه من الناحية العملية يتم استخدام وحدة غاوس الأصغر غالبًا: 1TL = 10000G. هل هو كثير أم قليل؟ يمكن أن يصل المجال المغناطيسي بالقرب من مغناطيس قوي إلى عدة تسلا، وبالقرب من إبرة البوصلة المغناطيسية لا يزيد عن 100 غاوس، ويبلغ المجال المغناطيسي للأرض بالقرب من السطح حوالي 0.01 غاوس وحتى أقل.

يميز ناقل الحث المغناطيسي B المجال المغناطيسي عند نقطة واحدة فقط في الفضاء. لتقييم تأثير المجال المغناطيسي في مساحة معينة، تم تقديم مفهوم آخر: التدفق المغناطيسي (Φ).

في الواقع، فهو يمثل عدد خطوط الحث المغناطيسي التي تمر عبر مساحة معينة، من خلال منطقة ما: Φ=B*S*cosα. يمكن تمثيل هذه الصورة على شكل قطرات مطر: خط واحد هو قطرة واحدة (B)، وكلها معًا هي التدفق المغناطيسي Φ. هذه هي الطريقة التي يتم بها توصيل خطوط الطاقة المغناطيسية للملفات الفردية بالتدفق المشترك.

الشكل 9.

في نظام SI، وحدة التدفق المغناطيسي هي Weber (Wb)، ويحدث هذا التدفق عندما يعمل تحريض 1 تسلا على مساحة 1 متر مربع.

عادةً ما يمر التدفق المغناطيسي في الأجهزة المختلفة (المحركات والمحولات وما إلى ذلك) عبر مسار معين يسمى الدائرة المغناطيسية أو مجرد دائرة مغناطيسية. إذا كانت الدائرة المغناطيسية مغلقة (قلب المحول الحلقي)، فإن مقاومتها تكون منخفضة، ويمر التدفق المغناطيسي دون عوائق ويتركز داخل القلب. يوضح الشكل أدناه أمثلة على ملفات ذات دوائر مغناطيسية مغلقة ومفتوحة.

الشكل 10.

ولكن يمكن نشر اللب وسحب القطعة منه لإنشاء فجوة مغناطيسية. سيؤدي هذا إلى زيادة المقاومة المغناطيسية الإجمالية للدائرة، وبالتالي تقليل التدفق المغناطيسي، وبشكل عام سينخفض ​​الحث في القلب بأكمله. إنه مثل لحام مقاومة كبيرة على التوالي في دائرة كهربائية.

الشكل 11.

إذا تم سد الفجوة الناتجة بقطعة من الفولاذ، فقد تم توصيل قسم إضافي ذو مقاومة مغناطيسية أقل بالتوازي مع الفجوة، مما سيؤدي إلى استعادة التدفق المغناطيسي المضطرب. هذا يشبه إلى حد كبير التحويلة في الدوائر الكهربائية. وبالمناسبة، هناك أيضًا قانون للدائرة المغناطيسية، وهو ما يسمى بقانون أوم للدائرة المغناطيسية.

الشكل 12.

الجزء الرئيسي من التدفق المغناطيسي سوف يمر عبر التحويلة المغناطيسية. يتم استخدام هذه الظاهرة في التسجيل المغناطيسي لإشارات الصوت أو الفيديو: تغطي الطبقة المغناطيسية للشريط الفجوة الموجودة في قلب الرؤوس المغناطيسية، ويتم إغلاق التدفق المغناطيسي بالكامل من خلال الشريط.

يمكن تحديد اتجاه التدفق المغناطيسي الناتج عن الملف باستخدام قاعدة اليد اليمنى: إذا كانت أربعة أصابع ممدودة تشير إلى اتجاه التيار في الملف، فإن الإبهام سيشير إلى اتجاه الخطوط المغناطيسية، كما هو موضح في الشكل 13.

الشكل 13.

من المقبول عمومًا أن الخطوط المغناطيسية تخرج من القطب الشمالي وتدخل الجنوب. ولذلك فإن الإبهام في هذه الحالة يشير إلى موقع القطب الجنوبي. يمكنك التحقق من صحة ذلك مرة أخرى باستخدام إبرة البوصلة.

كيف يعمل المحرك الكهربائي؟

من المعروف أن الكهرباء يمكنها توليد الضوء والحرارة والمشاركة في العمليات الكهروكيميائية. بعد التعريف بأساسيات المغناطيسية، يمكنك التحدث عن كيفية عمل المحركات الكهربائية.

يمكن أن تكون المحركات الكهربائية ذات تصميمات وقوة ومبادئ تشغيل مختلفة تمامًا: على سبيل المثال، التيار المباشر والمتناوب، أو السائر أو عاكس التيار. ولكن مع كل مجموعة متنوعة من التصاميم، يعتمد مبدأ التشغيل على تفاعل المجالات المغناطيسية للدوار والجزء الثابت.

لإنتاج هذه المجالات المغناطيسية، يتم تمرير التيار عبر اللفات. كلما زاد التيار وزاد الحث المغناطيسي للمجال المغناطيسي الخارجي، زادت قوة المحرك. تُستخدم النوى المغناطيسية لتعزيز هذا المجال، ولهذا السبب تحتوي المحركات الكهربائية على الكثير من الأجزاء الفولاذية. تستخدم بعض نماذج محركات التيار المستمر مغناطيسًا دائمًا.

الشكل 14.

هنا يمكن القول أن كل شيء واضح وبسيط: لقد مررنا تيارًا عبر سلك وحصلنا على مجال مغناطيسي. يؤدي التفاعل مع مجال مغناطيسي آخر إلى تحرك هذا الموصل والقيام أيضًا بعمل ميكانيكي.

يمكن تحديد اتجاه الدوران من خلال قاعدة اليد اليسرى. إذا كانت أربعة أصابع ممتدة تشير إلى اتجاه التيار في الموصل، ودخلت الخطوط المغناطيسية في راحة اليد، فإن الإبهام المنحني سيشير إلى اتجاه دفع الموصل للخارج في المجال المغناطيسي.