Sobre el campo magnético, solenoides y electroimanes
campo magnético de la corriente eléctrica
El campo magnético no solo es creado por medios naturales o artificiales. magnetos permanentes, sino también un conductor si por él pasa una corriente eléctrica. Por lo tanto, existe una conexión entre los fenómenos magnéticos y eléctricos.
No es difícil asegurarse de que se forme un campo magnético alrededor del cable a través del cual fluye la corriente. Coloque un cable recto sobre la aguja magnética móvil paralela a él y pase una corriente eléctrica a través de él. La flecha tomará una posición perpendicular al cable.
¿Qué fuerzas podrían hacer que la aguja magnética gire? Obviamente, la fuerza del campo magnético creado alrededor del cable. Desconecte la alimentación y la aguja magnética volverá a su posición normal. Esto sugiere que cuando se apaga la corriente, el campo magnético del cable también desaparece.
Por lo tanto, la corriente eléctrica que pasa por el cable crea un campo magnético. Para averiguar en qué dirección se desviará la aguja magnética, aplique la regla de la mano derecha.Si coloca su mano derecha sobre el cable, con la palma hacia abajo, de modo que la dirección de la corriente coincida con la dirección de los dedos, entonces el pulgar doblado mostrará la dirección de desviación del polo norte de la aguja magnética colocada debajo del cable. . Usando esta regla y conociendo la polaridad de la flecha, también puedes determinar la dirección de la corriente en el cable.
Un campo ígneo de alambre rectilíneo tiene la forma de círculos concéntricos. Si coloca su mano derecha sobre el cable, con la palma hacia abajo, de modo que la corriente fluya desde los dedos, entonces el pulgar doblado apuntará hacia el polo norte de la aguja magnética.Este campo se llama campo magnético circular.
La dirección de las líneas de fuerza del campo circular depende de direcciones de la corriente electrica en el conductor y está determinada por la llamada regla cardán. Si el cardán se tuerce mentalmente en la dirección de la corriente, entonces la dirección de rotación de su mango coincidirá con la dirección de las líneas del campo magnético. Aplicando esta regla, puede averiguar la dirección de la corriente en el cable si conoce la dirección de las líneas de campo del campo creado por esa corriente.
Volviendo al experimento de la aguja magnética, puedes asegurarte de que siempre esté posicionada con su extremo norte en la dirección de las líneas del campo magnético.
Así, surge un campo magnético alrededor de un alambre recto a través del cual pasa una corriente eléctrica. Tiene la forma de círculos concéntricos y se llama campo magnético circular.
Suelas etc campo magnético solenoide
Un campo magnético surge alrededor de cualquier cable, independientemente de su forma, siempre que fluya una corriente eléctrica a través del cable.
V ingeniería eléctrica de la que nos ocupamos diferentes tipos de bobinasque consiste en un número de vueltas.Para investigar el campo magnético de la bobina de interés, primero consideremos qué forma tiene el campo magnético de una vuelta.
Imagine una bobina de alambre grueso que atraviesa un trozo de cartón y se conecta a una fuente de energía. Cuando una corriente eléctrica pasa a través de la bobina, se forma un campo magnético circular alrededor de cada parte individual de la bobina. Según la regla del «gimbal», es fácil determinar que las líneas de campo magnético dentro del bucle tienen la misma dirección (hacia nosotros o alejándose de nosotros, dependiendo de la dirección de la corriente en el bucle) y salen por un lado del bucle y entrar desde el otro lado Una serie de tales bobinas, en forma de espiral, es el llamado solenoide (bobina).
Se forma un campo magnético alrededor del solenoide cuando la corriente pasa a través de él. Se obtiene como resultado de sumar los campos magnéticos de cada espira y en forma se asemeja al campo magnético de un imán rectilíneo. Las líneas del campo magnético del solenoide, como con un imán rectilíneo, salen de un extremo del solenoide y regresan al otro. Dentro del solenoide tienen la misma dirección. Por lo tanto, los extremos del solenoide están polarizados. El extremo por donde salen las líneas eléctricas es el Polo Norte del solenoide, y el extremo por donde entran las líneas eléctricas es su Polo Sur.
Los polos de los solenoides se pueden determinar mediante la regla de la mano derecha, pero para ello es necesario conocer la dirección de la corriente en sus giros. Si coloca su mano derecha sobre el solenoide, con la palma hacia abajo, de modo que la corriente fluya desde los dedos, entonces el pulgar doblado apuntará hacia el polo norte del solenoide... De esta regla se deduce que la polaridad del solenoide depende en la dirección de la corriente en él.Esto es fácil de comprobar en la práctica acercando una aguja magnética a uno de los polos del solenoide y luego cambiando la dirección de la corriente en el solenoide. La flecha girará inmediatamente 180 °, es decir, mostrará que los polos del solenoide han cambiado.
El solenoide tiene la capacidad de sacar los pulmones de objetos dudosos. Si se coloca una barra de acero dentro del solenoide, después de un tiempo, bajo la influencia del campo magnético del solenoide, la barra se magnetizará. Este método se utiliza en la producción. magnetos permanentes.
electroimanes
Electroimán es una bobina (solenoide) con un núcleo de hierro colocado en su interior. Las formas y tamaños de los electroimanes son diferentes, pero la estructura general de todos ellos es la misma.
La bobina de un electroimán es un marco hecho con mayor frecuencia de cartón prensado o fibra y tiene diferentes formas según el propósito del electroimán. Un cable con aislamiento de cobre se enrolla en el marco en varias capas: la bobina del electroimán. Tiene un número diferente de vueltas y está hecho de alambre de diferentes diámetros, dependiendo del propósito del electroimán.
Para proteger el aislamiento de la bobina de daños mecánicos, la bobina se cubre con una o más capas de papel u otro material aislante. El comienzo y el final del devanado se sacan y se conectan a los terminales de salida fijados en el marco o a cables flexibles con orejas en los extremos.
La bobina del electroimán está montada sobre un núcleo de hierro dulce recocido o aleaciones de hierro con silicio, níquel, etc. Esta plancha tiene el menor residuo. magnetismo... Los núcleos suelen estar hechos de láminas delgadas, aisladas entre sí.Las formas del núcleo pueden ser diferentes, dependiendo del propósito del electroimán.
Si una corriente eléctrica pasa a través de la bobina de un electroimán, se forma un campo magnético alrededor de la bobina, que magnetiza el núcleo. Dado que el núcleo está hecho de hierro dulce, se magnetizará inmediatamente. Si luego apaga la corriente, las propiedades magnéticas del núcleo también desaparecerán rápidamente y dejará de ser un imán. Los polos de un electroimán, como un solenoide, están determinados por la regla de la mano derecha. Si en la bobina del electroimán andgmEat dirección actual, entonces la polaridad del electroimán cambiará en consecuencia.
La acción de un electroimán es similar a la de un imán permanente. Sin embargo, hay una gran diferencia entre los dos. Un imán permanente siempre es magnético y un electroimán, solo cuando una corriente eléctrica pasa a través de su bobina.
Además, la fuerza de atracción del imán permanente no cambia, ya que el flujo magnético de un imán permanente no cambia. La fuerza de atracción de un electroimán no es constante, un mismo electroimán puede tener distinta gravedad. La fuerza de atracción de cualquier imán depende de la magnitud de su flujo magnético.
La atracción de un electroimán de limo, y por lo tanto su flujo magnético, depende de la magnitud de la corriente que pasa a través de la bobina de este electroimán. Cuanto mayor es la corriente, mayor es la fuerza de atracción del electroimán y, a la inversa, cuanto menor es la corriente en la bobina del electroimán, menos fuerza atrae hacia sí los cuerpos magnéticos.
Pero para electroimanes de diferente diseño y tamaño, la fuerza de su atracción depende no solo de la magnitud de la corriente en la bobina.Si, por ejemplo, tomamos dos electroimanes del mismo dispositivo y tamaño, pero uno con un pequeño número de bobinas y el otro con un número mucho mayor, entonces es fácil ver que a la misma corriente la fuerza de atracción de este último será mucho mayor. En efecto, cuanto mayor es el número de bobinas, mayor, a una corriente dada, el campo magnético creado alrededor de esa bobina, ya que consiste en los campos magnéticos de cada vuelta. Esto significa que el flujo magnético del electroimán y, en consecuencia, la fuerza de su atracción será mayor cuanto mayor sea el número de vueltas de la bobina.
Hay otra razón que afecta la magnitud del flujo magnético de un electroimán. Esta es la cualidad de su circuito magnético. Un circuito magnético es el camino a lo largo del cual se cierra el flujo magnético. El circuito magnético tiene una cierta resistencia magnética... La resistencia magnética depende de la permeabilidad magnética del medio a través del cual pasa el flujo magnético. Cuanto mayor es la permeabilidad magnética de este medio, menor es su resistencia magnética.
Dado que la permeabilidad magnética de los cuerpos ferromagnéticos (hierro, acero) es muchas veces mayor que la permeabilidad magnética del aire, es más rentable fabricar electroimanes para que su circuito magnético no contenga secciones de aire. El producto de la fuerza de la corriente y el número de vueltas de la bobina del electroimán se llama fuerza magnetomotriz... La fuerza magnetomotriz se mide por el número de amperios-vueltas.
Por ejemplo, una corriente de 50 mA fluye a través de la bobina de un electroimán con 1200 vueltas. Fuerza magnetomotriz de tal electroimán igual a 0,05 NS 1200 = 60 amperios.
La acción de la fuerza magnetomotriz es similar a la acción de la fuerza electromotriz en un circuito eléctrico. Así como EMF es la causa de la corriente eléctrica, la fuerza magnetomotriz crea un flujo magnético en un electroimán. Así como en un circuito eléctrico, a medida que aumenta la FEM, aumenta el valor de la corriente, en un circuito magnético, a medida que aumenta la fuerza magnetomotriz, aumenta el flujo magnético.
Acción de resistencia magnética similar a la acción de la resistencia del circuito eléctrico. Así como cuando aumenta la resistencia de un circuito eléctrico, la corriente disminuye, así en un circuito magnético, un aumento en la resistencia magnética provoca una disminución en el flujo magnético.
La dependencia del flujo magnético de un electroimán de la fuerza magnetomotriz y su resistencia magnética se puede expresar mediante una fórmula similar a la fórmula de la ley de Ohm: fuerza magnetomotriz = (flujo magnético/reluctancia)
El flujo magnético es igual a la fuerza magnetomotriz dividida por la reluctancia.
El número de vueltas de la bobina y la resistencia magnética de cada electroimán es un valor constante. Por lo tanto, el flujo magnético de un electroimán dado cambia solo con un cambio en la corriente que fluye a través de la bobina. Dado que la fuerza de atracción de un electroimán está determinada por su flujo magnético, para aumentar (o disminuir) la fuerza de atracción de un electroimán, es necesario aumentar (o disminuir) la corriente en su bobina en consecuencia.
electroimán polarizado
Un electroimán polarizado es el acoplamiento de un imán permanente a un electroimán. Está dispuesto de esta manera: las llamadas extensiones de los polos de hierro dulce se unen a los polos del imán permanente.Cada polo sirve como un núcleo electromagnético, sobre él se coloca una bobina con una bobina. Ambas bobinas están conectadas en serie.
Dado que las extensiones de los polos están conectadas directamente a los polos de un imán permanente, tienen propiedades magnéticas incluso en ausencia de corriente en las bobinas; al mismo tiempo, su fuerza de atracción no cambia y está determinada por el flujo magnético de un imán permanente.
La acción de un electroimán polarizado es que a medida que la corriente fluye a través de sus bobinas, la fuerza de atracción de sus polos aumenta o disminuye dependiendo de la magnitud y dirección de la corriente en las bobinas. Esta propiedad de un electroimán polarizado se basa en la acción relé polarizado electromagnético y otros dispositivos eléctricos.
La acción de un campo magnético sobre un conductor que lleva corriente.
Si se coloca un cable en un campo magnético de modo que quede perpendicular a las líneas de campo y pasa una corriente eléctrica a través de ese cable, el cable comenzará a moverse y será empujado por el campo magnético.
Como resultado de la interacción del campo magnético con la corriente eléctrica, el conductor comienza a moverse, es decir, la energía eléctrica se convierte en energía mecánica.
La fuerza con la que el cable es repelido por el campo magnético depende de la magnitud del flujo magnético del imán, la corriente en el cable y la longitud de la parte del cable que cruzan las líneas de fuerza. La dirección de acción de esta fuerza, es decir, la dirección del movimiento del conductor, depende de la dirección de la corriente en el conductor y está determinada por la regla de la mano izquierda.
Si sostiene la palma de su mano izquierda para que las líneas del campo magnético entren en ella, y los cuatro dedos extendidos se giran en la dirección de la corriente en el conductor, entonces el pulgar doblado indicará la dirección del movimiento del conductor. ... Al aplicar esta regla, debes recordar que las líneas de campo se extienden desde el polo norte del imán.