El campo magnético y sus parámetros, circuitos magnéticos

Bajo el término «campo magnético» se suele entender un determinado espacio energético en el que se manifiestan las fuerzas de interacción magnética. Se refieren a:

• sustancias separadas: ferrimagnetos (metales, principalmente hierro fundido, hierro y sus aleaciones) y su clase de ferritas, independientemente del estado;

• cargas de electricidad en movimiento.

Se llaman cuerpos físicos que tienen un momento magnético común de electrones u otras partículas de imanes permanentes... Su interacción se muestra en la foto. líneas de campo magnético.

Se forman después de colocar un imán permanente en la parte posterior de una hoja de cartón con una capa uniforme de limaduras de hierro. La imagen muestra una marca clara de los polos norte (N) y sur (S) con la dirección de las líneas de campo en relación con su orientación: la salida del polo norte y la entrada al polo sur.

Cómo se crea un campo magnético

Las fuentes del campo magnético son:

• magnetos permanentes;

• cargos móviles;

• campo eléctrico variable en el tiempo.

Todos los niños de kindergarten están familiarizados con la acción de los imanes permanentes.Después de todo, ya tenía que esculpir imágenes-imanes, tomados de paquetes de todo tipo de golosinas, en el refrigerador.

Las cargas eléctricas en movimiento suelen tener una energía de campo magnético significativamente mayor que magnetos permanentes… También se denota por líneas de fuerza. Analicemos las reglas para su dibujo para un cable recto con corriente I.

La línea del campo magnético se traza en un plano perpendicular al movimiento de la corriente, de modo que en cada uno de sus puntos la fuerza que actúa sobre el polo norte de la aguja magnética se dirige tangencialmente a esta línea. Esto crea círculos concéntricos alrededor de la carga en movimiento.

La dirección de estas fuerzas está determinada por la conocida regla del tornillo o del tornillo de la mano derecha.

regla de la barrena

Es necesario colocar el gimbal coaxial con el vector de corriente y girar la manija para que el movimiento de avance del gimbal coincida con su dirección. Luego, la orientación de las líneas del campo magnético se indicará girando la manija.

En un conductor anular, el movimiento de rotación del mango coincide con la dirección de la corriente y el movimiento de traslación indica la orientación de la inducción.

Las líneas de campo magnético siempre salen del Polo Norte y entran en el Polo Sur. Continúan dentro del imán y nunca se abren.

Ver aquí para más detalles: Cómo funciona la regla del cardán en ingeniería eléctrica

Reglas de interacción de los campos magnéticos.

Los campos magnéticos de diferentes fuentes se suman para formar el campo resultante.

En este caso, los imanes con polos opuestos (N — S) se atraen entre sí, y con los mismos nombres (N — N, S — S) — se repelen entre sí.Las fuerzas de interacción entre los polos dependen de la distancia entre ellos. Cuanto más cerca se desplazan los polos, más fuerza se genera.

Características básicas del campo magnético

Incluyen:

• vector de inducción magnética (V);

• flujo magnético (F);

• enlace de flujo (Ψ).

La intensidad o fuerza del impacto del campo se estima por el vector de valor de la inducción magnética... Se determina por el valor de la fuerza «F» creada por el paso de la corriente «I» a través de un cable de longitud «l ». V= F / (yo ∙ l)

La unidad de medida de la inducción magnética en el sistema SI es Tesla (en memoria del físico que estudió estos fenómenos y los describió usando métodos matemáticos). En la literatura técnica rusa, se designa como "T", y en la documentación internacional, se adopta el símbolo "T".

1 T es la inducción de un flujo magnético uniforme que actúa con una fuerza de 1 newton por cada metro de longitud sobre un alambre recto perpendicular a la dirección del campo cuando pasa una corriente de 1 ampere a través de ese alambre.

1T = 1 ∙ norte / (A ∙ metro)

Dirección del vector V determinada por la regla de la mano izquierda.

Si coloca la palma de su mano izquierda en un campo magnético de modo que las líneas de fuerza del Polo Norte entren en la palma en ángulo recto y coloque cuatro dedos en la dirección de la corriente en el cable, entonces el pulgar que sobresale indicará el dirección de la fuerza que actúa sobre ese alambre.

En el caso de que el conductor con corriente eléctrica no esté situado en ángulo recto con las líneas del campo magnético, la fuerza que actúa sobre él será proporcional al valor de la corriente que circula y la componente de la proyección de la longitud del conductor con una corriente en un plano ubicado en una dirección perpendicular.

La fuerza que actúa sobre una corriente eléctrica no depende de los materiales de los que está hecho el conductor y su área de sección transversal. Incluso si este cable no existe en absoluto y las cargas en movimiento comienzan a moverse en un entorno diferente entre los polos magnéticos, esta fuerza no cambiará de ninguna manera.

Si dentro del campo magnético en todos los puntos el vector V tiene la misma dirección y magnitud, entonces dicho campo se considera uniforme.

Cualquier ambiente con propiedades magnéticas, afecta el valor del vector de inducción V.

Flujo magnético (F)

Si consideramos el paso de la inducción magnética a través de una cierta región S, entonces la inducción limitada a sus límites se denominará flujo magnético.

Cuando la región está inclinada en algún ángulo α con respecto a la dirección de la inducción magnética, el flujo magnético disminuye con el coseno del ángulo de inclinación de la región. Su valor máximo se crea cuando el área es perpendicular a su inducción penetrante. Ф = В S

La unidad de medida del flujo magnético es 1 weber, determinada por el paso de una inducción de 1 tesla por un área de 1 metro cuadrado.

Conexión de transmisión

Este término se utiliza para obtener la cantidad total de flujo magnético generado por un cierto número de conductores de corriente ubicados entre los polos de un imán.

Para el caso en que la misma corriente I pasa a través del devanado de la bobina con el número de vueltas n, entonces el flujo magnético total (conectado) de todas las vueltas se denomina enlace de flujo Ψ.

Ψ = n Ф… La unidad de medida de caudal es 1 weber.

Cómo se forma un campo magnético a partir de una corriente eléctrica alterna

El campo electromagnético que interactúa con cargas eléctricas y cuerpos con momentos magnéticos es una combinación de dos campos:

• eléctrico;

• magnético.

Están interconectados, son una combinación entre sí, y cuando uno cambia con el tiempo, ocurren ciertas desviaciones en el otro. Por ejemplo, al crear un campo eléctrico sinusoidal alterno en un generador trifásico, el mismo campo magnético se forma simultáneamente con las características de armónicos alternos similares.

Propiedades magnéticas de las sustancias.

En relación con la interacción con un campo magnético externo, las sustancias se dividen en:

• antiferromagnetos con momentos magnéticos equilibrados, por lo que se crea un grado muy pequeño de magnetización del cuerpo;

• diaimanes con la propiedad de magnetizar el campo interno contra la acción del externo. Cuando no hay campo externo, entonces sus propiedades magnéticas no se manifiestan;

• paraimanes con la propiedad de magnetizar el campo interno en la dirección de la acción externa, que tienen un pequeño grado magnetismo;

• propiedades ferromagnéticas sin un campo externo aplicado a temperaturas por debajo del punto de Curie;

• ferriimanes con momentos magnéticos desequilibrados en magnitud y dirección.

Todas estas propiedades de las sustancias han encontrado diversas aplicaciones en las tecnologías modernas.

circuitos magnéticos

Con este término se denomina un conjunto de diferentes materiales magnéticos por los que pasa un flujo magnético, son análogos a los circuitos eléctricos y se describen mediante las leyes matemáticas correspondientes (corriente total, Ohm, Kirchhoff, etc.). Mirar - Leyes básicas de la ingeniería eléctrica..

Basado cálculos de circuitos magnéticos todos los transformadores, inductores, máquinas eléctricas y muchos otros dispositivos están funcionando.

Por ejemplo, en un electroimán en funcionamiento, el flujo magnético pasa a través de un circuito magnético hecho de aceros ferromagnéticos y aire con propiedades no ferromagnéticas pronunciadas. La combinación de estos elementos constituye el circuito magnético.

La mayoría de los dispositivos eléctricos tienen circuitos magnéticos en su diseño. Lea más sobre esto en este artículo: Circuitos magnéticos de dispositivos eléctricos.

Lea también sobre este tema: Ejemplos de cálculos de circuitos magnéticos