لفهم ما هي خاصية المجال المغناطيسي ، يجب تحديد العديد من الظواهر. في الوقت نفسه ، عليك أن تتذكر مقدمًا كيف ولماذا تظهر. اكتشف ما هي خاصية القوة للمجال المغناطيسي. من المهم أيضًا أن مثل هذا المجال يمكن أن يحدث ليس فقط في المغناطيس. في هذا الصدد ، لا يضر ذكر خصائص المجال المغناطيسي للأرض.
ظهور المجال
أولاً ، يجب أن نصف مظهر الحقل. بعد ذلك يمكنك وصف المجال المغناطيسي وخصائصه. يظهر أثناء حركة الجسيمات المشحونة. يمكن أن يؤثر على الشحنات الكهربائية المتحركة ، خاصة على الموصلات. التفاعل بين المجال المغناطيسي والشحنات المتحركة ، أو الموصلات التي يتدفق من خلالها التيار ، يحدث بسبب قوى تسمى الكهرومغناطيسية.
كثافة أو خاصية القوة للمجال المغناطيسي فييتم تحديد نقطة مكانية معينة باستخدام الحث المغناطيسي. يتم الإشارة إلى الأخير بالرمز B.
تمثيل رسومي للحقل
يمكن تمثيل المجال المغناطيسي وخصائصه بيانياً باستخدام خطوط الاستقراء. هذا التعريف يسمى الخطوط ، الظلال التي في أي نقطة سوف تتطابق مع اتجاه المتجه y للحث المغناطيسي.
يتم تضمين هذه الخطوط في خصائص المجال المغناطيسي وتستخدم لتحديد اتجاهه وشدته. كلما زادت شدة المجال المغناطيسي ، سيتم رسم المزيد من خطوط البيانات.
ما هي الخطوط المغناطيسية
الخطوط المغناطيسية في الموصلات المستقيمة مع التيار لها شكل دائرة متحدة المركز ، يقع مركزها على محور هذا الموصل. يتم تحديد اتجاه الخطوط المغناطيسية بالقرب من الموصلات مع التيار من خلال قاعدة المثقاب ، والتي تبدو كالتالي: إذا كان المثقاب موجودًا بحيث يتم تثبيته في الموصل في اتجاه التيار ، ثم اتجاه دوران المقبض يتوافق مع اتجاه الخطوط المغناطيسية.
بالنسبة للملف ذو التيار ، سيتم أيضًا تحديد اتجاه المجال المغناطيسي بواسطة قاعدة gimlet. مطلوب أيضًا تدوير المقبض في اتجاه التيار في لفات الملف اللولبي. سيتوافق اتجاه خطوط الحث المغناطيسي مع اتجاه الحركة الانتقالية للمقبس.
تعريف التوحيد وعدم التجانس هو السمة الرئيسية للمجال المغناطيسي.
تم إنشاؤه بواسطة تيار واحد ، في ظل ظروف متساوية ، الحقلسيختلف في شدته في الوسائط المختلفة بسبب الخصائص المغناطيسية المختلفة لهذه المواد. تتميز الخصائص المغناطيسية للوسط بنفاذية مغناطيسية مطلقة. تقاس بالهنري لكل متر (جم / م).
تتضمن خصائص المجال المغناطيسي النفاذية المغناطيسية المطلقة للفراغ ، والتي تسمى الثابت المغناطيسي. تسمى القيمة التي تحدد عدد المرات التي ستختلف فيها النفاذية المغناطيسية المطلقة للوسط عن الثابت بالنفاذية المغناطيسية النسبية.
النفاذية المغناطيسية للمواد
هذه كمية بلا أبعاد. المواد ذات قيمة نفاذية أقل من واحد تسمى مادة مغناطيسية. في هذه المواد ، سيكون الحقل أضعف من الفراغ. هذه الخصائص موجودة في الهيدروجين ، الماء ، الكوارتز ، الفضة ، إلخ.
الوسائط التي لها نفاذية مغناطيسية أكبر من واحدة تسمى مغناطيسية. في هذه المواد ، سيكون المجال أقوى من الفراغ. هذه الوسائط والمواد تشمل الهواء والألمنيوم والأكسجين والبلاتين.
في حالة المواد المغنطيسية والمغناطيسية ، لن تعتمد قيمة النفاذية المغناطيسية على جهد المجال الخارجي المغنطيسي. هذا يعني أن القيمة ثابتة لمادة معينة.
تنتمي المغناطيسات الحديدية إلى مجموعة خاصة. بالنسبة لهذه المواد ، ستصل النفاذية المغناطيسية إلى عدة آلاف أو أكثر. هذه المواد ، التي لها خاصية الممغنطة وتضخيم المجال المغناطيسي ، تستخدم على نطاق واسع في الهندسة الكهربائية.
قوة المجال
لتحديد خصائص المجال المغناطيسي ، جنبًا إلى جنب مع ناقل الحث المغناطيسي ، يمكن استخدام قيمة تسمى شدة المجال المغناطيسي. هذا المصطلح عبارة عن كمية متجهة تحدد شدة المجال المغناطيسي الخارجي. اتجاه المجال المغناطيسي في وسط له نفس الخصائص في جميع الاتجاهات ، سيتزامن متجه الشدة مع متجه الحث المغناطيسي عند نقطة المجال.
يتم تفسير الخصائص المغناطيسية القوية للمغناطيسات الحديدية من خلال وجود أجزاء صغيرة ممغنطة بشكل عشوائي فيها ، والتي يمكن تمثيلها على أنها مغناطيس صغير.
مع عدم وجود مجال مغناطيسي ، قد لا يكون للمادة المغناطيسية خصائص مغناطيسية واضحة ، لأن مجالات المجال تكتسب اتجاهات مختلفة ، ومجالها المغناطيسي الإجمالي هو صفر.
وفقًا للخصائص الرئيسية للمجال المغناطيسي ، إذا تم وضع مغناطيس حديدي في مجال مغناطيسي خارجي ، على سبيل المثال ، في ملف مع تيار ، ثم تحت تأثير المجال الخارجي ، ستتحول المجالات إلى اتجاه المجال الخارجي. علاوة على ذلك ، سيزداد المجال المغناطيسي في الملف ، وسيزداد الحث المغناطيسي. إذا كان المجال الخارجي ضعيفًا بدرجة كافية ، فسيتم قلب جزء فقط من جميع المجالات التي تقترب مجالاتها المغناطيسية من اتجاه المجال الخارجي. مع زيادة قوة المجال الخارجي ، سيزداد عدد المجالات المستديرة ، وعند قيمة معينة لجهد المجال الخارجي ، سيتم تدوير جميع الأجزاء تقريبًا بحيث تقع الحقول المغناطيسية في اتجاه المجال الخارجي.تسمى هذه الحالة بالتشبع المغناطيسي.
العلاقة بين الحث المغناطيسي والشدة
يمكن تصوير العلاقة بين الحث المغناطيسي لمادة مغناطيسية وقوة المجال الخارجي باستخدام رسم بياني يسمى منحنى المغنطة. عند منحنى الرسم البياني للمنحنى ، ينخفض معدل الزيادة في الحث المغناطيسي. بعد الانحناء ، حيث يصل التوتر إلى مستوى معين ، يحدث التشبع ، ويرتفع المنحنى قليلاً ، ويكتسب تدريجياً شكل الخط المستقيم. في هذا القسم ، لا يزال الاستقراء ينمو ، ولكن ببطء إلى حد ما وفقط بسبب زيادة قوة المجال الخارجي.
الاعتماد الرسومي لبيانات المؤشر ليس مباشرًا ، مما يعني أن نسبتها ليست ثابتة ، والنفاذية المغناطيسية للمادة ليست مؤشرًا ثابتًا ، ولكنها تعتمد على المجال الخارجي.
التغييرات في الخصائص المغناطيسية للمواد
عند زيادة التيار إلى التشبع الكامل في ملف ذي قلب مغناطيسي مغناطيسي ثم إنقاصه ، لن يتطابق منحنى المغنطة مع منحنى إزالة المغناطيسية. مع شدة صفرية ، لن يكون للحث المغناطيسي نفس القيمة ، ولكنه سيكتسب بعض المؤشرات تسمى الحث المغناطيسي المتبقي. الوضع مع تأخر الحث المغناطيسي من القوة الممغنطة يسمى التباطؤ.
لإزالة المغناطيسية تمامًا من النواة المغناطيسية في الملف ، يلزم إعطاء تيار عكسي ، والذي سيخلق التوتر اللازم. لمختلف المغنطيسيةالمواد ، هناك حاجة إلى قطعة من أطوال مختلفة. كلما زاد حجمها ، زادت الطاقة اللازمة لإزالة المغناطيسية. تسمى القيمة التي يتم عندها إزالة المغناطيسية تمامًا من المواد بالقوة القسرية.
مع زيادة أخرى في التيار في الملف ، سيزداد الحث مرة أخرى إلى مؤشر التشبع ، ولكن مع اتجاه مختلف للخطوط المغناطيسية. عند إزالة المغناطيسية في الاتجاه المعاكس ، سيتم الحصول على الحث المتبقي. تُستخدم ظاهرة المغناطيسية المتبقية لإنشاء مغناطيس دائم من مواد ذات مغناطيسية متبقية عالية. تُستخدم المواد التي لها القدرة على إعادة المغناطيسية لإنشاء نوى للآلات والأجهزة الكهربائية.
قاعدة اليد اليسرى
القوة التي تؤثر على الموصل مع التيار لها اتجاه تحدده قاعدة اليد اليسرى: عندما تكون راحة اليد البكر موجودة بطريقة تدخلها الخطوط المغناطيسية ، وتمتد أربعة أصابع في اتجاه التيار في الموصل ، يشير الإبهام المنحني إلى اتجاه القوة. هذه القوة متعامدة مع ناقل الحث والتيار.
يعتبر الموصل الحامل للتيار المتحرك في مجال مغناطيسي نموذجًا أوليًا لمحرك كهربائي يغير الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.
قاعدة اليد اليمنى
أثناء حركة الموصل في مجال مغناطيسي ، يتم تحفيز قوة دافعة كهربائية بداخله ، والتي لها قيمة تتناسب مع الحث المغناطيسي وطول الموصل المعني وسرعة حركته. هذا الاعتماد يسمى الحث الكهرومغناطيسي. فيتحديد اتجاه EMF المستحث في الموصل ، يتم استخدام قاعدة اليد اليمنى: عندما تكون اليد اليمنى موجودة بنفس الطريقة كما في المثال من اليسار ، تدخل الخطوط المغناطيسية راحة اليد ، ويشير الإبهام إلى اتجاه حركة الموصل ، الأصابع الممدودة تشير إلى اتجاه EMF المستحث. الموصل الذي يتحرك في تدفق مغناطيسي تحت تأثير قوة ميكانيكية خارجية هو أبسط مثال على مولد كهربائي يتم فيه تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.
يمكن صياغة قانون الحث الكهرومغناطيسي بشكل مختلف: في دائرة مغلقة ، يتم إحداث EMF ، مع أي تغيير في التدفق المغناطيسي الذي تغطيه هذه الدائرة ، فإن EFE في الدائرة تساوي عدديًا معدل التغيير من التدفق المغناطيسي الذي يغطي هذه الدائرة
يوفر هذا النموذج متوسط مؤشر EMF ويشير إلى اعتماد EMF ليس على التدفق المغناطيسي ، ولكن على معدل تغيره.
قانون لينز
تحتاج أيضًا إلى تذكر قانون لينز: التيار الناجم عن تغيير في المجال المغناطيسي الذي يمر عبر الدائرة ، ومجاله المغناطيسي يمنع هذا التغيير. إذا تم ثقب لفات الملف بواسطة تدفقات مغناطيسية بأحجام مختلفة ، فإن EMF المستحث على الملف بالكامل يساوي مجموع EMF في المنعطفات المختلفة. يسمى مجموع التدفقات المغناطيسية لللفات المختلفة للملف ارتباط التدفق. وحدة قياس هذه الكمية وكذلك التدفق المغناطيسي هي ويبر.
عندما يتغير التيار الكهربائي في الدائرة ، يتغير التدفق المغناطيسي الناتج عن ذلك أيضًا. في نفس الوقت ، وفقًا لقانون الحث الكهرومغناطيسي ، في الداخلموصل ، يتم إحداث EMF. يبدو مرتبطًا بتغيير التيار في الموصل ، لذلك تسمى هذه الظاهرة الحث الذاتي ، ويسمى EMF المستحث في الموصل بالحث الذاتي EMF.
ارتباط التدفق والتدفق المغناطيسي لا يعتمدان فقط على قوة التيار ، ولكن أيضًا على حجم وشكل موصل معين ، والنفاذية المغناطيسية للمادة المحيطة.
الحث الموصل
يسمى معامل التناسب محاثة الموصل. يشير إلى قدرة الموصل على إنشاء ارتباط تدفق عندما تمر الكهرباء عبره. هذه واحدة من المعلمات الرئيسية للدوائر الكهربائية. بالنسبة لدارات معينة ، يكون الحث ثابتًا. سيعتمد على حجم المحيط وتكوينه والنفاذية المغناطيسية للوسط. في هذه الحالة ، لا يهم القوة الحالية في الدائرة والتدفق المغناطيسي.
تقدم التعريفات والظواهر أعلاه شرحًا لما هو المجال المغناطيسي. يتم أيضًا تقديم الخصائص الرئيسية للمجال المغناطيسي ، والتي يمكن من خلالها تحديد هذه الظاهرة.
