자기장, 솔레노이드 및 전자석 정보

전류의 자기장

자기장은 자연적이거나 인공적인 것에 의해서만 생성되는 것이 아닙니다. 영구 자석, 뿐만 아니라 전류가 통과하는 경우 전도체이기도 합니다. 따라서 자기 현상과 전기 현상 사이에는 연결이 있습니다.

전류가 흐르는 전선 주위에 자기장이 형성되는지 확인하는 것은 어렵지 않습니다. 움직일 수 있는 자기 바늘 위에 평행하게 직선 와이어를 놓고 전류를 통과시킵니다. 화살표는 와이어에 수직인 위치를 차지합니다.

자기 바늘이 회전하게 하는 힘은 무엇입니까? 분명히 와이어 주위에 생성된 자기장의 강도입니다. 전원을 끄면 자기 바늘이 정상 위치로 돌아갑니다. 이것은 전류가 꺼지면 전선의 자기장도 사라진다는 것을 의미합니다.

따라서 와이어를 통과하는 전류는 자기장을 생성합니다. 자기 바늘이 편향되는 방향을 찾으려면 오른손 법칙을 적용하십시오.오른손을 전선에 대고 손바닥을 아래로 하여 전류의 방향이 손가락의 방향과 일치하도록 하면 구부러진 엄지손가락이 전선 아래에 놓인 자침의 북극의 편향 방향을 보여줍니다. . 이 규칙을 사용하고 화살표의 극성을 알면 전선의 전류 방향도 결정할 수 있습니다.

직선 와이어 화성 필드는 동심원의 모양을 갖습니다. 오른손을 전선에 대고 손바닥을 아래로 하여 손가락에서 전류가 흐르게 하면 구부러진 엄지손가락이 자침의 북극을 가리키게 되는데 이러한 자기장을 원형자기장이라고 합니다.

원형 필드의 힘선의 방향은 다음에 따라 달라집니다. 전류의 방향 도체에서 소위 짐벌 규칙에 의해 결정됩니다. 짐벌이 전류 방향으로 정신적으로 비틀어지면 핸들의 회전 방향이 필드의 자기장 방향과 일치합니다. 이 규칙을 적용하면 해당 전류에 의해 생성된 필드의 필드 라인 방향을 알면 와이어에서 전류의 방향을 찾을 수 있습니다.

자기 바늘 실험으로 돌아가서 자기 바늘의 북쪽 끝이 자기장 방향으로 항상 위치하는지 확인할 수 있습니다.

따라서 전류가 통과하는 직선 와이어 주위에 자기장이 발생합니다. 그것은 동심원의 모양을 가지고 있으며 원형 자기장이라고합니다.

발바닥 등 솔레노이드 자기장

전선을 통해 전류가 흐르면 모양에 관계없이 모든 전선 주위에 자기장이 발생합니다.

우리가 다루는 V 전기 공학 다양한 종류의 코일여러 턴으로 구성됩니다.관심 코일의 자기장을 조사하기 위해 먼저 한 바퀴의 자기장이 어떤 모양인지 생각해 봅시다.

판지를 통과하고 전원에 연결된 두꺼운 와이어 코일을 상상해 보십시오. 전류가 코일을 통과하면 코일의 각 부분 주위에 원형 자기장이 형성됩니다. «짐벌» 규칙에 따르면 루프 내부의 자기장 라인이 같은 방향(루프의 전류 방향에 따라 우리를 향하거나 멀어짐)을 가지며 한쪽에서 빠져나간다는 것을 쉽게 결정할 수 있습니다. 루프의 다른 쪽에서 들어갑니다.나선형 형태의 이러한 일련의 코일이 소위 솔레노이드(코일)입니다.

전류가 솔레노이드를 통과할 때 솔레노이드 주위에 자기장이 형성됩니다. 그것은 각 회전의 자기장을 더한 결과로 얻어지며 모양은 직선 자석의 자기장과 유사합니다. 직선 자석과 마찬가지로 솔레노이드의 자기장 선은 솔레노이드의 한쪽 끝을 떠나 다른 쪽 끝으로 돌아갑니다. 솔레노이드 내부에는 동일한 방향이 있습니다. 따라서 솔레노이드의 끝은 분극화됩니다. 전력선이 나가는 끝이 솔레노이드의 북극이고 전력선이 들어가는 끝이 남극입니다.

솔레노이드 극은 오른손 법칙으로 결정할 수 있지만 이를 위해서는 전류의 방향을 알아야 합니다. 솔레노이드에 오른손을 놓고 손바닥을 아래로 하여 전류가 손가락에서 흐르도록 하면 구부러진 엄지가 솔레노이드의 북극을 가리킬 것입니다... 이 규칙에 따라 솔레노이드의 극성은 다음과 같습니다. 그 안에 흐르는 전류의 방향.이것은 솔레노이드 극 중 하나에 자기 바늘을 가져간 다음 솔레노이드의 전류 방향을 변경하여 실제로 쉽게 확인할 수 있습니다. 화살표는 즉시 180 ° 회전합니다. 즉, 솔레노이드의 극이 변경되었음을 보여줍니다.

솔레노이드는 폐를 끌어당기는 기능이 있습니다. 솔레노이드 내부에 강철 막대를 넣으면 잠시 후 솔레노이드의 자기장의 영향으로 막대가 자화됩니다. 이 방법은 생산에 사용됩니다. 영구 자석.

전자석

전자석 내부에 철심이 들어있는 코일(솔레노이드)입니다. 전자석의 모양과 크기는 다르지만 일반적인 구조는 모두 동일합니다.

전자석의 코일은 주로 합판이나 섬유로 만든 틀로 전자석의 용도에 따라 모양이 다르다. 구리 절연 전선은 전자석 코일과 같은 여러 층으로 프레임에 감겨 있습니다. 그것은 전자석의 목적에 따라 회전 수가 다르고 직경이 다른 와이어로 만들어집니다.

코일 절연체를 기계적 손상으로부터 보호하기 위해 코일을 하나 이상의 종이 또는 기타 절연 재료로 덮습니다. 권선의 시작과 끝을 꺼내어 프레임에 고정된 출력 단자 또는 끝에 귀가 있는 유연한 전선에 연결합니다.

전자석의 코일은 연철 또는 철과 실리콘, 니켈 등의 합금으로 만들어진 코어에 장착됩니다. 이 다리미는 잔류물이 가장 적습니다. 자기... 코어는 대부분 서로 절연된 얇은 시트로 만들어집니다.전자석의 목적에 따라 코어의 모양이 다를 수 있습니다.

전류가 전자석 코일을 통과하면 코일 주위에 자기장이 형성되어 코어를 자화시킵니다. 코어는 연철로 만들어졌기 때문에 즉시 자화됩니다. 그런 다음 전류를 끄면 코어의 자기 특성도 빠르게 사라지고 자석이 아닙니다. 솔레노이드와 마찬가지로 전자석의 극은 오른손 법칙에 의해 결정됩니다. 전자석 코일에 있으면gmEat 현재 방향, 그러면 전자석의 극성이 그에 따라 변경됩니다.

전자석의 작용은 영구 자석의 작용과 유사합니다. 그러나 둘 사이에는 큰 차이가 있습니다. 영구 자석은 항상 자성이고 전자석은 전류가 코일을 통과할 때만 가능합니다.

또한 영구자석의 자속이 변하지 않기 때문에 영구자석의 인력도 변하지 않는다. 전자석의 인력은 일정하지 않으며 같은 전자석이라도 중력이 다를 수 있습니다. 자석의 인력은 자속의 크기에 따라 달라집니다.

실트 전자석의 인력, 즉 자속은 이 전자석의 코일을 통과하는 전류의 크기에 따라 달라집니다. 전류가 클수록 전자석의 인력이 커지고 반대로 전자석 코일의 전류가 작을수록 자성체를 끌어 당기는 힘이 작아집니다.

그러나 디자인과 크기가 다른 전자석의 경우 인력의 강도는 코일의 전류 크기에만 의존하지 않습니다.예를 들어, 동일한 장치와 크기의 두 개의 전자석을 사용하지만 하나는 코일 수가 적고 다른 하나는 훨씬 더 큰 수인 경우 동일한 전류에서 인력이 후자는 훨씬 더 클 것입니다. 실제로, 코일의 수가 많을수록 주어진 전류에서 코일 주위에 생성되는 자기장이 커집니다. 코일은 각 회전의 자기장으로 구성되기 때문입니다. 이것은 전자석의 자속과 그에 따른 인력이 코일의 회전 수가 많을수록 더 커진다는 것을 의미합니다.

전자석의 자속 크기에 영향을 미치는 또 다른 이유가 있습니다. 이것이 자기 회로의 품질입니다. 자기 회로는 자속이 닫히는 경로입니다. 자기 회로에는 특정 자기 저항... 자기 저항은 자속이 통과하는 매체의 투자율에 따라 달라집니다. 이 매질의 자기 투자율이 클수록 자기 저항은 낮아집니다.

m강자성체 (철, 강철)의 자기 투자율은 공기의 자기 투자율보다 몇 배 더 크므로 자기 회로에 공기 섹션이 포함되지 않도록 전자석을 만드는 것이 더 유리합니다. 전류의 세기와 전자석 코일의 감은 수의 곱을 기자력... 기자력은 암페어-턴 수로 측정됩니다.

예를 들어, 50mA의 전류가 1200번 감긴 전자석의 코일을 통해 흐릅니다. 0.05 NS 1200 = 60 암페어와 같은 전자석의 자기력.

기자력의 작용은 전기 회로에서 기전력의 작용과 유사합니다. EMF가 전류의 원인인 것처럼 기자력은 전자석에 자속을 생성합니다. 전기회로에서 EMF가 커지면 전류값이 커지듯이 자기회로에서도 기자력이 커지면 자속이 커진다.

전기 회로 저항의 작용과 유사한 자기 저항 작용. 전기 회로의 저항이 증가하면 전류가 감소하는 것처럼 자기 회로에서 자기 저항이 증가하면 자속이 감소합니다.

기자력 및 자기 저항에 대한 전자석의 자속의 의존성은 옴의 법칙의 공식과 유사한 공식으로 표현할 수 있습니다. 기자력 = (자속 / 자기 저항)

자속은 자기력을 자기 저항으로 나눈 값과 같습니다.

각 전자석에 대한 코일의 권수와 자기 저항은 일정한 값입니다. 따라서 주어진 전자석의 자속은 코일을 통해 흐르는 전류의 변화에 ​​의해서만 변화합니다. 전자석의 인력은 자속에 의해 결정되기 때문에 전자석의 인력을 증가(또는 감소)시키려면 그에 따라 코일의 전류를 증가(또는 감소)시켜야 합니다.

극성 전자석

극성 전자석은 영구 자석을 전자석에 결합한 것입니다. 영구자석의 극에 이른바 연철극의 연장선이 부착되어 있다.각 극은 전자기 코어 역할을 하며 코일이 있는 코일이 그 위에 배치됩니다. 두 코일은 직렬로 연결됩니다.

극 확장은 영구 자석의 극에 직접 연결되기 때문에 코일에 전류가 없는 경우에도 자기 특성을 갖습니다. 동시에 인력은 변하지 않으며 영구 자석의 자속에 의해 결정됩니다.

극성 전자석의 작용은 전류가 코일을 통해 흐를 때 코일의 전류 크기와 방향에 따라 극의 인력이 증가하거나 감소한다는 것입니다. 극성 전자석의 이 속성은 다음 동작을 기반으로 합니다. 전자기 극성 릴레이 및 기타 전기 장치.

전류가 흐르는 도체에 대한 자기장의 작용

전선이 자기장에 배치되어 전기력선에 수직이 되고 전류가 전선을 통과하면 전선이 움직이기 시작하고 자기장에 의해 밀리게 됩니다.

자기장과 전류의 상호 작용의 결과로 도체가 움직이기 시작합니다. 즉, 전기 에너지가 기계 에너지로 변환됩니다.

와이어가 자기장에 의해 반발되는 힘은 자석의 자속의 크기, 와이어의 전류 및 힘선이 교차하는 와이어 부분의 길이에 따라 달라집니다. 이 힘의 작용 방향, 즉 도체의 이동 방향은 도체의 전류 방향에 따라 달라지며 왼손 법칙에 의해 결정됩니다.

자기장의 선이 들어가도록 왼손 손바닥을 잡고 확장 된 네 손가락을 도체의 전류 방향으로 돌리면 구부러진 엄지 손가락이 도체의 이동 방향을 나타냅니다 ... 이 규칙을 적용할 때 자력선이 자석의 북극에서 연장된다는 점을 기억해야 합니다.