電磁是電流流過簡單導體(如電線或電纜)時產生的力。
周圍產生一個小磁場具有該磁場方向的導體,其“北極”和“南極”由流過導體的電流方向決定。
磁性播放在電氣和電子工程中發揮重要作用,因為如果不存在磁力,如果沒有繼電器,螺線管,電感器,扼流圈,線圈,揚聲器,電動機,發電機,變壓器和電表等組件,就不會起作用。
然后,當電流流過電線時,每個線圈都會產生電磁效應。但在我們更詳細地研究磁性,特別是電磁學之前,我們需要回憶一下磁體和磁力如何工作的物理課程。
磁性的本質
磁鐵可以以磁性礦石的形式存在于自然狀態,其中兩種主要類型是磁鐵礦,也稱為“氧化鐵”,(FE) 3 O 4 )和Lodestone,也稱為“龍頭石”。如果這兩個天然磁鐵懸掛在一根弦上,它們將占據與地球磁場總是指向北方的位置。
這種效果的一個很好的例子就是指南針。對于大多數實際應用,這些天然存在的磁體可以忽略不計,因為它們的磁性非常低,因為現在人造磁鐵可以生產出許多不同的形狀,尺寸和磁場強度。
基本上有兩種磁性形式,“永磁體”和“臨時磁體”,其使用類型取決于其應用。有許多不同類型的材料可用于制造鐵,鎳,鎳合金,鉻和鈷等磁鐵,并且在其天然狀態下,這些元素中的一些元素如鎳和鈷本身的磁量非常差。
然而,當與其他材料(如過氧化鐵或鋁)混合或“合金化”時,它們會變成非常強的磁鐵,產生不尋常的名稱,如“alcomax”,“hycomax”,“alni”和“alnico”。
處于非磁性狀態的磁性材料具有松散磁鏈形式的分子結構或以隨機圖案松散排列的單個微小磁體。這種類型的布置的整體效果導致零或非常弱的磁性,因為每個分子磁體的這種偶然排列傾向于中和其鄰居。
當材料磁化時這個隨機分子的排列發生變化,微小的未對準和隨機分子磁體以這樣的方式“排列”,即它們產生一系列磁性排列。鐵磁材料分子排列的這種觀點被稱為Weber's Theory,并在下面說明。
一塊鐵和磁鐵的磁分子排列
韋伯的理論基于這樣一個事實:由于原子電子的旋轉作用,所有原子都具有磁性。原子組連接在一起,使得它們的磁場都在相同的方向上旋轉。磁性材料由原子周圍分子水平的微小磁體組成,磁化材料的大部分微小磁體在一個方向上排列,只在一個方向上產生一個北極,在另一個方向產生一個南極。同樣,具有指向所有方向的微小分子磁體的材料將使其分子磁體被其相鄰磁體中和,從而中和任何磁效應。這些分子磁體區域被稱為“域”。
任何磁性材料本身都會產生磁場,這取決于軌道和旋轉電子所建立的材料中磁疇的排列程度。這種對齊程度可以通過稱為磁化的量來確定, M 。
在非磁化材料中, M = 0 ,但是一旦磁場被移除,一些域仍保持在材料中的小區域上對齊。對材料施加磁化力的作用是使一些區域對齊以產生非零磁化值。
一旦磁力消除,材料內的磁性將保持不變或根據使用的磁性材料快速衰減。材料保持其磁性的這種能力被稱為保持性。
保持其磁性所需的材料將具有相當高的保持性,因此用于制造永磁體雖然那些需要快速失去磁性的材料,如用于繼電器和螺線管的軟鐵芯,其保持性非常低。
磁通
所有磁鐵,無論其形狀如何,有兩個叫做磁極的區域,在磁路中和磁路周圍都有磁性,在它周圍產生一系列有組織和平衡的無形通量線。這些磁通線統稱為磁鐵的“磁場”。這些磁場的形狀在某些部分比其它部分更強烈,磁體具有最大磁性的區域被稱為“磁極”。在磁鐵的每一端都是一根磁極。
肉眼看不到這些磁通線(稱為矢量場),但可以通過使用撒在板上的鐵填料在視覺上看到它們。紙張或使用小指南針來追蹤它們。磁極總是成對出現,磁體總是有一個區域稱為北極,并且總是存在一個相反的區域,稱為南極。
磁場總是在視覺上顯示為力線,在材料的每一端都給出一個明確的極點,其中磁通線更密集和集中。構成顯示方向和強度的磁場的線稱為力線或更常見的“磁通量”,并給出希臘符號 Phi ( Φ)如下所示。
來自條形磁鐵磁場的力線
如上所示,磁通線靠近磁極的磁場最強,磁通線間距更近。磁通量流的一般方向是從北( N )到 South ( S )極點。另外,這些磁力線形成閉環,其留在磁鐵的北極并進入南極。磁極總是成對的。
然而,磁通量實際上并不從北極流到南極或在任何地方流動,因為磁通量是存在磁力的磁體周圍的靜態區域。換句話說,磁通量不流動或移動它就在那里并且不受重力的影響。在繪制力線時會出現一些重要事實:
力線從不交叉。
力線 CONTINUOUS 。
力線總是在磁鐵周圍形成單獨的 CLOSED LOOPS 。
力線從北到南有明確的 DIRECTION 。
靠近的力線表示 STRONG 磁場。
相距較遠的力線表示 WEAK 磁場。
磁力吸引并像電力一樣排斥,當兩條力線靠近時,兩個磁場之間的相互作用會導致兩種情況之一:
1。 - 當相鄰的極點相同時(北 - 北或南 - 南),它們相互 。
2. - 當adjac它們彼此相距不同,(南北或南北)。
這種效果很容易通過著名的表達來記住“相反的吸引力“和磁場的這種相互作用可以很容易地使用鐵填充來證明磁鐵周圍的力線。對桿的各種組合的磁場的影響如同極點排斥和不同的極點吸引可以在下面看到。
像磁場一樣的磁場
當用羅盤繪制磁場線時,可以看到力線產生的方式是在每一端給出一個明確的極點磁力線離開北極并重新進入南極的磁鐵。通過加熱或敲擊磁性材料可以破壞磁性,但是不能通過簡單地將磁鐵分成兩塊來破壞或隔離磁性。
因此,如果你拿一塊普通的條形磁鐵并將它分成兩塊,你就是沒有磁鐵的兩半,而是每個碎片都會以某種方式擁有自己的北極和南極。如果你把其中一塊再把它分成兩塊,那么每個小塊都會有一個北極和一個南極等等。無論磁鐵的碎片多小,每一塊都會有一根北極和一根南極,瘋狂!
然后,為了讓我們在電子或電子計算中利用磁力,有必要確定磁力的各個方面。
磁力的大小
我們現在知道,磁力線周圍的磁力線或更常見的磁通量是希臘符號, Phi ,(Φ),磁通量單位為在Wilhelm Eduard Weber之后, Weber ,( Wb )。但是,給定單位面積內的力線數稱為“通量密度”,因為通量(Φ)是以( Wb )和面積( A )以平方米為單位( m 2 ),因此在 Webers / Meter 2 中測量通量密度或( Wb / m 2 )并給出符號 B 。
但是,在引用時對于磁通量密度,磁通密度以Nikola Tesla后的特斯拉為單位,因此一個 Wb / m 2 等于1特斯拉, 1Wb / m 2 = 1T 。通量密度與力線成正比,與面積成反比,因此我們可以將通量密度定義為:
磁通密度
磁通密度的符號是 B ,磁通密度的單位是特斯拉, T 。
重要的是要記住,磁通密度的所有計算都以相同的單位進行,例如,網絡中的通量,區域特斯拉中的m2和磁通密度。
磁性實施例No1
圓形磁棒中存在的助焊劑量在0.013織網上測量。如果材料的直徑為12cm,則計算磁通密度。
磁性材料的橫截面積以m2表示:
磁通量為0.013網絡,因此磁通密度可按下式計算:
因此磁通密度計算為1.15特斯拉。
當處理電路中的磁性時,必須記住一個特斯拉是磁場的密度,如載有1安培且與磁場成直角的導體在其上經受一個牛頓米長的力,這將在下一個關于電磁學的教程中得到證明。
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