Odnos između indukcije i jakosti magnetskog polja. Jakost magnetskog polja i indukcija povezani su odnosom
Kapacitivni element
Primjer kapacitivnog elementa je ravni kondenzator - dvije paralelne ploče smještene na maloj udaljenosti jedna od druge.
Napon primijenjen na kapacitivni element:
Tada je struja u kapacitivnom elementu:
ic = Imsin(ωt+900), I m =U m /X c, gdje je X c =1/(ω⋅C) kapacitet, mjeren u ohmima i ovisi o frekvenciji.
1. Struja u kapacitivnom elementu je ispred napona koji se na njega primjenjuje u fazi za 900.
2. Kapacitivni element pruža otpor sinusoidnoj (izmjeničnoj) struji, čiji je modul X c obrnuto proporcionalan frekvenciji.
3. Ohmov zakon vrijedi za obje vrijednosti amplitude struje i napona: = Xc ⋅Im,
a za efektivne vrijednosti: Um = XS ⋅IC.
Trenutna snaga:
r = U⋅I sin2ωt.
Trenutna snaga na kapacitivnom elementu ima samo promjenjivu komponentu U⋅I⋅sin2ωt, koja se mijenja dvostrukom frekvencijom (2ω).
Snaga povremeno mijenja predznak - ponekad pozitivan, ponekad negativan. To znači da se tijekom jedne četvrtine perioda, kada je p > 0, energija pohranjuje u kapacitivnom elementu (u obliku energije električno polje), a tijekom ostalih tromjesečja, kada str< 0 , энергия возвращается в электрическую цепь.
Proračun nerazgranatog električnog kruga sinusoidalna struja.
Snaga u krugovima linearne sinusne struje
U krugovima linearne sinusne struje postoje tri vrste snage:
Aktivan;
Reaktivno;
Aktivna snaga je snaga ireverzibilne pretvorbe električne energije u druge vrste energije u otpornim elementima kruga. U izvorima električne energije djelatna snaga P izračunava se po formuli: P = U ⋅ I ⋅ cos φ, gdje je φ kut faznog pomaka između struje i napona.
Kod otpornih elemenata djelatna snaga se također određuje formulom: P=I2⋅R.
Predavanje 4. Analiza i proračun magnetskih polja
Magnetsko polje i njegove karakteristike.
Kada električna struja prolazi kroz vodič, oko njega nastaje magnetsko polje. Ima energiju, koja se manifestira u obliku elektromagnetskih sila koje djeluju na pokretne električne naboje, tj. struja. Magnetsko polje nastaje samo oko pokretnih električnih naboja, a njegovo djelovanje također se proteže samo na pokretne naboje. Magnetska i električna polja su neodvojiva i čine jedno elektromagnetsko polje. Svaka promjena u električnom polju dovodi do pojave magnetsko polje i obrnuto svaka promjena magnetskog polja praćena je pojavom električnog polja.
Glavne karakteristike magnetskog polja su magnetska indukcija, magnetski tok, magnetska permeabilnost, jakost magnetskog polja.
Magnetska indukcija.
Intenzitet magnetskog polja, odnosno njegova sposobnost da proizvede rad, određena je veličinom tzv. magnetska indukcija B. Što je jače magnetsko polje, veća je njegova indukcija. Oni. magnetska indukcija je karakteristika jakosti magnetskog polja. U može se karakterizirati gustoćom linija magnetskog polja, tj. brojem linija polja koje prolaze kroz jedinicu površine koja se nalazi okomito na magnetsko polje. Postoje homogena i nehomogena magnetska polja. U jednoličnom magnetskom polju, magnetska indukcija u svakoj točki polja ima istu vrijednost i smjer. Polje u zračnom rasporu između suprotnih polova magneta ili elektromagneta može se smatrati homogenim. Mjerna jedinica magnetske indukcije – tesla (Tl); 1 T = 1 Wb/m2.
Magnetski tok odnosno tok vektora magnetske indukcije kroz površinu S je veličina
gdje je F – magnetski tok, Wb;
B – magnetska indukcija, T;
S – površina stana, m2;
α – kut između pravca normale n na mjesto i smjer indukcije U;
Bn – vektorska projekcija U u normalu n.
SI jedinica magnetskog toka – Weber (Wb), ima dimenziju V*s (volt-sekunda). Mjerna jedinica magnetske indukcije – tesla (Tl); 1 T = 1 Wb/m2.
Magnetska propusnost - fizikalna veličina koja karakterizira magnetska svojstva tvari. Magnetska propusnost pokazuje koliko puta apsolutna magnetska permeabilnost ovog materijala više magnetska konstanta. Brojčano jednak omjeru apsolutna magnetska permeabilnost μ a Do magnetska konstanta μ 0(μ = μ a /μ 0).
Promjena sile međudjelovanja vodiča s strujom nastaje zbog promjene intenziteta magnetskog polja uzrokovane veličinom i oblikom žica, kao i magnetskim svojstvima tvari koja se nalazi između žica.
Ovisno o svojstvima medija, vrijednost μ može biti veća nego u vakuumu (μ>1) ili manja (μ<1). Магнитная проницаемость воздуха и большинства веществ, за исключением ферромагнитных материалов, близка к единице, поэтому для них μ а ≈ μ 0 = 4л 10 -7 Г/м.
Jakost magnetskog polja . Vektorska veličina koja je kvantitativna karakteristika magnetskog polja. Napetost N ne ovisi o magnetskim svojstvima medija. Magnetska indukcija i napetost povezani su odnosom
H = B/m a = B/(mm o)
Prema tome, u mediju s konstantnom magnetskom propusnošću, indukcija magnetskog polja proporcionalna je njegovoj jakosti. Snaga magnetskog polja mjeri se u ampera po metru (A/m).
Magnetsko polje vodiča sa strujom.
Kada struja prolazi kroz ravni vodič, oko njega se pojavljuje magnetsko polje. Magnetske silnice ovog polja nalaze se u koncentričnim krugovima u čijem se središtu nalazi vodič s kojim teče struja. Smjer magnetskog polja oko vodiča kroz koji teče struja uvijek je u strogom skladu sa smjerom struje koja prolazi kroz vodič. Smjer linija magnetskog polja može se odrediti pomoću gimlet pravilo. Formulira se na sljedeći način. Ako se kretanje gimleta prema naprijed kombinira sa smjerom struje u vodiču, tada će smjer rotacije njegove ručke pokazati smjer linija magnetskog polja oko vodiča. Na primjer, ako struja prolazi kroz vodič u smjeru od nas izvan ravnine, tada je magnetsko polje koje nastaje oko tog vodiča usmjereno u smjeru kazaljke na satu. Ako struja kroz vodič prolazi prema nama, tada je magnetsko polje oko vodiča usmjereno suprotno od kazaljke na satu. Što je veća struja koja prolazi kroz vodič, to je jače magnetsko polje koje nastaje oko njega. Pri promjeni smjera struje i magnetsko polje mijenja smjer.
Elektromagnetska indukcija - ovo je pojava pojave struje u zatvorenom vodiču kada kroz njega prolazi magnetski tok.
Zakon elektromagnetske indukcije (M. Faradayev zakon)
Elektromotorna sila inducirana u vodljivom krugu jednaka je brzini promjene spoja magnetskog toka na taj krug.
U zavojnici koja ima n zavoja, ukupni EMF ovisi o broju zavoja n:
Smjer EMF je određen pravilo desne ruke: desna ruka je postavljena tako da magnetske linije ulaze u dlan, palac savijen pod pravim kutom poravnat je sa smjerom brzine; tada će ispružena četiri prsta pokazati smjer EMF-a.
Lenzovo pravilo
Inducirana struja koja nastaje u zatvorenom krugu svojim magnetskim poljem suprotstavlja se promjeni magnetskog toka koja je uzrokuje.
Magnetski krugovi
Pri proračunu trajnih magneta, elektromagneta, transformatora, električnih strojeva, releja, magnetskih pojačala, električnih i drugih instrumenata koristi se koncept magnetski krug .
Tvari koje se mogu magnetizirati nazivaju se magneti. Termin magnet odnosi se na sve tvari kada se razmatraju njihova magnetska svojstva.
Tvari za koje magnetska permeabilnost manje od jednog µ<1, называются dijamagnetski ili dijamagnetski(bizmut, voda, vodik, bakar, staklo), tvari s µ>1 - paramagnetski ili paramagneti (kisik, platina, volfram, aluminij) i tvari u kojima µ >> 1 - feromagneti(željezo, kobalt, lijevano željezo, nikal).
Dijamagneti, kao i paramagneti, imaju ovisnost B(H) (krivulja magnetiziranja) je linearna, razlika je samo u kutu nagiba grafa.
Krivulja magnetizacije pokazuje odnos između magnetske indukcije i jakosti magnetskog polja. Za feromagnete ovaj odnos je u biti nelinearan. Indukcija polja u magnetiziranom feromagnetu u početku brzo raste s povećanjem jakosti vanjskog magnetskog polja. Tada se rast indukcije polja usporava.
Magnetski krug naziva niz magneta kroz koje prolazi magnetski tok.
Pri proračunu magnetski krugovi koristi se gotovo potpuna formalna analogija s električnim krugovima.
U sličnom matematičkom aparatu također postoji Ohmov zakon , Kirchhoffova pravila i druge uvjete i obrasce.
Magnetski krug i pripadajući matematički aparat služe za proračune transformatora, električnih strojeva, magnetskih pojačala itd.
Ako se magnetski tok u magnetskom krugu pobuđuje trajnim magnetima, onda se takav krug naziva polariziranim.
Magnetski krug bez stalnih magneta naziva se neutralnim. Magnetski tok u njemu pobuđuje struja koja teče u namotima koji pokrivaju dio ili sve.
Ovisno o prirodi pobudne struje, razlikuju se magnetski krug konstantnih, izmjeničnih i impulsnih magnetskih tokova.
Magnetski krugovi s konstantnim fluksevima
Za dio magnetskog kruga
F = BS,
gdje je F – magnetski tok, Wb;
B – magnetska indukcija, T;
S je presjek površine m2.
Magnetski pad napona na dionici duljine magnetskog kruga l jednak umnošku magnetskog toka i magnetskog otpora R M presjeka
U M = H l=FR M,
gdje je H jakost magnetskog polja, A;
l– prosječna duljina dionice, m;
R M – magnetski otpor presjeka, 1/H.
Magnetska otpornost područja
R M = l/(µ r µ 0 S),
gdje je µ r relativna magnetska propusnost materijala mjesta;
µ 0 =4π 10 -7 – magnetska konstanta, H/m.
Primjer. Odredite magnetski otpor dijela duljine kruga l=0,1 m i presjek S = 0,01 m 2, ako je µ r =5000.
1/Gn.
Magnetomotorna sila (MF)
gdje je F magnetomotorna sila, A
I – struja u namotu, A;
w – broj zavoja namota.
Ohmov zakon za magnetski krug
Magnetski tok za dio kruga izravno je proporcionalan magnetskom naponu u tom dijelu.
F = U m / R m
Prvi Kirchhoffov zakon za magnetski krug
Algebarski zbroj magnetskih tokova u čvoru magnetskog kruga jednak je nuli
.
Drugi Kirchhoffov zakon za magnetski krug
Algebarski zbroj padova magnetskog napona duž zatvorene petlje jednak je algebarskom zbroju MDS , djelujući u krugu
.
Predavanje 5. Električni strojevi i elektromagnetski uređaji
Električni stroj – elektromagnetski uređaj koji se sastoji od statora i rotora koji mehaničku energiju pretvara u električnu (generatori) ili električnu energiju u mehaničku (elektromotori).
Princip rada električnih strojeva temelji se na zakonima elektromagnetske indukcije, Amperu i fenomenu rotirajućeg magnetskog polja.
Prema zakonu elektromagnetske indukcije, koji je otkrio M. Faraday 1831. godine, emf E inducira se u vodiču koji se nalazi u magnetskom polju i giba se u odnosu na njega brzinom V, čiji je smjer određen gimlet pravilom ili pravilo desne ruke.
Prema Amperovom zakonu, na vodič sa strujom I stavljen u magnetsko polje djeluje sila čiji je smjer određen pravilom gimleta ili pravilom lijeve ruke.
Automobili istosmjerna struja
DC stroj ima tri glavna dijela: induktor, armatura i komutator.
Induktor - nepomični vanjski dio stroja, dizajniran za stvaranje magnetskog toka F. Induktor je šuplji lijevani čelični cilindar, na koji iznutra pričvršćeni su polovi – elektromagneti napajani istosmjernom strujom.
Sidro – rotirajući unutarnji dio automobili. Sastoji se od čelične cilindrične jezgre i izoliranog namota bakrena žica, in koji kada preko njega prijeđe magnetski tok F nastaje e. d.s. E. Na istoj osovini s armaturom pričvršćen je kolektor čija je svrha mehaničko ispravljanje promjenljivih sinusnih e. d.s. (stvoren u vodičima namota rotirajuće armature) u napon konstantan po veličini i smjeru, koji se dovodi u vanjski krug pomoću četkica nanesenih na komutator.
Kolektor je najsloženiji dio istosmjernog stroja. U svakom dijelu armaturnog namota stvara se varijabilni sinusoidni e. d.s. Zahvaljujući kolekcionaru e. d.s. stroj E, uklonjen u vanjski krug kroz četke, ispada da je konstantan u veličini i smjeru.
E.m.f. Istosmjerni stroj proporcionalan je magnetskom toku induktora i brzini vrtnje armature.
Vrste istosmjernih strojeva prema uzbudnom krugu
Uzbudni krug je strujni krug napajanja namota induktora. Uzbudni krug određuje osnovna svojstva i karakteristike stroja.
Prema uzbudnom krugu istosmjerni se strojevi dijele na strojeve s neovisno pobuđeni i samopobuđeni strojevi .
U autu sa nezavisna ekscitacija namot induktora napaja se iz vanjskog izvora istosmjerne struje. Strujni krug s neovisnom uzbudom (s električki nepovezanim krugovima armature i prigušnice) koristi se relativno rijetko. Obično su u istosmjernim strojevima, i generatori i motori, krugovi kotve i induktora električno povezani. U ovom slučaju, generatori se sami pobuđuju: namot induktora napaja se strujom armature istog stroja.
Ovisno o strujnom krugu kojim su namoti armature i induktora električno povezani, razlikuju se tri vrste istosmjernih strojeva, imajući u generatorskom i motornom režimu znatno različite karakteristike i shodno tome različitim područjima Prijave: strojevi s paralelnom pobudom (šant); strojevi sa sekvencijalnom uzbudom (serijski) i strojevi s mješovitom uzbudom (složeni).
U paralelni uzbudni stroj namot polja spojen je paralelno s kotvom (u odnosu na vanjski krug), i u autu sekvencijalna pobuda – dosljedno. Stroj mješovite uzbude ima paralelne i serijske namotaje polja, pri čemu je paralelni namot obično glavni.
Samouzbuđivanje u istosmjernim generatorima temelji se na korištenju fenomena histereze u čeliku polova prigušnice.
Neovisni pobudni krug
Paralelni uzbudni krug
Serijski uzbudni krug
Mehaničke karakteristike istosmjernih strojeva
Motor sa serijskim namotajem
Paralelni motor
Motor s mješovitom pobudom
Primjena istosmjernih strojeva
Iako se moderna elektrifikacija provodi uglavnom trofaznom izmjeničnom strujom, strojevi za istosmjernu struju, osobito u motornom načinu rada, prilično su naširoko korišteni.
Generatori se najčešće koriste u instalacijama pretvarača motor-generator za proizvodnju istosmjerne struje iz izmjenične za napajanje istosmjernih motora i za druge potrebe u tvorničkim i laboratorijskim uvjetima.
Generatori se također koriste na dizelskim lokomotivama magistralnih željeznica, na brodovima, za istosmjerno električno zavarivanje, za rasvjetu vlakova, kao pobudnici za sinkrone strojeve itd.
Mali niskonaponski generatori (6-12 i 28 volti) naširoko se koriste za rasvjetu i punjenje baterija na zrakoplovima i automobilima svih vrsta.
U nizu slučajeva za posebne potrebe koriste se istosmjerni strojevi s permanentnim magnetima. mala snaga kao tahogeneratori (za mjerenje brzine vrtnje strojeva), kao induktor za ispitivanje izolacije, u strojevima za paljenje kod miniranja itd.
DC motori imaju dobre radne karakteristike i lako se reguliraju u širokom rasponu brzina vrtnje, ali u usporedbi s motorima naizmjenična struja imaju ozbiljne nedostatke: potrebu za izvorom istosmjerne struje, složenost dizajna i još mnogo toga visoka cijena, potreba za stalnim nadzorom zbog prisutnosti kolektora.
Motori sa serijskim namotajem koriste se šire od motora za usmjeravanje. Serijski uzbudni motor je glavni tip vučnog motora. Ima veliki startni moment (proporcionalan kvadratu struje). Motor se automatski prilagođava profilu kolosijeka, mijenjajući u skladu s tim brzinu, što je bitno za vučni motor. Tramvaji diljem svijeta voze na serijskim istosmjernim motorima.
Serijski uzbudni motori naširoko se koriste na elektrificiranim prigradskim i glavnim linijama željeznice, u podzemnoj željeznici, u elektrificiranom tvorničkom i rudarskom prijevozu, u električnim automobilima itd.
Motori s mješovitom uzbudom (s prevladavanjem serijskog namota) koriste se u trolejbusima i na glavnim elektrificiranim željezničkim prugama s regenerativnim kočenjem, odnosno s oslobađanjem energije u mrežu na nizbrdicama.
Motori s paralelnom uzbudom koriste se umjesto asinkronih i sinkronih gdje je potrebna glatka regulacija brzine vrtnje u širokom rasponu, na primjer u snažnim valjaonicama, u tekstilnoj industriji itd.
Postrojenja za gradnju električnih strojeva proizvode više tipova istosmjernih strojeva širokog raspona snaga, napona i brzina vrtnje, u otvorenoj, zaštićenoj, zatvorenoj i protueksplozijskoj izvedbi.
Asinkroni i sinkroni elektromotori (strojevi)
Prirodu magnetskog polja razjasnio je Oersted, koji je 1820. godine pokazao da se oko vodiča s strujom stvara magnetsko polje čiji je smjer određen pravilom "gimleta". Ampere je proučavao ovisnost sile međudjelovanja između vodiča s strujom o njihovoj konfiguraciji, uspostavljajući zakon koji je dobio njegovo ime. Dakle, dva paralelna vodiča s strujom koja teče u istom smjeru međusobno djeluju silom po jedinici duljine:
Gdje 
= 4
. 10 -7 H/m je apsolutna magnetska permeabilnost vakuuma, I 1 i I 2 su struje koje teku u vodičima, a r je udaljenost između vodiča. Ovom se formulom utvrđuje osnovna električna jedinica C sustava - struja (Amper). Sa strujom od jednog ampera, dva vodiča koji se nalaze na udaljenosti od jednog metra međusobno djeluju silom od 2 10 -7 Newtona po metru. Vodiči sa suprotno usmjerenim strujama se odbijaju. U određenom smislu formula (9) je analogna Coulombovom zakonu.
Dakle, možemo definirati da je magnetsko polje posebna vrsta materije kroz koju dolazi do međudjelovanja električnih struja ili pokretnih električnih naboja.
Magnetsko polje se može detektirati pomoću magnetske igle, na koju će djelovati par sila u magnetskom polju. Magnetska igla može se zamijeniti okvirom s strujom. Karakterizira ga veličina magnetskog momenta: str m = ja . S, jednak umnošku struje u okviru I s površinom okvira S. Magnetski moment je vektor čiji je smjer određen pravilom desnog vijka. U magnetskom polju na okvir kroz koji teče struja djeluje par sila koje nastoje uspostaviti magnetski moment okvira u smjeru vanjskog magnetskog polja. U skladu s tim uvodi se karakteristika sile magnetskog polja B, tzv indukcija magnetskog polja, koji je jednak omjeru maksimalnog momenta para sila koje djeluju na okvir sa strujom u magnetskom polju i magnetskog momenta ovog okvira p m:
Veličina magnetske indukcije mjeri se u teslama. Tl = N. m/A. m 2.
U tvari (magnetu) magnetska indukcija mijenja svoju vrijednost: B= 
Gdje - relativna magnetska permeabilnost, B 0 - indukcija magnetskog polja u vakuumu. Vrijednost H = V/ 
zove se jakost magnetskog polja. Biot-Savart-Laplaceov zakon omogućuje određivanje magnetskog polja stvorenog bilo kojom konfiguracijom vodiča. Dakle, magnetska indukcija polja koju stvara beskonačni vodič s strujom jednaka je:
Smjer vektora indukcije određen je pravilom "gimleta" i podudara se sa smjerom tangente na kružnicu radijusa r, okomitu na vektor struje. U središtu kružnog vodiča kroz koji teče struja indukcija je jednaka:
U induktoru koji sadrži N zavoja sa strujom, duljine l, indukcija je jednaka:
gdje je n broj zavoja po jedinici duljine zavojnice.
Na električni naboj koji se kreće u magnetskom polju brzinom v djeluje sila tzv Lorentzova sila. Brojna vrijednost te sile je: F l = qvBsina, gdje je a kut između smjera brzine v i indukcije magnetskog polja B. Rastavimo li vektor brzine nabijene čestice na dvije komponente - u smjeru magnetskog polja i okomito na njega, tada možemo vidjeti da će putanja čestice biti spiralna linija.
Na vodič kroz koji teče struja u magnetskom polju djeluje sila koja se naziva Amperova sila. Priroda ove sile je ista kao i Lorentzova sila. Apsolutna vrijednost ove sile je: F = Bilsina, gdje je I struja u vodiču, 1 je duljina vodiča, a je kut između smjera struje u vodiču i vektora magnetske indukcije B. Smjer Amperove sile određen je lijevo- pravilo ruke: lijeva ruka mora biti postavljena tako da linije magnetskog polja ulaze u dlan i četiri prsta pokazuju smjer struje, a savijeni palac pokazuje smjer sile.
Tok vektora magnetske indukcije B kroz površinu S je integral normalne komponente vektora B po površini S:
Tok se mjeri u Webersima: Wb = T m.
Ako je polje B uniformno, tada induktivitet izlazi iz integrala i tok je jednak: F v = BScos a, gdje je a kut između vektora B i normale na ravninu konture, a S je površina konture.
Engleski fizičar M. Faraday 1831. godine otkrio je zakon koji nosi njegovo ime. Suština zakona svodi se na to da pri svakoj promjeni magnetskog toka u krugu koji pokriva područje S, a elektromotorna sila magnetska indukcija, jednaka brzini promjene toka, uzeta s suprotnim predznakom.
Znak minus izražava Lenzovo pravilo i posljedica je zakona održanja energije.
Dakle, može se tvrditi da promjena magnetskog polja uzrokuje pojavu električnog polja. Ako je kontura stvarna, tj. predstavljen u obliku vodiča, tada će u njemu teći struja, generirajući magnetsko polje, koje će, prema Lenzovom pravilu, spriječiti promjene u magnetskom polju koje je uzrokovalo njegovu pojavu.
Poseban slučaj elektromagnetske indukcije je pojava elektromotorne sile u strujnom krugu pri promjeni jakosti struje u istom krugu. Magnetski tok stvoren u krugu izravno je proporcionalan struji koja kroz njega teče: F = LI, gdje je L induktivitet kruga.
Induktivitet ovisi o veličini i obliku kruga te o magnetskoj propusnosti medija. Jedinica induktiviteta je Henry.
Kada se jakost struje u krugu promijeni, mijenja se i magnetski tok koji prodire kroz ovaj krug, što dovodi do pojave elektromotorne sile samoindukcije:
Kao rezultat samoindukcije, promjena jakosti struje u krugu ne događa se trenutno. Stoga, posebno, kada se otvori bilo koji stvarni strujni krug, na kontaktima prekidača dolazi do iskre ili luka. Za solenoid koji ima N okretaja po duljini od 1 i površinu poprečnog presjeka S, induktivitet je: L = 
, tj. ovisi o geometriji zavojnice i relativnoj magnetskoj permeabilnosti materijala od kojeg je jezgra izrađena.
Jedna od manifestacija elektromagnetske indukcije je pojava zatvorenih indukcijskih struja (Foucaultove struje) u čvrstim vodljivim tijelima: metalnim dijelovima, otopinama elektrolita, biološkim tkivima.
Vrtložne struje nastaju kada se vodljivo tijelo giba u magnetskom polju, kada se indukcija polja mijenja tijekom vremena, a također i kada dolazi do zajedničkog djelovanja oba faktora. Jakost vrtložnih struja ovisi o električnom otporu tijela i, prema tome, o otporu i dimenzijama, kao i o brzini promjene magnetskog toka.
U fizioterapiji, zagrijavanje pojedini dijelovi Primjena vrtložnih struja na ljudsko tijelo propisana je kao terapijski postupak koji se naziva induktotermija.
Jedinstvenu teoriju elektromagnetskog polja stvorio je engleski fizičar D.C. Maxwell. Svoju je teoriju temeljio na hipotezi da svako izmjenično električno polje stvara vrtložno magnetsko polje. Varijabilna električno polje Maxwell je nazvao strujom pomaka, jer ona, kao i obična struja, uzrokuje magnetsko polje.
Da bismo pronašli izraz za prednaponsku struju, možemo razmotriti prolaz izmjenične struje kroz krug u koji je spojen kondenzator s dielektrikom. U vodičima je to uobičajena struja provođenja od 1 struje, uzrokovana promjenom naboja na pločama kondenzatora. Može se pretpostaviti da je struja provođenja zatvorena u kondenzatoru strujom pomaka I cm, pri čemu je I cm = I pr = dq/dt. Naboj na pločama kondenzatora
q=CU= 
.
Tada je jakost prednaponske struje:
Budući da je električno polje kondenzatora jednoliko, dijeljenjem struje s površinom ploča, dobivamo izraz za gustoću struje pristranosti:
Iz ovog izraza slijedi da je prednaponska struja usmjerena prema dE/dt. Na primjer, s povećanjem jakosti električnog polja duž E.
Magnetsko polje struja pomaka eksperimentalno je otkrio V.K. X-zraka.
Iz temeljnih jednadžbi Maxwellove teorije proizlazi da nastanak bilo kojeg polja, električnog ili magnetskog, u nekoj točki prostora povlači za sobom cijeli lanac međusobnih transformacija: izmjenično električno polje stvara magnetsko polje, a promjena magnetskog polja stvara električno polje. Ovo stvara jedinstveno elektromagnetsko polje.
Jakost magnetskog polja i indukcija povezani su odnosomJakost magnetskog polja. Ukupno važeći zakon
Koncept jakosti magnetskog polja temelji se na formalnoj analogiji polja stacionarnih naboja i stacionarnih magnetiziranih tijela. Ova se analogija često pokazuje vrlo korisnom, budući da omogućuje prijenos metoda razvijenih za elektrostatička polja na teoriju magnetskih polja. Jakost magnetskog polja izvorno je uvedena u obliku Coulombovog zakona kroz koncept magnetske mase, slično električno punjenje, kao mehanička sila međudjelovanja između dviju točkastih magnetskih masa u homogenom mediju, koja je proporcionalna umnošku tih masa i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih. Za kvantitativne karakteristike magnetsko polje, možete koristiti mehaničku silu koja djeluje na pozitivni pol ispitnog magneta na mjestu gdje se nalazi u prostoru. Jakost magnetskog polja je omjer mehaničke sile koja djeluje na pozitivni pol ispitnog magneta i vrijednosti njegove magnetske mase ili mehaničke sile koja djeluje na pozitivni pol ispitnog magneta jedinične mase u određenoj točki polja. Napetost je predstavljena vektorom H koji ima smjer vektora mehaničke sile f. Takve linije nazivamo linijama napetosti ili linijama sile. Također možete uvesti koncept cijevi toka magnetskog polja na sličan način na koji je to učinjeno za magnetski tok. Električni vodovi , za razliku od linija indukcije magnetskog polja, počinju na pozitivnim magnetskim masama, a završavaju na negativnim, odnosno isprekidane su. Za izotropni medij postoji odnos između indukcije i jakosti magnetskog polja. Kada se tvar stavi u magnetsko polje, u njoj se događaju procesi orijentacije različitih struktura koje imaju dipolni magnetski moment. Dakle, elektroni, krećući se po orbitama, tvore elementarne struje i odgovarajuća magnetska polja ili magnetske dipole (Sl. Osim toga, elektroni stvaraju magnetski moment zbog rotacije oko vlastite osi, koji se naziva spinski magnetski moment. Magnetski dipol može se karakterizirati vektorom magnetskog momenta, numerički jednakim umnošku veličine elementarne struje i područja kruga ograničenog tom strujom u prostoru. Vektor magnetizacije poklapa se sa smjerom vektora intenziteta i povezan je s njim linearnom ovisnošću. Bezdimenzionalni koeficijent k naziva se magnetska susceptibilnost tvari. Za magnetsko polje koje postoji u određenom mediju, možemo zamisliti magnetsku indukciju kao zbroj dviju komponenti, indukcije B 0 koja odgovara vakuumu i dodatne indukcije B n nastale magnetiziranjem tvari. Ovisno o vrijednosti m sve se tvari dijele na dijamagnetike, paramagnetike i feromagnetike. Na primjer, platina ima relativnu magnetsku propusnost od 1. Određivanje jakosti magnetskog polja preko magnetskih sila i mase nije sasvim adekvatno fizičkoj slici pojava u magnetskom polju, tj. U praksi je prikladnije koristiti fenomene koji povezati električnu struju i magnetsko polje. Neka se određena točkasta magnetska masa m giba po proizvoljnoj putanji od točke A do točke B magnetskog polja na sl. Rad učinjen za pomicanje mase m duž puta AB jednak je. U ovom izrazu, linearni integral vektora jakosti magnetskog polja, uzet duž određene staze AB, naziva se magnetomotorna sila MMF F koja djeluje duž te staze. Razmotrimo sada kretanje magnetske mase m duž zatvorene putanje u magnetskom polju zavojnice s konstantnom vrijednošću struje i. Prvo, pretpostavimo da postoji samo učinak polja zavojnice na masu m na sl. Ako se magnetska masa m giba duž konture prikazane na slici, tada će zavojnica prijeći sve indukcijske linije koje izlaze iz nje i rad pomaka, uzimajući u obzir činjenicu da je ukupni magnetski tok pomaknute mase brojčano jednak njegova će vrijednost biti jednaka. Međutim, u ovom slučaju može se razmatrati zasebno, za svaki zavoj. Tada će desna strana izraza 8 sadržavati algebarski zbroj svih struja obuhvaćenih integracijskom konturom. Linearni integral vektora jakosti magnetskog polja, uzet duž zatvorene petlje, jednak je ukupnoj ukupnoj električnoj struji koja prolazi kroz površinu ograničenu tom petljom, ili je MMF duž zatvorene petlje jednak ukupnoj struji koju pokriva ova struja . Zakon ukupne struje jedan je od najvažnijih zakona koji uspostavlja neraskidivu vezu između električne struje i magnetskog polja. Iz toga slijedi da svaki magnetski vod nužno obuhvaća električnu struju i, obrnuto, električna struja uvijek je okružena magnetskim poljem. Štoviše, oni nisu iznimka od ovog zakona i stalni magneti, budući da magnetske linije u njima stvaraju elementarne mikroskopske struje, također uključene u desnu stranu izraza 9. Prijelaz magnetskog toka iz jednog medija u drugi popraćen je nekim pojavama na granici između tih medija. Neka magnetski tok prelazi iz medija s magnetskom propusnošću m 1 na medij s magnetskom propusnošću m 2 Sl. Ali magnetski tok za izotropni medij može se predstaviti indukcijom u obliku. U izotropnom mediju, vektori indukcije i jakosti magnetskog polja podudaraju se u smjeru, stoga će kutovi s normalom vektora H 1 i H 2 biti isti kao oni vektora B 1 i B 2 na slici. Odaberimo zatvorenu pravokutnu konturu abcd u blizini sučelja tako da se njezine suprotne strane duljine l nalaze u različitim medijima na infinitezimalnoj udaljenosti od granice na slici. Nađimo linearni integral vektora jakosti polja duž ove konture i, prema zakonu ukupne struje, izjednačimo ga s nulom, budući da unutar konture nema električne struje: Podijelimo li izraz 10 s izrazom 11, dobivamo odnos koji povezuje kutove vektora s normalnom i magnetskom permeabilnošću. Jeste li znali da je, prema relativističkoj mitologiji, "gravitacijska leća fizikalni fenomen povezan sa skretanjem svjetlosnih zraka u gravitacijskom polju. Gravitacijske leće objašnjavaju nastanak više slika istog astronomskog objekta, kvazara, galaksija, kada linija vida od izvora do promatrača pada druga galaksija ili jato galaksija sama je leća.Na nekim se slikama povećava svjetlina izvornog izvora.Razlika u razmjerima fenomena stvarnog iskrivljenja slika galaksija i mitskih. odstupanje u blizini zvijezda je 10 11 puta.Možemo govoriti o utjecaju površinske napetosti na oblik kapi, ali ne možemo ozbiljno govoriti o sili površinske napetosti kao uzroku oceanskih plime.Eterična fizika nalazi odgovor na promatrani fenomen izobličenja slika galaksija.To je rezultat zagrijavanja etera u blizini galaksija, mijenjajući njegovu gustoću, a posljedično i promjenu brzine svjetlosti na galaktičkim udaljenostima zbog loma svjetlosti u eteru različite gustoće. Potvrda toplinske prirode iskrivljenja slika galaksija je izravna povezanost ovog izobličenja s radio emisijom prostora, odnosno etera na ovom mjestu, pomakom CMB spektra kozmičkog mikrovalnog zračenja u u ovom smjeru u područje visoke frekvencije. Pročitajte više u FAQ o eteričnoj fizici. Michael Faraday, pronalazač Elektromagnetski valovi u eteru. Carl Friedrich Gauss, tvorac teorije retardiranog potencijala. Kirchhoff, otkrivač zakona elektrotehnike. Wilhelm Weber, otkrivač zakona elektromagnetizma. John Searle, izumitelj magnetskog pretvarača energije etera. Emilius Lenz, otkrivač zakona elektromagnetizma. Maxwell, tvorac teorije elektromagnetizma etera. Nikola Tesla, briljantni izumitelj transformatora. Marinov, otkrivač anizotropije svjetlosti i skalarnog magnetskog polja. Nikolaev, istraživač skalarnog magnetskog polja. FORUM VIJESTI Vitezovi teorije etera. Kornilov je o tome napisao na svojoj stranici na društvenoj mreži. Ako se sjećate, prijavio sam video koji je britanski novinar snimio u centru Odese koristeći Google naočale. U gomili ukrajinskih nacista tada se pojavila skupina stranaca koji govore engleski, od kojih je jedan rekao novinaru da je ta skupina izravno umiješana u te događaje i to otvoreno izjavila. Štoviše, tečno je govorio engleski i rekao je da je državljanin Izraela i Sjedinjenih Država. Prema Kornilovu, tada je njegova poruka primljena s nepovjerenjem. Prvo su mi rekli da sam sve izmislio i da nema videa s Izraelcima. Kad sam na kraju pokazao ovaj video, gdje se tip jasno naziva građaninom Izraela, počeli su da viču na mene: Sada se Vladimir Kornilov odlučio vratiti na ovu temu, pa na svom Facebooku objavljuje fotografije misterioznih Izraelaca koji su sudjelovali u masakru u Odesi. Jedan od njih je izvjesni Gonen Siboni. Na prvoj fotografiji koju je objavio Kornilov nalazi se u Odesi 2. svibnja. A na ostala tri - je li u gradu Palestine ili IDF-u? Ili zašto je ovaj borac odjednom zaboravio engleski kada je shvatio da ga se snima? Sam Sibony rekao je novinaru da sudjeluje u događajima! Na kraju, ukrajinska SBU je kasnije izjavila da su prilikom spaljivanja Rusa u Odesi koristili neke čudne Kemijska tvar. S tim u vezi, razumno je da se Izraelci zapitaju kakve su tvari u njihovim bocama i bocama, zar ne? I mislite li da je netko ispitivao ovu aktivisticu? On je sam napisao na mreži VKontakte 7. svibnja: I s tim je postao tih. I šuti do danas. Na temelju toga može se tvrditi da je ovaj komet izvorno nastao od velikih tijela koja su skupljala prašinu, plin i snijeg. Glavni razlog rotacije vrtloga su lokalni vjetrovi. A što je veća brzina vjetra, to je veća brzina rotacije vrtloga i, posljedično, veća je centrifugalna sila vrtloga, zbog čega se podiže razina vode mora i oceana. A što je manja centrifugalna sila vrtloga, to je niža razina vode u morima i oceanima. Brzina strujanja duž oboda mora i oceana nije posvuda jednaka i ovisi o dubini obale. U plitkom dijelu mora brzina strujanja se povećava, a u dubokom dijelu mora smanjuje.Na ravnim obalama, gdje struje nemaju kutnu brzinu, razina vode ne raste. Vode Finskog zaljeva okreću se u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, tvoreći vrtlog u obliku elipse. Vrlo sam vam zahvalan na vašem društvenom i obrazovnom radu općenito, a posebno na ponovnom postavljanju stotinjak poslanih pitanja koja su takoreći postavili znanstvenici o vremenu nastanka života na Zemlji, a posebno “ abiogeneza” - nastanak života iz mineralni materijal, inspirirana biblijskom mitologijom i nelogičnostima slaboumnih ljudi koji sebi umišljaju da su znanstvenici, tema je a priori netočna - http: I tu nema opreke: Obojica polaze od činjenice da je postojanje Svemira počelo u neki konačni, određeni trenutak. O tome sada govori “službena”, a zapravo kriminalna znanost koja “gaji” prostake, a o tome propovijeda apsolutno beskrupulozna crkva bilo kojeg od njih. Zapravo, prema realnoj logici, Svemir je, kao i svemir u logici, poseban objekt koji uključuje sve druge, te stoga nema granica u vremenu i prostoru. To su znali i stari ljudi, kako u Egiptu i Grčkoj, tako i u Kini i Indiji. Ako je tako, onda je postojanje života u Svemiru vječno. Nije vječno na određenom mjestu, na primjer, na Zemlji ili epruveti. Geni su bioinformacije u obliku DNA, RNA itd. Nose ih kometi. To je, inače, već činjenično utvrdio naš kolega E. Primjerice, u mezozoiku su vladali dinosauri i gmazovi. To je samo zato što su ta stvorenja postojala pogodni uvjeti. Zašto sada nema gmazova? Od krokodila i varana s otoka Komodo do kornjača, guštera i zmija. Danas samo zauzimaju skromnu nišu zbog činjenice da sada više ugodnim uvjetima za druge oblike života. Isto vrijedi i za sisavce i cvjetnice. Što, nije ih bilo u mezozoiku? Samo što tada za njih nije bilo klime. Usput, samo slaboumni ljudi mogu vjerovati da je Zemlja nastala prije 4,6 milijardi godina, na temelju "izotopske starosti" stijena. Za ljude s logikom jasno je da je 4,6 milijardi godina vrijeme koje je prošlo od nastanka određenog čvrstog minerala iz drugih minerala koji su iz nekog razloga u to vrijeme bili u talini. Ali ne nastanak, rođenje ni iz čega ili mitski protoplanetarni oblak. Već sam iznio svoje stajalište o ovom pitanju u djelu “Podrijetlo Sunca i planeta” http: Postoje valovi i crne rupe, potpuno mljeveno meso.
potrebno za određivanje magnetske indukcije polja koje stvaraju struje razne konfiguracije V različite sredine. Jakost magnetskog polja karakterizira magnetsko polje u vakuumu.
Snaga magnetskog polja (formula) vektorska fizikalna veličina jednaka:
Jakost magnetskog polja u SI - amper po metru (A/m).
Vektori indukcije (B) i jakosti magnetskog polja (H) podudaraju se u smjeru. Ako znaš Jakost magnetskog polja u danoj točki, tada možemo odrediti indukciju polja u ovoj točki.
Jakost magnetskog polja ovisi samo o jakosti struje koja teče kroz vodič i njegovoj geometriji.
Magnetizacija- karakteristika magnetskog stanja makroskopskog fizičkog tijela.
Jednoliko magnetizirano tijelo:
Svaka tvar postavljena u magnetsko polje dobiva određeni magnetski moment. Magnetizacija J je magnetski moment po jedinici volumena.
U slabim poljima, magnetizacija je izravno proporcionalna jakosti polja koje uzrokuje magnetizaciju:
Ako je tijelo magnetizirano nejednoliko (sastoji se od više dijelova), tada magnetizacija određena za svaki fizički mali volumen dV
MAGNETSKA SUMNJA, veličina koja karakterizira odnos između magnetizacije tvari i magnetsko polje u ovoj tvari. M.v. u statici polja jednaka je omjeru magnetizacije tvari M do napetosti N polje magnetiziranja: ; - bezdimenzijska količina. M.v., izračunato za 1 kg (ili 1 g) tvari, tzv. specifična (gdje je p gustoća tvari), a M.v. jedan prosjačenje- molarni (ili atomski): , gdje T- molekularna težina tvari. S magnetska permeabilnost. V. u statici polja (statička M.V.) povezana je relacijama: (u CGS jedinicama), (u SI jedinicama). M.v. može biti ili pozitivan ili negativan. Negativ M. stoljeća. Dijamagneti (DM) posjeduju, magnetizirani su protiv polja; pozitivni - paramagneti (PM) i feromagneti (FM), magnetizirani su duž polja. M.v. DM i PM su mali u apsolutnom iznosu. veličina, slabo ovisi o N i to samo u području vrlo jakih polja (i niskih temperatura).
Fizička količina, koji pokazuje koliko se puta indukcija magnetskog polja u homogenom mediju razlikuje po veličini od indukcije magnetskog polja u vakuumu naziva se magnetska permeabilnost :
| |
18. Dijamagneti, paramagneti, feromagneti .
Slabo magnetske tvari dijele se u dvije velike skupine – paramagneti I dijamagnetski materijali . Razlikuju se po tome što se paramagnetski uzorci uvođenjem u vanjsko magnetsko polje magnetiziraju tako da je njihovo vlastito magnetsko polje usmjereno duž vanjskog polja, a dijamagnetski uzorci magnetiziraju se prema vanjskom polju. Dakle, za paramagnetske materijale μ > 1, a za dijamagnetske materijale μ< 1. Отличие μ от единицы у пара- и диамагнетиков чрезвычайно мало. Например, у алюминия, который относится к парамагнетикам,μ – 1 ≈ 2,1·10 –5 , у хлористого железа (FeCl 3) μ – 1 ≈ 2,5·10 –3 . К парамагнетикам относятся также платина, воздух и многие другие вещества. К диамагнетикам относятся медь(μ – 1 ≈ –3·10 –6), вода (μ – 1 ≈ –9·10 –6), висмут (μ – 1 ≈ –1,7·10 –3) и другие вещества. Образцы из пара- и диамагнетика, помещенные в неоднородное магнитное поле между полюсами электромагнита, ведут себя по-разному – парамагнетики втягиваются в область сильного поля, диамагнетики – выталкиваются (рис. 1.19.1).
Para- i dijamagnetizam se objašnjava ponašanjem orbita elektrona u vanjskom magnetskom polju. U nedostatku vanjskog polja, atomi dijamagnetskih tvari imaju svoja vlastita magnetska polja elektrona i polja koja stvaraju njihovo orbitalno gibanje potpuno kompenzirana. Pojava dijamagnetizma povezuje se s djelovanjem Lorentzove sile na elektronske orbite. Pod utjecajem te sile mijenja se priroda orbitalnog gibanja elektrona i narušava se kompenzacija magnetskih polja. Rezultirajuće vlastito magnetsko polje atoma ispada da je usmjereno protiv smjer indukcije vanjskog polja.
Tvari koje se u magnetskom polju mogu jako magnetizirati nazivaju se feromagneti . Red veličine magnetske permeabilnosti feromagneta je u rasponu 10 2 –10 5 . Na primjer, za čelik μ ≈ 8000, za leguru željeza i nikla magnetska permeabilnost doseže 250.000.
Grupa koja se razmatra uključuje četiri kemijski element: željezo, nikal, kobalt, gadolinij. Od njih željezo ima najveću magnetsku propusnost. Stoga je cijela ova skupina nazvana feromagnetima.
Feromagnetski materijali mogu biti razne legure koje sadrže feromagnetske elemente. Široka primjena U tehnici su dobiveni keramički feromagnetski materijali – feriti.
Za svaki feromagnet postoji određena temperatura (tzv temperaturu ili Curiejevu točku ), iznad čega nestaju feromagnetska svojstva i tvar postaje paramagnetična. Za željezo je, primjerice, Curiejeva temperatura 770 °C, za kobalt 1130 °C, a za nikal 360 °C.
Feromagnetski materijali se dijele u dvije velike skupine - magnetski mekan I magnetski tvrd materijala. Meki magnetski feromagnetski materijali gotovo su potpuno demagnetizirani kada vanjsko magnetsko polje postane nula. Meki magnetski materijali uključuju, na primjer, čisto željezo, elektrotehnički čelik i neke legure. Ovi se materijali koriste u uređajima izmjenične struje u kojima dolazi do kontinuiranog preokreta magnetizacije, odnosno promjene smjera magnetskog polja (transformatori, elektromotori i dr.).
Magnetski tvrdi materijali zadržavaju svoju magnetizaciju u velikoj mjeri čak i nakon što su uklonjeni iz magnetskog polja. Primjeri magnetski tvrdih materijala uključuju ugljični čelik i niz posebnih legura. Za izradu se uglavnom koriste magnetski tvrdi materijali stalni magneti.
Magnetska permeabilnost μ feromagneta nije konstantna vrijednost; uvelike ovisi o indukciji B 0 vanjskom polju. Tipična ovisnost μ ( B 0) prikazan je na sl. 1.19.2. Tablice obično daju vrijednosti maksimalne magnetske propusnosti.