Какие существуют способы усиления магнитных полей

Магнитное поле прямолинейного проводника с током

Камни, способные притягивать предметы из железа, назвали в честь острова, на котором они были найдены – магнитами. А их свойство располагаться в пространстве определенным образом легло в основу создания магнитного компаса. Понимание того, как работает данное устройство необходимо для дальнейшего изучения материала.

Итак, схема простейшего магнитного компаса приведена на рисунке. Он состоит из тонкой иглы, на которой располагается маленький магнит в форме ромба. Этот магнит может свободно вращаться на игле.

Как уже было сказано ранее, при отсутствии внешнего воздействия магниты ориентируются в пространстве всегда определенным образом: одним концом по направлению к Северному полюсу Земли (по аналогии этот конец камня называют северным полюсом и обозначают синим цветом); а другим концом по направлению к Южному (южный полюс магнита обозначают красным).

Рисунок 1(а) – Магнитная стрелка (вид сверху)

Рисунок 1(б) – Схема простейшего компаса

В 1820 году Ганс Христиан Эрстед проводил лекцию, на которой демонстрировал выделение тепла на проводнике с током: пропускал через длинный проводник ток, в следствие чего проводник нагревался. В перерыве между занятиями любопытные студенты начали включать и выключать установку и случайно заметили, что при прохождении тока по проводнику магнитная стрелка, находившаяся неподалеку, приходит в движение. Студенты поделились наблюдением с Эрстедом, которого очень заинтересовало данное явление, и он начал его исследовать. Опыты, которые он проводил, позднее назвали опытами Эрстеда. Они стали первым доказательством связи электрического тока с магнитными свойствами.

Рассмотрим опыт, проведенный Эрстедом. Под длинным проводником, включенным в цепь, ставили магнитную стрелку (см. рисунок 2).

Рисунок 2 – Схема опыта Г.Х. Эрстеда

Когда в проводнике начинает течь ток, магнит поворачивается до положения перпендикулярно проводнику. Направление его зависело от того, куда направлен ток. На рисунке 3 приведен проводник с током, направление которого указано белой стрелкой. В таком случае магнитная стрелка ориентировалась синим концом влево.

Рисунок 3 – Магнитная стрелка ориентировалась относительно проводника

Если в установке на рисунке 3 поменять местами полюса источника (ток будет течь в противоположную сторону), стрелка повернется красным концом влево.

То есть ток воздействует на стрелку из магнита. Непосредственного контакта между стрелкой и проводником нет (они не касаются друг друга), значит воздействие осуществляется с помощью поля*, которое впоследствии назвали магнитным.

Важно отметить, что магнитное поле:

• воздействует на движущиеся заряженные частицы и вещества, обладающие свойствами магнитов;
• порождается движущимися заряженными частицами или веществами-магнитами.

*Напоминание: поле – это такая материя, которую нельзя увидеть или почувствовать органами чувств, однако можно обнаружить его действие на какие-либо объекты.

Поскольку поле нельзя увидеть или почувствовать, но описывать и представлять нужно, было решено изображать магнитное поле схематично — в виде линий.

Линии магнитного поля (они же магнитные линии) – это мысленно проведенные линии по касательной, к которым ориентировались бы магнитные стрелки (эти линии являются воображаемыми, в действительности их, конечно, не существует). Они являются графическим изображением магнитного поля и имеют направление туда же, куда и северный полюс магнитной стрелки.

На рисунке 4 можно увидеть линии поля прямоугольного магнита. Такой тип магнитов часто называют полосовыми (от слова «полоса»).

Рисунок 4 – Магнитные линии поля прямоугольного магнита

Свойства магнитных линий:

• выходят из северного полюса магнита (т.е. начинаются на нем);
• входят в южный (заканчиваются на нем);
• являются или замкнутыми, или уходящими в бесконечность (начинающимися в бесконечности).

§17. Магнитное поле проводника с током и способы его усиления

Магнитное поле проводника с током.

При прохождении тока по прямолинейному проводнику вокруг него возникает магнитное поле (рис. 38). Магнитные силовые линии этого поля располагаются по концентрическим окружностям, в центре которых находится проводник с током.

Рис. 38. Магнитное поле вокруг прямолинейного проводника с током

Направление магнитного поля вокруг проводника с током всегда находится в строгом соответствии с направлением тока, проходящего по проводнику. Направление магнитных силовых линий можно определить по правилу буравчика. Его формулируют следующим образом.

Если поступательное движение буравчика 1 (рис. 39, а) совместить с направлением тока 2 в проводнике 3, то вращение его рукоятки укажет направление силовых линий 4 магнитного поля вокруг проводника. Например, если ток проходит по проводнику в направлении от нас за плоскость листа книги (рис. 39, б), то магнитное поле, возникающее вокруг этого проводника, направлено по часовой стрелке. Если ток по проводнику проходит по направлению от плоскости листа книги к нам, то магнитное поле вокруг проводника направлено против часовой стрелки.

Рис. 39. Определение направления магнитного поля по правилу буравчика.

Чем больше ток, проходящий по проводнику, тем сильнее возникающее вокруг него магнитное поле. При изменении направления тока магнитное поле также изменяет свое направление.По мере удаления от проводника магнитные силовые линии располагаются реже. Следовательно, индукция магнитного поля и его напряженность уменьшаются.

Напряженность магнитного поля в пространстве, окружающем проводник,

H = I/(2πr) (44)

Максимальная напряженность Нmax имеет место на внешней поверхности проводника 1 (рис. 40). Внутри проводника также

Рис. 40. Кривая распределения напряженности магнитного поля Н вокруг и внутри проводника с током.

возникает магнитное поле, но напряженность его линейно уменьшается по направлению от внешней поверхности к оси (кривая 2). Магнитная индукция поля вокруг и внутри проводника изменяется таким же образом, как и напряженность.

Способы усиления магнитных полей.

Для получения сильных магнитных полей при небольших токах обычно увеличивают число проводников с током и выполняют их в виде ряда витков; такое устройство называют обмоткой, или катушкой.

При проводнике, согнутом в виде витка (рис. 41, а), магнитные поля, образованные всеми участками этого проводника, будут внутри витка иметь одинаковое направление. Поэтому интенсивность магнитного поля внутри витка будет больше, чем вокруг прямолинейного проводника. При объединении витков в катушку магнитные поля, созданные отдельными витками, складываются (рис. 41, б) и их силовые линии соединяются в общий магнитный поток.

Рис. 41. Магнитные поля, созданные витком с током (а) и катушкой (б)

При этом концентрация силовых линий внутри катушки возрастает, т. е. магнитное поле внутри нее усиливается. Чем больше ток, проходящий через катушку, и чем больше в ней витков, тем сильнее создаваемое катушкой магнитное поле.

Магнитное поле снаружи катушки также складывается из магнитных полей отдельных витков, однако магнитные силовые линии располагаются не так густо, вследствие чего интенсивность магнитного поля там не столь велика, как внутри катушки. Магнитное поле катушки, обтекаемой током, имеет такую же форму, как и поле прямолинейного постоянного магнита (см. рис. 35, а): силовые магнитные линии выходят из одного конца катушки и входят В другой ее конец.

Поэтому катушка, обтекаемая током, представляет собой искусственный электрический магнит. Обычно для усиления магнитного поля внутрь катушки вставляют стальной сердечник; такое устройство называется электромагнитом.

Электромагниты нашли чрезвычайно широкое применение в технике. Они создают магнитное поле, необходимое для работы электрических машин, а также электродинамические усилия, требуемые. Для работы различных электроизмерительных приборов и электрических аппаратов.

Электромагниты могут иметь разомкнутый или замкнутый магнитопровод (рис. 42). Полярность конца катушки электромагнита можно определить, как и полярность постоянного магнита, при помощи магнитной стрелки. К северному полюсу она поворачивается южным концом.

Рис. 42. Электромагниты с разомкнутым (а) и замкнутым (б) магнитопроводом

Для определения направления магнитного поля, создаваемого витком или катушкой, можно использовать также правило буравчика. Если совместить направление вращения рукоятки с направлением тока в витке или катушке, то поступательное движение буравчика укажет направление магнитного поля.

Полярность электромагнита можно определить и с помощью правой руки. Для этого руку надо положить ладонью на катушку (рис. 43) и совместить четыре пальца с направлением в ней тока, при этом отогнутый большой палец покажет направление магнитного поля.

Рис. 43. Определение полярности электромагнита с помощью правой руки

Неоднородное и однородное магнитное поле

Если вернуться к исследованиям Г.Х. Эрстеда и понаблюдать за поведением стрелки в различных точках, можно заметить, что, чем дальше стрелку убирают от проводника, тем меньше она отклоняется. Это значит, что поле слабеет с удалением от источника.

Как выглядят магнитные линии поля проводника с током приведено на рисунке 5. Читателю представлен поперечный разрез проводника с током, текущим «в рисунок». В данном случае линии поля – это концентрические окружности. Там, где поле интенсивнее (близко к источнику — проводнику) линии рисуются гуще, а в областях, где слабее – реже.

Рисунок 5 – Магнитные линии поля проводника с током

Поле, в различных точках пространства воздействующее на магнитную стрелку с одинаковой силой, называют однородным.

В противной ситуации говорят о неоднородном магнитном поле.

Строго говоря, магнитное поле почти всегда неоднородно. Тем не менее поле, созданное некоторыми источниками, в какой-то небольшой области можно считать однородным. Например, поле в области между магнитами, расположенными последовательно (см. рисунок 6). Линии индукции однородного магнитного поля параллельны, а густота,с которой они изображены, не меняется.

Рисунок 6 – Поле между двумя последовательно лежащими магнитами

Как определить направление магнитных линий

• Как определить направление магнитных линий
• Как определить направление силы Лоренца
• Как определить направление магнитной индукции

• — источник тока (проводник, соленоид);
• — правая рука;
• — магнитные стрелки.

• Как увидеть магнитное поле
• Каким образом определить магнитное поле тока
• Как найти индукцию поля
• Как определить направление силы тока
• Как определить направление вектора индукции
• Как определить направление линии индукции
• Как найти направление магнитного поля
• Как найти вектор магнитной индукции
• Как обнаружить магнитное поле
• Как определить полярность магнита
• Как определить вектор магнитной индукции
• Как определить магнитное поле
• Как работают правила левой и правой руки
• Что такое сила Ампера
• Как определить магнитную индукцию поля
• Как измерить магнитное поле
• Как определить азимут компасом
• Как измерить азимут
• Как определить силу магнитного поля
• В чем состоит принцип суперпозиции магнитных полей
• Как обнаружить электрическое поле
• Как найти дирекционный угол
• Как научиться пользоваться компасом

Направление тока и направление линий магнитного поля

Правило буравчика

Ранее для определения направления магнитного поля в опытах использовалась стрелка из магнита. А что же делать, если ее под рукой не оказалось?

Необходимо знать правило буравчика* (правого винта):когда поступательное движение буравчика (винта) сонаправлено с током, протекающего в проводнике, направление вращения ручки буравчика укажет направление линий магнитного поля.

На рисунке 7 приведена иллюстрация, как использовать правило буравчика. Относительно читателя ток идет вниз. Буравчик, расположенный как на рисунке, вращают по часовой стрелке, чтобы он двигался вниз. Тогда, в соответствии с правилом, направление магнитных линий вокруг проводника — «по часовой стрелке».

Рисунок 7 –Иллюстрация использования правила буравчика

*Напоминание: вообще, буравчик — это режущий инструмент для высверливания небольших отверстий. Однако зачастую школьникам трудно представить его. Более простым примером системы, аналогичной буравчику, может служить обычная пробка у пластиковой бутылки. Когда бутыль расположена вертикально, а пробка закручивается по часовой стрелке, поступательно она движется вниз. Если пробку раскручивать против часовой стрелки, она будет двигаться вверх. Можно ориентироваться на этот пример, мысленно располагая бутыль с пробкой вертикально или горизонтально, чтобы в дальнейшем было легче использовать правило буравчика.

Вместо буравчика зачастую используют правило правой руки: если отогнутый от ладони на 90° большой палец развернуть по току в проводнике, а затем оставшимися пальцами обхватить проводник, они укажут направление линий магнитного поля.

Пример, поясняющий правило правой руки,приведен на рисунке 8.

Рисунок 8 – Иллюстрация применения правила правой руки

Правила буравчика и правила правой руки одинаково удобны и можно использовать любое из них. Однако далее будет рассматриваться еще и правило левой руки. Чтобы избежать путаницы, в какой ситуации какую руку использовать, для определения направления линий магнитного поля предпочтительнее пользоваться именно правилом буравчика.

Магнитное поле

В соответствии с вышесказанным мы можем дать следующее определение магнитного поля.

Магнитным полем называется одна из двух сторон электромагнитного поля, возбуждаемая электрическими зарядами движущихся частиц и изменением электрического поля и характеризующаяся силовым воздействием на движущиеся зараженные частицы, а стало быть, и на электрические токи.

Рисунок 1. Магнитное поле вокруг проводника с током

Рисунок 2. Направление магнитных индукционных линий

Если продеть через картон толстый проводник и пропустить по нему электрический ток, то стальные опилки, насыпанные на картон, расположатся вокруг проводника по концентрическим окружностям, представляющим собой в данном случае так называемые магнитные индукционные линии (рисунок 1). Мы можем передвигать картон вверх или вниз по проводнику, но расположение стальных опилок не изменится. Следовательно, магнитное поле возникает вокруг проводника по всей его длине.

Если на картон поставить маленькие магнитные стрелки, то, меняя направление тока в проводнике, можно увидеть, что магнитные стрелки будут поворачиваться (рисунок 2). Это показывает, что направление магнитных индукционных линий меняется с изменением направления тока в проводнике.

Магнитные индукционные линии вокруг проводника с током обладают следующими свойствами: 1) магнитные индукционные линии прямолинейного проводника имеют форму концентрических окружностей; 2) чем ближе к проводнику, тем гуще располагаются магнитные индукционные линии; 3) магнитная индукция (интенсивность поля) зависит от величины тока в проводнике; 4) направление магнитных индукционных линий зависит от направления тока в проводнике.

Чтобы показать направление тока в проводнике, изображенном в разрезе, принято условное обозначение, которым мы в дальнейшем будем пользоваться. Если мысленно поместить в проводнике стрелку по направлению тока (рисунок 3), то в проводнике, ток в котором направлен от нас, увидим хвост оперения стрелы (крестик); если же ток направлен к нам, увидим острие стрелы (точку).

Рисунок 3. Условное обозначение направления тока в проводниках

Величина магнитного поля

Индукция магнитного поля. Линии магнитной индукции

Чтобы иметь возможность охарактеризовать, описать и сравнить между собой магнитные поля, была введена индукция магнитного поля или просто магнитная индукция.

Единицей измерения этой величины в СИ была выбрана тесла (Тл) – в честь знаменитого ученого Николы Теслы:

[B] = 1Тл

Магнитная индукция — вектор. Его модуль отражает силу, с которой магнитное поле воздействует на магниты или движущиеся заряженные частицы, а направление указывает куда ориентированы линии поля.

Однородному полю присуща индукция постоянная во всех точках. У неоднородного поля изменяется.

Чтобы разобрать подробнее, что за величина , нужно рассмотреть еще один эксперимент.

Рассмотрим цепь, состоящую из источника, ключа К и длинного проводника R (см. рисунок 9). Если данный проводник окружить однородным магнитным полем (разместить его U-образном магните, например) и замкнуть ключ, проводник R изогнется, т.к. появится сила (F), пытающаяся вытолкнуть его из магнита.

Рисунок 9 – Проводник в U-образном магните (1)

Изменив направление тока в магнитном поле,можно заметить, что сила (F) тоже начнет действовать в обратную сторону и будет пытаться втащить проводник в магнит (см. рисунок 10).

Рисунок 10 – Проводник в U-образном магните (2)

Точно так же вектор силы развернется, если повернуть магнит на 180°, при неизменном направлении электрического тока.

Сила (F), которая была обнаружена в опыте, называется силой Ампера. С ее помощью магнитное поле и воздействует на проводники с током, размещенные в нем.

Направление, в котором действует сила, определяется правилом левой руки: когда ладонь повернута так, что вектор индукции поля входит в нее, а четыре пальца ориентированы в сторону течения тока, большой палец, отогнутый на 90 указывает куда направлена амперова сила.

Небольшая оговорка: ранее рассматривался проводник с током. То есть внутри проводника двигались заряды. Логично, что магнитное поле воздействует и на каждую движущуюся заряженную частицу отдельно.

За направление тока в цепи принято считать направление движения положительных зарядов. Получается, что, рассматривая отдельно летящую заряженную положительно частицу, по правилу левой руки пальцы нужно направлять по вектору скорости этой частицы. В случае же частицы с отрицательным зарядом пальцы нужно будет располагать в направлении, противоположном ее скорости (см. рисунок 10).

Рисунок 10 – Применение правила левой руки для частиц с зарядами разных знаков

Сила Ампера увеличивается с возрастанием силы тока , магнитной индукции (B) и длины проводника (L). Помимо этого,присутствует зависимость от ориентации проводника в поле.

Силу Ампера можно рассчитать по формуле:

(a – угол между направлением тока и направлением линий магнитной индукции).

Когда проводник перпендикулярен линиям магнитной индукции, выражение переписывается так:

Это выражение удобно для определения величины однородного магнитного поля. И становится очевидной связь единиц измерения:

То есть индукция в 1 теслу это величина такого магнитного поля, которое действует с силой в 1 Ньютон на проводник, имеющий длину 1 метр и силу тока в нем 1 ампер.

И теперь можно сказать, что более точное название магнитных линий – линии магнитной индукции.

Магнитный поток

Плоский контур. Явление электромагнитной индукции

Как уже неоднократно упоминалось, магнитное поле порождается электрическим током. Тогда возможна ли ситуация, когда, наоборот магнитное поле породит электрический ток?

Из опытов установлено, что магнитное поле действительно может порождать ток. Один из самых простых опытов, доказывающих это, заключается в следующем: замкнутый плоский контур (все точки которого лежат в одной плоскости) из проводящего ток материала подключают к амперметру (чтобы зафиксировать ток) и затем вносят его в область U-образного магнита (см. рисунок 11).

Рисунок 11 – Проводящий контур в магнитном поле (К – контур, А – амперметр)

В ходе данного опыта было выяснено:

• контур вносится в поле (в процессе движения) — амперметр фиксирует ток;
• контур покоится внутри магнита –стрелка амперметра на нуле;
• контур вынимают из области магнита — ток есть;
• изменяют положение контура (поворачивают вокруг диаметра) — ток есть.

Что же изменялось в течение опыта? Если судить по рисунку, видно, что менялось количество магнитных линий, пересекающих контур (они изображены стрелками вниз). На языке физики говорят, что изменялся магнитный поток (Ф), пронизывающий замкнутый контур.

Магнитный поток обозначается буквой Ф и измеряется в Веберах.

Он прямо пропорционален количеству линий магнитного поля, пересекающих плоскость, ограниченную контуром.

Если в эксперименте использовать кольцо большего радиуса, его бы пронизывал больший поток (большая площадь контура могла бы захватить больше магнитных линий). Поле между ветвями U-образного магнита считается однородным.

Если оставить контур прежним, но взять более мощный магнит, поток Ф тоже станет больше (при более сильном поле магнитные линии рисуются гуще).

Если повернуть контур по диаметру, площадь, которой он «захватывает» магнитные линии уменьшится, а значит и магнитный поток уменьшится.

Получается, что поток Ф тем больше, чем больше величина магнитной индукции (В)и площадь контура. Помимо этого, он зависит от того, как расположен контур в поле.

Возникновение тока в замкнутом контуре (из проводящего материала) при изменении магнитного потока Ф, пронизывающего площадь, ограниченную контуром, называется явлением электромагнитной индукции. А возникающий ток – индукционным.

§17. Магнитное поле проводника с током и способы его усиления

При прохождении тока по прямолинейному проводнику вокруг него возникает магнитное поле (рис. 38). Магнитные силовые линии этого поля располагаются по концентрическим окружностям, в центре которых находится проводник с током.

Рис. 38. Магнитное поле вокруг прямолинейного проводника с током

Направление магнитного поля вокруг проводника с током всегда находится в строгом соответствии с направлением тока, проходящего по проводнику. Направление магнитных силовых линий можно определить по правилу буравчика. Его формулируют следующим образом.

Если поступательное движение буравчика 1 (рис. 39, а) совместить с направлением тока 2 в проводнике 3, то вращение его рукоятки укажет направление силовых линий 4 магнитного поля вокруг проводника. Например, если ток проходит по проводнику в направлении от нас за плоскость листа книги (рис. 39, б), то магнитное поле, возникающее вокруг этого проводника, направлено по часовой стрелке. Если ток по проводнику проходит по направлению от плоскости листа книги к нам, то магнитное поле вокруг проводника направлено против часовой стрелки.

Рис. 39. Определение направления магнитного поля по правилу буравчика.

Чем больше ток, проходящий по проводнику, тем сильнее возникающее вокруг него магнитное поле. При изменении направления тока магнитное поле также изменяет свое направление.По мере удаления от проводника магнитные силовые линии располагаются реже. Следовательно, индукция магнитного поля и его напряженность уменьшаются.

Напряженность магнитного поля в пространстве, окружающем проводник,

H = I/(2πr) (44)

Максимальная напряженность Н_max имеет место на внешней поверхности проводника 1 (рис. 40). Внутри проводника также

Рис. 40. Кривая распределения напряженности магнитного поля Н вокруг и внутри проводника с током.

возникает магнитное поле, но напряженность его линейно уменьшается по направлению от внешней поверхности к оси (кривая 2). Магнитная индукция поля вокруг и внутри проводника изменяется таким же образом, как и напряженность.

Способы усиления магнитных полей.

Для получения сильных магнитных полей при небольших токах обычно увеличивают число проводников с током и выполняют их в виде ряда витков; такое устройство называют обмоткой, или катушкой.

При проводнике, согнутом в виде витка (рис. 41, а), магнитные поля, образованные всеми участками этого проводника, будут внутри витка иметь одинаковое направление. Поэтому интенсивность магнитного поля внутри витка будет больше, чем вокруг прямолинейного проводника. При объединении витков в катушку магнитные поля, созданные отдельными витками, складываются (рис. 41, б) и их силовые линии соединяются в общий магнитный поток.

Рис. 41. Магнитные поля, созданные витком с током (а) и катушкой (б)

При этом концентрация силовых линий внутри катушки возрастает, т. е. магнитное поле внутри нее усиливается. Чем больше ток, проходящий через катушку, и чем больше в ней витков, тем сильнее создаваемое катушкой магнитное поле.

Магнитное поле снаружи катушки также складывается из магнитных полей отдельных витков, однако магнитные силовые линии располагаются не так густо, вследствие чего интенсивность магнитного поля там не столь велика, как внутри катушки. Магнитное поле катушки, обтекаемой током, имеет такую же форму, как и поле прямолинейного постоянного магнита (см. рис. 35, а): силовые магнитные линии выходят из одного конца катушки и входят В другой ее конец.

Поэтому катушка, обтекаемая током, представляет собой искусственный электрический магнит. Обычно для усиления магнитного поля внутрь катушки вставляют стальной сердечник; такое устройство называется электромагнитом.

Электромагниты нашли чрезвычайно широкое применение в технике. Они создают магнитное поле, необходимое для работы электрических машин, а также электродинамические усилия, требуемые. Для работы различных электроизмерительных приборов и электрических аппаратов.

Электромагниты могут иметь разомкнутый или замкнутый магнитопровод (рис. 42). Полярность конца катушки электромагнита можно определить, как и полярность постоянного магнита, при помощи магнитной стрелки. К северному полюсу она поворачивается южным концом.

Рис. 42. Электромагниты с разомкнутым (а) и замкнутым (б) магнитопроводом

Для определения направления магнитного поля, создаваемого витком или катушкой, можно использовать также правило буравчика. Если совместить направление вращения рукоятки с направлением тока в витке или катушке, то поступательное движение буравчика укажет направление магнитного поля.

Полярность электромагнита можно определить и с помощью правой руки. Для этого руку надо положить ладонью на катушку (рис. 43) и совместить четыре пальца с направлением в ней тока, при этом отогнутый большой палец покажет направление магнитного поля.

Рис. 43. Определение полярности электромагнита с помощью правой руки

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Усиление магнитного поля внутри индуктора в соединении эффектом близости повышает эффективность нагрева деталей, охваченных индуктором. В этом случае кольцевой эффект полезен, несмотря на увеличение активного сопротивления индуктирующего провода. Однако он затрудняет нагрев внутренних поверхностей, действуя противоположно эффекту близости и уменьшая напряженность магнитного поля у нагреваемой поверхности.  [2]

Усиление магнитного поля в ферромагнитной среде, а также явления магнитного насыщения и остаточного магнетизма хорошо объясняются изменением ориентации магнитных моментов областей самопроизвольной намагниченности под действием внешнего поля.  [3]

Усиление магнитного поля ферромагнетиками широко используется в технике. Так, например, усиление магнитного поля соленоида с помощью ферромагнетика используется для устройства электромагнита. Стержень, который вставляют в соленоид, называют сердечником. Соленоид с сердечником из мягкой стали называют электромагнитом, а провод, из которого сделан соленоид — обмоткой электромагнита. Часто электромагниту придают подковообразную форму.  [4]

Усиление магнитного поля ферромагнетиками широко используется в технике. Так, например, усиление магнитного поля соленоида с помощью ферромагнетика используется для устройства электромагнита. Стержень, который вставляют в соленоид, называют сердечником. Соленоид с сердечником из мягкой стали называют электромагнитом, а провод, из которого едет лан соленоид — обмоткой электромагнита. Часто электромагниту придают подковообразную форму.  [5]

Для усиления магнитного поля и придания ему необходимой формы сердечник статора и ротора выполняют из электротехнической стали. Для уменьшения потерь в стали сердечники собирают из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга слоем лака.  [6]

Для усиления магнитного поля внутри расположен железный сердечник Ср. При пропускании тока через катушку она стремится установиться по полю. MBp k1I, где коэффициент ft, зависит от напряженности поля, созданного магнитом, числа витков катушки, размеров и взаимного расположения элементов прибора.  [7]

Для усиления магнитного поля внутри расположен железный сердечник Ср. При пропускании тока через катушку она стремится установиться по полю. & /, где коэффициент fe, зависит от напряженности поля, созданного магнитом, числа витков катушки, размеров и взаимного расположения элементов прибора.  [8]

Для усиления магнитного поля и придания ему должной конфигурации машины и аппараты переменного тока снабжаются сердечниками; так же как и машины и аппараты постоянного тока.  [10]

Для усиления магнитного поля применяют замкнутые сердечники из мягкой стали или других ферромагнитных материалов. На более высоких частотах сердечники обычно не применяют и делают катушки специальной формы. Они охватывают трубку и создают более однородное поле. Для уменьшения магнитного рассеяния катушки помещают в ферромагнитный экран.  [11]

Возможность усиления магнитного поля указанным механизмом по современным представлениям реализуется во внешних конвективных зонах звезд. Для простоты предполагается, что среда несжимаема.  [12]

При усилении магнитного поля , при установлении его энергия, поступающая в цепь от источника питания, не только переходит в тепло и другие виды энергии в активном сопротивлении цепи, но и накапливается в виде энергии магнитного поля.  [13]

При усилении магнитного поля в витке возникает индукционный ток, направление которого можно определить по закону Ленца.  [14]

При изотропной турбулентности усиления магнитного поля не происходит, но турбулентными движениями ускоряется диффузия магнитного поля.  [15]

Неодимовый мощный магнит: как сделать своими руками, назначение мощных магнитов

Ещё в Древнем Китае обратили внимание на свойство некоторых металлов притягивать. Это физическое явление получило название магнетизм, а материалы, обладающие этой способностью, назвали магнитами. Сейчас это свойство активно используется в радиолектронике и промышленности, а особо мощные магниты используют, в том числе и для поднятия и транспортировки больших объёмов металла. Применяются свойства этих материалов и в быту – многим известны магнитные открытки и буквы для обучения детей. Какие магниты бывают, где их используют, что такое неодимовый, об этом расскажет этот текст.

Способы размагничивания магнита

Потеря свойства притягивания металлических предметов может произойти как естественным образом, так и при проведении ряда действий. При соблюдении правил эксплуатации и хранения, качества неодимовых элементов сохраняются на протяжении 100 и более лет, а ферритовые аналоги продолжают притягивать металл в течение 8-10 лет. Размагничивание неодимов естественным образом нецелесообразно, если требуется выполнить процедуру для нового предмета.

Нагрев изделия

Этот способ применяется как в промышленных, так и бытовых условиях: если магнит выполнен из стандартного сплава неодима с бором и железом, он утратит свойства при помещении в кипящую при 80 градусах по Цельсию воду или в случае контакта с нагретой до указанной температуры поверхностью. Если речь идет об изделии с повышенной стойкостью к термальным перепадам, выполнить процедуру в бытовых условиях вряд ли получится: температура размагничивания неодимовых магнитов с такими свойствами – 200 градусов по Цельсию. Для проведения процедуры в подобных случаях используется специальное промышленное оборудование.

Механические действия

Неодим может утратить свои качества в результате сильного направленного воздействия, например, удара: данный материал имеет порошковую структуру, которая разрушается при падении с высоты или при воздействии ударного оборудования. Кроме того, размагничивание может произойти случайно в процессе сверления или разрезания магнита: виной тому является чрезмерное механическое давление или повышение температуры изделия без принудительного охлаждения.

Обработка внешним магнитным воздействием

Наиболее часто, если есть возможность использовать промышленное оборудование повышенной мощности, используют другой магнит, который позволяет сформировать поле с силой индукции порядка 4 Тесла. Неодимовый магнит размагничивается в считанные секунды, поэтому такой способ, несмотря на технологическую сложность, отличается максимально быстрым достижением результата.

Что это такое

Неодимовым магнитом является магнитный элемент, который состоит из неодимового редкоземельного борного и железного материала. Обладает кристаллической структурой, тетрагональной формой и формулой Nd2Fe14B.

Неодимовый магнит как самый распространенный вид

Впервые был создан организацией General Motors в 1982 году. Является самым сильным постоянным магнитным элементом, величина мощности которого в несколько раз больше обычного. Оснащен большой магнитной индукцией в 12 400 гаусс.

Обратите внимание! Это хрупкий сплав, имеющий формулу NdFeB, а также жесткий никелированный защитный слой и соответствующий класс. Пользуется большой популярностью и выпускается в разной форме

Полное определение материала

Применение неодимового магнита

Данные изделия выпускаются различной формы и размеров, их используют для следующих задач:

• Создание эффекта зажима, фиксация металлических элементов друг с другом. С помощью неодимовых магнитов можно закрепить антенну, автомобильный номер, табличку, иную металлическую деталь, устройство или целый механизм.
• Фильтрация масляных систем в автомобилях и другой технике: неодимовые магниты позволяют легко и быстро удалить металлическую стружку.
• Создание магнитных замков, крепежа, используемого в промышленных отраслях и бытовых целях.
• Поисковые работы, связанные с отысканием металлических предметов (поиск кладов, исторических ценностей, оружия, работы по разминированию и пр.).
• Восстановление других магнитных элементов: с помощью неодимового элемента можно создать магнитное поле, которое вернет изделию его свойство притягивать металл.
• Удаление информации, записанной на дискетах, дисках, флешках и других электронных носителях, в целях безопасности.
• Создание приспособлений универсального применения (вешалки, приспособления для помешивания, компасы и пр.).
• Конструирование генераторов тока, которые могут использоваться как экспериментальные модели или устройства, подходящие для бытового применения.
• Создание украшений: неодим может иметь различную форму и размер, шарикам из этого материала часто придают хромированное покрытие, их могут окрашивать в разные цвета.
• Обработка воды при помощи магнитного воздействия, в результате которого снижается образование накипи, а сама жидкость приобретает улучшенный вкус и запах.
• Кондиционирование горючего, которое позволяет снизить расход топлива для авто- и мототехники.
• Сортировка мелких металлических предметов, которые нужно извлечь из множества неметаллических изделий.

Вывод

Неодимовые магниты – это изделия, которые находят широкое применение в коммерческих, промышленных и бытовых сферах деятельности, они отличаются высокой грузоподъемностью, отличными свойствами притягивания и долговечностью. Перед тем как размагнитить неодимовые магниты, важно удостовериться, что у вас есть необходимое оборудование: для этого нужна либо промышленная установка, либо устройство для нагрева минимум до 80 градусов. Намагничивание утративших свои качества изделий редко бывает целесообразным, но в случае необходимости заказать процедуру можно, обратившись к производителю.

Что можно поймать

Со дна озер и рек часто поднимают фрагменты памятников истории – ножи, оружие времен Великой Отечественной войны. Магнит с хорошей силой притяжения вытянет спрятанные клады в колодцах и помойных ямах. Из Днепра неоднократно поднимали казацкие шашки. Все изделия, в составе которых есть железо и ферромагнитные металлы, будут притянуты к магниту.

Чистое золото не примагничивается, однако в составе таких украшений есть и лигатура (смесь для придания прочности). К примеру, в изделиях 585 пробы содержится 41,5% иных металлов, в т. ч. и никеля, который отлично притягивается.

Найти также можно и серебро, но не все его разновидности могут быть подняты. Сервизы прошлых веков, с добавлением лигатуры часто добывают с глубин многовековых озер.

Нержавеющая сталь магнитится в разной степени, все зависит от добавленных сплавов. Не притянется алюминий, латунь, бронза, олово, свинец и медь.

Часто в своих находках можно обнаружить металлические герметичные цилиндры, которые носили немецкие солдаты. Они хранили в них свои ценности.

Места для поиска реликвий

Идеальными местами поиска являются военные переправы и многовековые мосты. Ценные находки можно обнаружить при исследовании мельничных омутов и дореволюционных колодцев. Удивляют своими артефактами сливные, помойные ямы и привокзальные туалеты.

Поиск ценных монет

К магниту не притянется только дешевая царская мелочь, а вот монеты среднего номинала, изготовленные с примесью никеля и хрома обрадуют своего кладоискателя. На дорогие монеты рассчитывать не стоит, т.к. изготавливались они из золота и серебра, а значит примагничиваются очень слабо.

Намагничивающее устройство своими руками

Видеокурс «Антенны» уроков «Электричество» «Сборка повышающих блоков» по сборке преобразователей напряжения ВК «Научная Критика» — устройство, магнит, устройство для намагничивания, magnet, magnetize, остаточная намагниченность, ферромагнетизм, как намагнитить магниты, намагничивание, магнитный, своими руками, намагничивание магнитов, #намагничивающее #устройство #магнит #для #намагничивания #остаточная #намагниченность #ферромагнетизм #намагнитить #магниты #намагничивание #магнитный #своими #руками #магнитов #занимательная #физика #magnet #magnetize #НамагничивающееУстройство #Магнит #УстройствоДляНамагничивания #Magnet #Magnetize #ОстаточнаяНамагниченность #Ферромагнетизм #КакНамагнититьМагниты #Намагничивание #Магнитный #СвоимиРуками #НамагничиваниеМагнитов #ЗанимательнаяФизика

Social comments Cackle

Инструкция

• Возьмите постоянный магнит. Расположите его во внешнем магнитном поле, которое сильнее магнитного поля самого магнита. Его можно создать другим, более мощным постоянным магнитом, а можно электромагнитом. Продолжайте держать магнит в этом поле некоторое время и его магнитные свойства улучшатся. Для каждого магнита его усиление зависит от множества факторов, поэтому результативность такого способа невозможно спрогнозировать.
• Чтобы усилить постоянный магнит, объедините его с другими магнитами, в этом случае поле усилится пропорционально количеству магнитов. Магниты соединяйте друг с другом так, чтобы одноименные полюса были сориентированы одинаково.

Особенности транспортировки и хранения

Во время использования поисковых магнитов, нужно соблюдать несколько рекомендаций относительно транспортировки и хранения:

1. Держать агрегат нужно в специальной немагнитной таре. Отлично подойдет деревянный ящик или в специальная сумка с экранированием.
2. Переносить конструкцию следует очень аккуратно, держа дистанцию в несколько метров от электрооборудования и техники. Сильное магнитное поле навредит гаджетам и компьютерным устройствам.

Сумки для магнитов

Сумки для поисковых магнитов с экранированием – незаменимый аксессуар любого кладоискателя. Выполнена она из износостойкого материала с вшитыми стальными пластинами для изоляции магнитного поля. Человек сможет перенести агрегат, не рискуя случайно примагнитить его в неподходящем месте.

Сумка довольно прочная и отлично защищает магнит от внешних повреждений, упрощая транспортировку.

Как усилить магнит

Поскольку при этом они будут отталкиваться, поэтому их нужно склеить.

• При достижении некоторой температуры магнитные свойства постоянного магнита исчезают. Эта точка называется точкой Кюри. Но охлаждение магнита до температуры значительно ниже точки Кюри не увеличивает его силы, поскольку данный переход является фазовым, то есть скачкообразным.
• Электромагнит представляет собой сердечник из электротехнической стали с намотанным на него изолированным проводом. Увеличивайте его магнитную силу двумя способами. Первый – увеличьте ток, подаваемый на обмотку. В этом случае магнитная индукция поля будет увеличиваться пропорционально увеличению силы тока в обмотке магнита. Но если ток в обмотке превысит значение тока короткого замыкания, она перегорит, тогда электромагнит выйдет из строя. Поэтому увеличивать ток подаваемый на электромагнит нужно очень осторожно. Увеличение силы тока осуществляется посредством увеличения ЭДС источника тока.
• Если этого недостаточно, усильте электромагнит другим способом – увеличьте количество витков обмотки, не увеличивая ее длину. Для этого наложите второй ряд провода, а если нужно то и третий. Магнитная индукция поля увеличится пропорционально увеличению количества витков на катушке электромагнита.

Фазы — что лучше — три или одна?

Многие любители электрической техники идут по пути наименьшего сопротивления и, чтобы не заморачиваться, останавливают свой выбор на однофазном статоре для ветряка. Однако у него имеется одна неприятная особенность, нивелирующая простоту сборки, — это вибрация в нагруженном состоянии, по причине непостоянства отдачи тока. Ведь амплитуда такого статора скачкообразна, — достигая максимума, когда неодимовые магниты располагаются над катушками, а после падая до минимума.

А вот, когда генератор сделан по трехфазной системе, то вибрации отсутствуют, и показатель мощности ветряка имеет постоянное значение. Причина такого отличия заключается в том, что ток, падая в одной фазе, в то же время нарастает в другой. И в итоге, ветрогенератор, работающий в трехфазной системе, может быть более эффективным до 50 %, чем точно такой же, но использующий однофазную систему. И главное, — нагруженный трехфазный генератор не дает вибрации, следовательно, мачта не дает повода для жалоб на ветрогенератор в надзирающие органы недоброжелателям из числа соседей, поскольку не создает надоедливого гула.

Tags: амплитуда, батарейка, бить, бра, ветрогенератор, ветряк, вид, вред, выбор, генератор, дом, , защитный, знак, как, компьютер, конструкция, , , магнит, магнитный, матрица, мощность, нагрузка, напряжение, номинал, осциллограф, полярность, постоянный, правило, принцип, провод, пуск, , работа, размер, ребро, ряд, сад, сеть, соединение, срок, тен, ток, трансформатор, трехфазный, , установка, щит, эффект

Как уменьшить силу сцепления?

Здесь все проще уменьшить силу сцепления неодимового магнита можно двумя способами. 1) Увеличить расстояние между магнитом и предметом на которое оказывается воздействие, чем дальше магнит от примагничиваемой поверхности, тем слабее эффект притягивания.

2) Принцип этого способа похож, на предыдущий, но здесь можно не увеличивать расстояние, а при сохранении определенной удаленности проложить немагнитный материал, между магнитом и предметом.

Мощность магнитного поля в этом случаи будет определяться степенью магнитной проводимости используемого магнитного экрана.

Подобрать магнит нужной мощности Вам помогут специалисты нашего интернет-магазина

Процесс изготовления неодимовых магнитов включает в себя этап намагничивания. На данном этапе заготовка подвергается воздействию мощного магнитного поля. В результате этого на свет появляется мощный неодимовый магнит с высокой коэрцитивной силой и не менее высокой силой сцепления. Срок службы неодимовых магнитов крайне продолжительный – теоретически, они могут работать сотни лет. Размагничивание неодимового магнита происходит очень медленно, со скоростью 0,1% за 10 лет.

Как намагнитить неодимовый магнит в том случае, если он размагнитился? Данная операция является невозможной, так как для этого понадобилось бы очень мощное магнитное поле. Если взять для примера магнитный диск 70х50 мм с силой сцепления 295 кг, то можно представить, какое магнитное поле необходимо было для его намагничивания. Таким образом, намагнитить неодимовый магнит в домашних условиях не получится – придется покупать новый магнит.

Как размагнитить неодимовый магнит, чтобы он потерял свою силу? Для этого можно использовать сильный удар, либо нагрев. Свойства неодимового сплава таковы, что он не выдерживает сильных ударов и нагрева до высокой температуры. Если ударить по магниту молотком, то он имеет все шансы потерять свою магнитную силу. Магнитное поле ослабнет и в том случае, если нагреть неодимовый магнит свыше +80 градусов. Данные свойства характерны для многих марок неодимового сплава, но встречаются и исключения – отдельные марки выдерживают нагрев до +200 градусов.

Обращаться с неодимовыми магнитами необходимо крайне аккуратно – это позволит не раздумывать над тем, как намагнитить неодимовый магнит в случае потери им магнитного поля. Не следует допускать их перегрева и сильных ударов. Если неодимовый магнит размагнитился, то его следует просто выкинуть. Также не следует подвергать сплав каким-либо деформациям. Попытки изменить его форму могут привести не только к размагничиванию, но и к получению ожогов – распиливание сплава может вызвать возгорание.

Вертикально ориентированный ветрогенератор в готовом виде

К ветрогенераторам, особенно в последние годы, снова возобновился интерес. Появились новые модели, более удобные и практичные.

Еще недавно главным образом использовались горизонтальные ветрогенераторы, имеющие три лопасти. А вертикальные виды не распространялись из-за сильной нагрузки на подшипники ветроколеса, вследствие чего возникало увеличенное трение, поглощающее энергию.

Но благодаря использованию принципов магнитной левитации, ветрогенератор на неодимовых магнитах стал применяться именно вертикально-ориентированный, с выраженным свободным инерционным вращением. В настоящее время он доказал свою более высокую эффективность по сравнению с горизонтальным.

Легкий старт достигается благодаря принципу магнитной левитации. А благодаря многополюсности, которая дает номинальное напряжение на малых оборотах, удается отказаться от редукторов полностью.

Некоторые приборы способны начать работу, когда скорость ветра составляет всего полтора сантиметра в секунду, а при достижении всего трех—четырех метров в секунду, она может уже равняться вырабатываемой мощности прибора.

Усиление электромагнита

Чтобы понять, как увеличить силу магнита, нужно разобраться в процессе намагничивания. Это произойдет, если магнит расположить во внешнем магнитном поле противоположной стороной к исходной. Увеличение же мощности электромагнита происходит тогда, когда увеличивается подача тока или умножаются витки обмотки.

Увеличить силу магнита можно с помощью стандартного набора необходимого оборудования: клея, набора магнитов (нужны именно постоянные), источника тока и изолированного провода. Они понадобятся для осуществления тех способов увеличения силы магнита, которые представлены ниже.

Усиление с помощью более мощного магнита

Этот способ заключается в использовании более мощного магнита для усиления исходного. Для осуществления надо поместить один магнит во внешнее магнитное поле другого, обладающего большей мощностью. Также с этой же целью применяют электромагниты. После удержания магнита в поле другого, произойдет усиление, но специфика заключается в непредсказуемости результатов, поскольку для каждого элемента такая процедура будет работать индивидуально.

Усиление с помощью добавления других магнитов

Известно, что каждый магнит имеет два полюса, причем каждый притягивает противоположный знак других магнитов, а соответствующий – не притягивает, лишь отталкивает. Как увеличить мощность магнита, используя клей и дополнительные магниты. Здесь предполагается добавление других магнитов с целью увеличения итоговой мощности. Ведь, чем больше магнитов, тем, соответственно, будет больше сила. Единственное, что нужно учесть, – это присоединение магнитов одноименными полюсами. В процессе они будут отталкиваться, согласно законам физики. Но задача состоит в склеивании, несмотря на сложности в физическом плане. Лучше использовать клей, который предназначен для склеивания металлов.

Метод усиления с использованием точки Кюри

В науке есть понятие точки Кюри. Усиление или ослабление магнита можно произвести, нагревая или охлаждая его относительно самой этой точки. Так, нагревание выше точки Кюри или сильное охлаждение (гораздо ниже нее) приведет к размагничиванию.

Усиление обычного магнита

Множество вопросов возникает, когда обычные магниты перестают выполнять свои прямые функции. Это часто происходит из-за того, что бытовые магниты таковыми не являются, ведь, по сути, они намагниченные металлические части, которые теряют свойства с течением времени. Усилить мощность таких деталей или вернуть им свойства, которые были изначально, невозможно.

Надо заметить, что прикреплять к ним магниты, даже более мощные, не имеет смысла, поскольку, при их соединении обратными полюсами, внешнее поле становится гораздо слабее или вообще нейтрализуется.

Это можно проверить с помощью обычной бытовой занавески-москитки, которая должна закрываться посередине при помощи магнитов. Если на слабые исходные магниты сверху прикрепить более мощные, то в результате штора вообще потеряет свойства соединения с помощью притяжения, потому что противоположные полюса нейтрализуют внешние поля друг друга на каждой из сторон.

Шаговый двигатель

Если у вас нет средних познаний в электроники, платы-контроллера, интерфейсной платы и острой необходимости установить куда-то и запустить шаговый двигатель, то вы счастливы человек! Потому что имеет полное моральное право пускать шаговый двигатель под отвертку без угрызений совести.

Если отбросить шутки, стоит добавить, что извлечь магниты из двигателя сложнее всего. Высок риск повреждения изделия. В тоже время, магнитов в двигателе будет два. Чаще всего такие агрегаты используется во всевозможно офисной технике: принтерах, сканерах, копировальных машинах.

Эксперименты с неодимовыми магнитами

Неомагнит довольно популярен, его состав: неодим, бор, железо. Такой магнит обладает высокой мощностью и отличается стойкостью к размагничиванию.

Как усилить неодим? Неодим очень подвержен коррозии, то есть быстро ржавеет, поэтому неодимовые магниты покрывают никелем, чтобы повысить срок службы. Также они напоминают керамику, их легко разбить или расколоть.

Но пытаться увеличивать его мощность искусственным способом нет смысла, потому что это постоянный магнит, он имеет определенный для себя уровень силы. Поэтому, если вам необходимо иметь более мощный неодим, лучше приобрести его, учитывая нужную силу нового.

Заключение: в статье рассмотрена тема, как увеличить силу магнита, в том числе, как увеличить мощность неодимового магнита. Получается, что существует несколько способов увеличить свойства магнита. Потому что бывает просто намагниченный металл, увеличить силу которого невозможно.

Наиболее простые способы: с помощью клея и других магнитиков (они должны быть приклеены идентичными полюсами), а также – более мощного, во внешнем поле которого должен находится исходный магнит.

Рассмотрены способы увеличения силы электромагнита, которые заключаются в дополнительной обмотке проводами или усилении поступления тока. Единственное, что нужно учитывать – это силу поступления тока в целях безопасности и сохранности аппарата.

Обычные и неодимовые магниты не способны поддаваться на увеличение собственной мощности.

Состав

Магниты на основе этого редкоземельного металла обозначаются формулой Nd2Fe14B. В состав входит неодим (Nd), железо (Fe), бор (B). Особенность технологии заключается в том, что этот редкоземельный металл в чистом виде сложно выделить. Процесс спекания с остальными компонентами в порошкообразном виде должен проходить в условиях инертной среды. В противном случае происходит его быстрое окисление с потерей свойств.

Технология для обычных условий сложная, поэтому пытаться изготовить неодимовые магниты своими руками нецелесообразно. Изделия при производстве маркируются. Число после буквы N (25, 30, 45) обозначает код. Чем выше показатель, тем сильнее магнитные свойства материала. От числа также зависит максимальная рабочая температура магнита.