El campo magnético de la bobina con una corriente. Electroimanes y su aplicación

Electromagnetismo – un conjunto de fenómenos provocados por la conexión de las corrientes eléctricas y campos magnéticos. A veces esta relación conduce a efectos indeseables. Por ejemplo, la corriente que fluye a través de los cables eléctricos en un barco hace que la brújula del barco desviación innecesaria. Sin embargo, la electricidad se utiliza a menudo deliberadamente para crear campos magnéticos de alta intensidad. Como un ejemplo electroimanes. Sobre ellos hoy y hablaremos.

La corriente eléctrica y el flujo magnético

La intensidad del campo magnético puede determinar el número de líneas de flujo magnético, que cae sobre la unidad de área. El campo magnético se produce en todas partes donde fluye la corriente eléctrica, y el flujo magnético en el aire es proporcional a la última. alambre recto que transporta una corriente, se puede doblar en la bobina. En un radio suficientemente pequeño de su vez, esto conduce a un aumento en el flujo magnético. En este caso, no se aumenta la corriente.

Efecto de la concentración de flujo magnético se puede mejorar más mediante el aumento del número de vueltas, es decir. E. torcer el alambre en la bobina. Lo contrario es cierto. La corriente de bobina de campo magnético puede reducirse disminuyendo el número de vueltas.

Derivamos relación importante. En el punto de máxima densidad de flujo magnético (que por unidad de superficie mayoría de las líneas de flujo) la relación entre la corriente eléctrica I, el número de vueltas de alambre de n, y el flujo magnético B se expresa como sigue: En una corriente proporcional a V. 12 A, la corriente a través de la bobina de 3 vueltas se crea exactamente el mismo campo magnético como la corriente de 3 a, la corriente a través de la bobina de 12 vueltas. Es importante saber, la resolución de problemas prácticos.

solenoide

La bobina de alambre de la herida, un campo magnético se llama un solenoide. Los hilos se pueden enrollar en el hierro (núcleo de hierro). La base adecuada y no magnético (por ejemplo, núcleo de aire). Como se puede ver, no se puede utilizar sólo el hierro para crear una bobina de campo magnético con la corriente. Desde el punto de vista de la magnitud de cualquier núcleo no flujo magnético distancia equivalente. Es decir, la relación anterior entre el flujo de corriente y el número de vueltas en este caso se lleva a cabo con precisión. Por lo tanto, el campo magnético de la corriente de la bobina se puede reducir, si aplicamos este patrón.

El uso de hierro en el solenoide

¿Por qué en el hierro usado solenoide? Su presencia influye en el campo magnético de la bobina con corriente en dos aspectos. Aumenta el efecto magnético de la corriente, a menudo miles de veces o más. Sin embargo, se puede dividir una proporcionalidad importante. Se trata de la que existe entre el flujo magnético y la corriente en las bobinas con núcleo de aire.

campo microscópico en los dominios de hierro (más precisamente, sus momentos magnéticos) bajo la acción de un campo magnético que se genera corrientes se construyen en una dirección. Como resultado de la presencia del núcleo de hierro de la corriente produce un flujo magnético mayor por unidad de sección transversal cables. Por lo tanto, la densidad del flujo aumenta considerablemente. Cuando todos los dominios alineados en una dirección, aumentando aún más la corriente (o el número de vueltas en la bobina) aumenta sólo ligeramente la densidad de flujo magnético.

Ahora que contar un poco sobre la inducción. Esta es una parte importante de los temas de interés para nosotros.

La bobina de inducción magnética con actual

Aunque el campo magnético de un solenoide con un núcleo de hierro es mucho más fuerte que el campo magnético del núcleo de aire de solenoide, su valor está limitado por las propiedades de la plancha. El tamaño de la bobina que crea un núcleo de aire teóricamente no tiene límite. Sin embargo, por regla general, reciben enormes corrientes necesarias para crear un campo que es comparable en magnitud a la bobina de campo con un núcleo de hierro, es muy difícil y costoso. No siempre van de esta manera.

¿Qué ocurre si cambia el campo magnético de la bobina con una corriente? Esta acción puede generar una corriente eléctrica en la misma forma que la corriente genera un campo magnético. Cuando se aproxima el imán a las líneas conductoras de fuerza magnética que cruzan el conductor, induce una tensión en el mismo. La polaridad de la tensión inducida depende de la polaridad y dirección de cambio del flujo magnético. Este efecto es mucho más pronunciado en la bobina que en una bobina separada: es proporcional al número de vueltas en el bobinado. En presencia del núcleo de hierro de la tensión inducida en los aumentos de solenoide. Con este método, el conductor debe mover flujo magnético relativo. Si el conductor no se cruza con las líneas de flujo magnético, surgirá una tensión.

Cómo obtener energía

Los generadores eléctricos generan corriente basada en los mismos principios. Típicamente, el imán gira entre las bobinas. La magnitud de la tensión inducida depende de la intensidad de campo del imán y su velocidad (que determinan la tasa de cambio del flujo magnético). El voltaje en el conductor es directamente proporcional a la velocidad del flujo magnético en el mismo.

En muchos generadores de imanes se sustituye por un solenoide. Con el fin de crear un campo magnético de la bobina con una corriente, el solenoide está conectado a la fuente de alimentación. Que en este caso la energía eléctrica producida por el generador? Es igual al producto de la tensión a través de la corriente. Por otra parte, la corriente en el conductor y la relación de flujo magnético permite el uso de flujo generado por la corriente eléctrica en el campo magnético para producir movimiento mecánico. De acuerdo con este principio, el motor está en marcha y algunos aparatos eléctricos. Sin embargo, para crear un movimiento en el que lo necesario para pasar una potencia eléctrica adicional.

Los campos magnéticos fuertes

En la actualidad, utilizando el fenómeno de la superconductividad, es posible obtener una intensidad sin precedentes de la bobina de campo magnético con la corriente. Los electroimanes pueden ser muy poderosos. Cuando esta corriente fluye m sin pérdida. E. No provoca el calentamiento del material. Esto permite aplicar una gran cantidad de estrés en los solenoides con núcleo de aire y evitar las limitaciones impuestas por el efecto de saturación. Muy buenas perspectivas revela una potente bobina de campo magnético con la corriente. Electroimanes y su uso no es en vano muchos científicos interesados. Después de todo, un campo fuerte puede ser utilizado para el movimiento de magnética "colchón" y la creación de nuevos tipos de motores eléctricos y generadores. Son capaces de alto rendimiento a bajo coste.

La energía de la corriente de bobina de campo magnético se utiliza activamente por la humanidad. Que había sido durante mucho tiempo utilizado ampliamente, en particular, en los ferrocarriles. Acerca de cómo usar las líneas del campo magnético de la bobina con una corriente para controlar la circulación de los trenes, que ahora discutimos.

Imanes en los ferrocarriles

Sistema utiliza comúnmente en los ferrocarriles, que para mayores electroimanes de seguridad y los imanes permanentes son complementarios. ¿Cómo puede operar el sistema? Strong imán permanente está fijado cerca del tren a una cierta distancia de las luces de tráfico. Durante el paso de los trenes sobre el eje del imán del plano de imán permanente en la cabina del conductor se hace girar por un pequeño ángulo, con lo cual el imán se mantiene en posición.

Regulación del tráfico en el ferrocarril

movimiento imán plano incluye campana o sirena de alarma. A continuación, se produce lo siguiente. Después de un par de segundos conductor de taxi pasa por el electroimán, el cual está asociado con el semáforo. Si el tren da la luz verde, el solenoide es energizado y el eje del imán permanente en el coche se volvió a su posición original, apagar la alarma en la cabina del piloto. Cuando el semáforo está en luz roja o amarilla, el electroimán se desactiva, y luego después de un retraso, se aplica automáticamente los frenos, por supuesto, si se olvidó de hacer conductor. circuito de freno (y audio) está conectado a la red desde el eje de rotación del imán. Si el imán durante el retardo vuelve a su posición original, el freno no se activa.