Как увеличить силу магнитного поля: разные методы и факты
В этом посте мы в основном сосредоточимся на том, как увеличить силу магнитного поля.
Напряженность магнитного поля зависит от различных факторов в зависимости от источника магнитного поля. Если источником является соленоид, то сила магнитного поля зависит от трех факторов: 1) количества витков на единицу длины, 2) тока, 3) магнитного материала внутри сердечника.
Если источником является постоянный магнит, это зависит от 1) дипольный момент, 2) расстояние от источника 3) материал, который его окружает.
Давайте сначала разберемся с «соленоидом». Что это? А как определить напряженность его магнитного поля?
Соленоид — одно из привычных нам магнитных устройств.
Название «соленоид» происходит от греческого слова «солен», которое означает трубу или канал. Это искусственный магнит, работающий по принципу электромагнетизма; когда ток проходит через проводник, он создает вокруг него круговое магнитное поле.
Как увеличить напряженность магнитного поля соленоида
Когда провода свернуты в форму катушки, создается однородная прочная магнитные поля, подобные стержню магнит вокруг него. Идеальная длина соленоида очень велика по сравнению с его диаметром, чтобы избежать краевого эффекта.
Соленоид имеет равномерный магнитное поле внутри и незначительное магнитное поле снаружи.
Напряженность магнитного поля соленоида определяется этой формулой
Где, μ0 проницаемость свободного пространства,
n — количество витков на единицу длины,
I — количество тока, проходящего через него.
Из приведенного выше уравнения легко сделать вывод, что напряженность магнитного поля соленоида в основном зависит от
- Текущий
- Количество ходов
- Материал внутри соленоида
Три способа увеличить силу магнитного поля
Текущий
Как мы видим, за создание магнитного поля внутри соленоида отвечает только ток. Увеличивая ток в катушке, мы можем усилить напряженность магнитного поля.
Количество ходов
Каждый виток (обмотка) соленоида рассматривается как круговая петля, по которой проходит ток, и он будет создавать вокруг себя магнитное поле. Результирующее магнитное поле соленоида является векторной суммой магнитного поля, создаваемого всеми обмотками (витками). Можно сделать вывод, что чем больше количество витков на единицу длины, тем больше напряженность магнитного поля внутри соленоида.
Материал внутри соленоида
Материалы по-разному реагируют на внешнее магнитное поле, что происходит из-за ориентации дипольного момента, который полностью отвечает за изменение магнитного поля внутри материала. Свойство материала, характеризующее его реакцию на внешние воздействия. магнитная сила называется магнитной проницаемостью.
Магнитная проницаемость — это свойство вещества, которое показывает способность материала пропускать силовые линии магнитного поля через него.
Ферромагнитный материал (например, железо) имеет высокую магнитная проницаемость, усиление магнитного поля. Следовательно, когда такой материал хранится внутри соленоида, который сам является магнитным, он будет способствовать потоку соленоида, что в конечном итоге приводит к сильному магнитному полю внутри соленоида.
Как мы знаем, напряженность магнитного поля (B) внутри соленоида определяется выражением
Здесь μ0 магнитная проницаемость воздуха.
Мы сталкиваемся с некоторыми постоянными магнитами, которые теряют свое магнитное поле или становятся слабее со временем в нашей повседневной жизни. Есть два способа оживить слабый магнит в более сильный.
Постоянные магниты:
Это наиболее распространенный источник магнитного поля.
Как мы знаем, атомы в материалах состоят из электронов и ядра, и эти электроны вращаются вокруг ядра, образуя крошечную петлю с током, создающую магнитное поле. Орбитальное движение электронов и электроны, атомы и ядерные спины также ответственны за причину магнитное поле в этих магнитных материалах.
Два способа увеличить магнитное поле интенсивность постоянных магнитов:
- Путем подзарядки магнита
- Собирая вместе
Путем подзарядки магнита
Иногда эти магниты теряют часть своих зарядов или домены неправильно выровнены. В этой ситуации мы можем увеличить прочность магнитных материалов, постоянно протирая их сильным магнитом. Таким образом мы можем легко переводить расходы. А также это поможет перестроить магнитные домены более слабого магнита, что в конечном итоге увеличит силу магнитного поля.
Собирая вместе
Мы можем увеличить силу магнитного поля, сложив вместе два или более чем два магнита. Таким образом, сложенный магнит будет иметь большую силу.
Давайте посмотрим на несколько примеров, связанных с соленоидом.
Задача 1: соленоид имеет 350 витков на 50 см и состоит из четырех слоев. Нижний слой имеет радиус 1.4 см. если ток составляет 6.0 А, Определите величину плотности магнитного потока а) внутри соленоида 2) вне соленоида.
г = 1.4 см = 1.4*10 -2 m
Количество витков на единицу длины n=N/L=1000/0.2=5000 витков на метр
Величина B внутри соленоида определяется выражением,
Вне соленоида магнитное поле незначительно или равно нулю..
Проблема 2: Определите силу магнитного поля, создаваемого соленоидом длиной 80 см и числом витков 360. Если число витков соленоида увеличить до 400, то рассчитайте магнитное поле внутри катушки.
При заданных количествах
n = N / L = 360 / 0.8 = 450 оборотов на метр
Величина B внутри соленоида выдается;
Если количество оборотов в соленоиде увеличить до 400,
n = N / L = 400 / 0.8 = 500 витков на метр;
Из этого примера очевидно, что с увеличением числа витков магнитное поле, связанное внутри соленоида, увеличивается.
Проблема 3: В указанной выше проблеме ток увеличен до 20 А. Узнайте магнитное поле внутри соленоида.
При заданных количествах
n = N / L = 360 / 0.8 = 450 оборотов на метр
Величина B внутри соленоида выдается;
Проблема 4: Соленоид имеет сердечник из материала магнитной проницаемости 6.3 * 10-3 Гн / м. Количество витков в соленоиде — 1000 на метр. Через соленоид протекает ток 2А. Найдите магнитную напряженность в сердечнике.
При заданных количествах
n = 1000 оборотов на метр
Величина B внутри соленоида выдается;
Магнитное поле резко увеличивается, когда железный сердечник находится внутри соленоида.
Часто задаваемые вопросы: FAQ
Что влияет на магнитное поле соленоида?
На напряженность магнитного поля соленоида сильно влияют три фактора; ток, проходящий через него, плотность витков и материал, используемый в качестве сердечника.
Что особенного в магнитном поле соленоида?
По форме магнитное поле соленоида напоминает стержневой магнит, когда через него проходит электрический ток. У него сильное магнитное поле внутри и почти незначительное магнитное поле снаружи.
В чем разница между соленоидом и электромагнитом?
Разница между соленоидом и электромагнитом:
Электромагнит — это соленоид, но соленоид не обязательно должен быть электромагнитом. Соленоид представляет собой цилиндрическую катушку; состоящий из токоведущих проводов (в виде обмоток или петель), которые создают вокруг него магнитное поле. Идеальный соленоид имеет большую длину по сравнению с его диаметром.
У электромагнита есть магнитопровод, а у соленоида его может не быть. Соленоид считается разновидностью электромагнита.
В чем разница между постоянным магнитом и соленоидом?
Оба создают вокруг себя магнитное поле, но в некоторых сферах они разные.
Соленоид относится к категории временных магнитов, поскольку он генерирует только магнитное поле, когда через него проходит ток, и создаваемое им магнитное поле является более устойчивым. Большим преимуществом является то, что мы можем изменить его магнитное поле в соответствии с нашими потребностями. Как следует из названия, постоянные магниты имеют постоянное магнитное поле, в отличие от соленоидов; мы не можем включить или выключить магнитное поле. Мы не можем изменить интенсивность его магнитного поля.
Для чего нужен соленоид?
Подойдут соленоиды с сердечником из мягкого железа. электромагниты. Он имеет широкое применение, например, компьютерные принтеры, системы впрыска топлива и дверные замки.
Как можно усилить действие магнитного поля катушки с током?
Каким образом можно усилить магнитное поле с катушкой?
- увеличив число витков в катушке;
- увеличив силу тока;
- введя железо внутрь катушки.
Каким образом можно усилить магнитное поле катушки соленоида )?
В принципе никак, если речь идет о электромагните. Сила магнитного поля катушки зависит от силы тока в ней, и количества витков самой катушки. Поэтому надо просто увеличить напряжение на катушке, а значит увеличится и ток, и поле будет более сильным.
Как можно усилить магнитное поле катушки с током Назовите все известные вам способы?
- Увеличить силу тока
- Вставить железный сердечник
- Увеличить число витков проволоки
Как можно усилить магнитное поле электромагнита?
Магнитное поле электромагнита можно усилить, если. 1-увеличить силу тока 2-увеличить число витков катушки 3-вставить железный сердечник 4-использовать все выше указанные действия
Какие материалы могут экранировать магнитное поле?
Первый и наиболее простой способ экранирования магнитного поля — применение ферромагнитного экрана (кожуха) в форме цилиндра, листа или сферы. Материал такого кожуха должен обладать высокой магнитной проницаемостью и низкой коэрцитивной силой.
Как можно усилить электромагнит не увеличивая силу тока в нем?
В принципе никак, если речь идет о электромагните. Сила магнитного поля катушки зависит от силы тока в ней, и количества витков самой катушки. Поэтому надо просто увеличить напряжение на катушке, а значит увеличится и ток, и поле будет более сильным.
Каким образом можно изменить магнитное поле катушки с током?
Вообще, магнитное поле катушки зависит от силы тока в цепи. Чем оно больше — тем магнитное действие катушки также становится больше. Если нет возможности изменить силу тока в цепи, тогда просто надо вставить, так называемую, сердцевину — железный стержень, который поможет значительно увеличить магнитное поле.
Какие поля образуются вокруг стержня когда по нему течёт ток?
Электрический ток — это (направленное) движение заряженных частиц. Раз есть заряды, то образуется электрическое поле. Раз есть ток, — то магнитное. Следовательно, вокруг стержня образуются и электрическое и магнитное поля.
Как улучшить свойства магнита?
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.
Почему магнитное поле существует?
Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (и магнитными моментами других частиц, что обычно проявляется в существенно меньшей степени) (постоянные магниты). Кроме этого, оно возникает в результате изменения во времени электрического поля.
Почему магнитное поле электромагнита сильнее поля соленоида?
Магнитное поле электромагнита во много раз сильнее поля соленоида. Это объясняется тем, что намагниченный сердечник из ферромагнитного материала создает свое магнитное поле, которое, складываясь с магнитным полем соленоида, значительно увеличивает общее магнитное поле, образуемое током.
Чего зависит магнитное действие электромагнита?
Магнитное действие катушки с током, т. . электромагнита, зависит от числа витков в катушке, силы тока в ней и наличия сердечника. Чем больше число витков, сила тока, сердечник, тем мощнее электромагнит.
Как можно использовать электромагнит?
Электромагниты используются и в ветеринарии. Магнит используется и в различных техниках. Чаще всего в микроволновых печах и духовых шкафах. Основная сфера применения — электрические аппараты и машины, которые входят в устройства промышленной автоматики и защищают электротехнические механизмы.
Что такое электромагнит Как он устроен?
Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока через него. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока.
Как увеличить силу тока в катушке?
Для этого надо увеличить количество витков в катушке и вставить в катушку железный сердечник. Большее количество витков в катушке и наличие сердечника приведет к усилению магнитного поля катушки. Одновременно из-за увеличения длины провода возрастет сопротивление катушки, что уменьшит силу тока в цепи катушки.