Intensidad del campo magnético. Fuerza de magnetización

Siempre hay una corriente eléctrica alrededor de un alambre o bobina. campo magnético… El campo magnético de un imán permanente es causado por el movimiento de electrones en sus órbitas en el átomo.

Un campo magnético se caracteriza por su fuerza. La fuerza H del campo magnético es similar a la fuerza mecánica. Es una cantidad vectorial, es decir, tiene magnitud y dirección.

El campo magnético, es decir, el espacio alrededor del imán, se puede representar lleno de líneas magnéticas, que se considera que salen del polo norte del imán y entran en el polo sur (Fig. 1). Las tangentes a la línea magnética indican la dirección de la fuerza del campo magnético.

El campo magnético es más fuerte donde las líneas magnéticas son más densas (en los polos de un imán o dentro de una bobina portadora de corriente).

Cuanto mayor sea la corriente I y el número de vueltas ω de la bobina, mayor será el campo magnético cerca del cable (o dentro de la bobina).

La fuerza del campo magnético H en cualquier punto del espacio es mayor cuanto mayor es el producto ∙ ω y menor es la longitud de la línea magnética:

H = (yo ∙ ω) / l.

De la ecuación se deduce que la unidad para medir la fuerza del campo magnético es el amperio por metro (A/m).

Para cada línea magnética en un campo uniforme dado, los productos H1 ∙ l1 = H2 ∙ l2 = … = H ∙ l = I ∙ ω son iguales (Fig. 1).

Arroz. 1.

El producto H ∙ l en los circuitos magnéticos es similar al voltaje en los circuitos eléctricos y se denomina voltaje magnético, y tomado a lo largo de toda la longitud de la línea de inducción magnética se denomina fuerza de magnetización (ns) Fm: Fm = H ∙ l = yo ∙ ω.

La fuerza de magnetización Fm se mide en amperios, pero en la práctica técnica, en lugar del nombre amperio, se usa el nombre amperio-vuelta, lo que enfatiza que Fm es proporcional a la corriente y al número de vueltas.

Para una bobina cilíndrica sin núcleo, cuya longitud es mucho mayor que su diámetro (l≫d), el campo magnético dentro de la bobina se puede considerar uniforme, es decir con la misma intensidad de campo magnético H en todo el espacio interno de la bobina (Fig. 1). Dado que el campo magnético fuera de dicha bobina es mucho más débil que dentro de ella, el campo magnético externo puede despreciarse y en el cálculo se supone que n. La bobina c es igual al producto de la intensidad del campo dentro de la bobina por la longitud de la bobina.

La polaridad del campo magnético del cable y la bobina de corriente está determinada por la regla del cardán. Si el movimiento hacia adelante del cardán coincide con la dirección de la corriente, entonces la dirección de rotación del mango del cardán indicará la dirección de las líneas magnéticas.

Ejemplos de

1. Una corriente de 3 A fluye a través de una bobina de 2000 vueltas. ¿Qué es n. v. bobinas?

Fm = I ∙ ω = 3 ∙ 2000 = 6000 A. La fuerza de magnetización de la bobina es de 6000 amperios-vueltas.

2. Una bobina de 2500 vueltas debe tener n. p.10000 A. ¿Qué corriente debe circular por él?

yo = Fm / ω = (yo ∙ ω) / ω = 10000/2500 = 4 A.

3.A través de la bobina fluye una corriente I = 2 A. ¿Cuántas vueltas debe haber en la bobina para proporcionar n? pueblo 8000 A?

ω = Fm / I = (I ∙ ω) / I = 8000/2 = 4000 vueltas.

4. En el interior de una bobina de 10 cm de largo con 100 vueltas, es necesario asegurar la fuerza del campo magnético H = 4000 A/m. ¿Cuánta corriente debe llevar la bobina?

La fuerza magnetizante de la bobina es Fm = H ∙ l = I ∙ ω. Por tanto, 4000 A/m ∙ 0,1 m = I ∙ 100; Yo = 400/100 = 4 A.

5. El diámetro de la bobina (solenoide) es D = 20 mm y su longitud es l = 10 cm La bobina está enrollada a partir de un alambre de cobre con un diámetro de d = 0,4 mm. ¿Cuál es la intensidad del campo magnético dentro de la bobina si se enciende a 4,5 V?

El número de vueltas sin tener en cuenta el espesor del aislamiento ω = l∶d = 100∶0.4 = 250 vueltas.

Longitud del bucle π ∙ d = 3,14 ∙ 0,02 m = 0,0628 m.

Longitud de bobina l1 = 250 ∙ 0,0628 m = 15,7 m.

La resistencia activa de la bobina r = ρ ∙ l1 / S = 0,0175 ∙ (4 ∙ 15,7) / (3,14 ∙ 0,16) = 2,2 ohmios.

Corriente I = U / r = 4,5 / 2,2 = 2,045 A ≈2 A.

La fuerza del campo magnético dentro de la bobina H = (I ∙ ω) / l = (2 ∙ 250) / 0.1 = 5000 A / m.

6. Determine la fuerza del campo magnético a una distancia de 1, 2, 5 cm del cable recto a través del cual fluye la corriente I = 100 A.

Usemos la fórmula H ∙ l = I ∙ ω.

Para un alambre recto ω = 1 y l = 2 ∙ π ∙ r,

de donde H = I / (2 ∙ π ∙ r).

H1 = 100 / (2 ∙ 3,14 ∙ 0,01) = 1590 A/m; H2 = 795 A/m2; H3 = 318 A/m.