Электромагнетизм

Открытие взаимосвязи между магнетизмом и электричеством, как и многие другие научные открытия, было совершено почти случайно. Датский физик Ганс Кристиан Эрстед однажды в 1820 году читал лекцию о возможности электричества и магнетизма, связанных друг с другом, и в процессе убедительно продемонстрировал это экспериментально перед всем своим классом!

Пропуская электрический ток через металлический провод, подвешенный над магнитным компасом, Эрстед смог вызвать определенное движение стрелки компаса в ответ на ток. То, что в начале урока начиналось как предположение, в конце подтвердилось как факт. Излишне говорить, что Эрстеду пришлось пересмотреть свои конспекты лекций для будущих уроков! Его счастливое открытие проложило путь к совершенно новой области науки: электромагнетизм .

Детальные эксперименты показали, что магнитное поле, создаваемое электрическим током, всегда ориентировано перпендикулярно направлению потока. Простой способ показать эту взаимосвязь называется правилом правой руки . . Проще говоря, правило правой руки гласит, что линии магнитного потока, создаваемые токоведущим проводом, будут ориентированы в том же направлении, что и скрученные пальцы правой руки человека (в положении «автостоп»), при этом большой палец должен указывать внутрь. направление условного течения тока:

Магнитное поле окружает этот прямой кусок токоведущего провода; линии магнитного потока, не имеющие определенных «северных» или «южных» полюсов.

Хотя магнитное поле, окружающее провод с током, действительно интересно, оно довольно слабое для обычных величин тока, способно отклонить стрелку компаса и не более того. Чтобы создать более сильную силу магнитного поля (и, следовательно, больший поток поля) с тем же количеством электрического тока, мы можем обернуть провод в форме катушки, где вращающиеся магнитные поля вокруг провода соединятся, чтобы создать большее поле с определенная магнитная (северная и южная) полярность:

Величина силы магнитного поля, создаваемой витым проводом, пропорциональна току через провод, умноженному на количество «витков» или «витков» провода в катушке. Эта сила поля называется магнитодвижущей силой . (ммс), и во многом аналогична электродвижущей силе (E) в электрической цепи.

электромагнит кусок проволоки, предназначенный для создания магнитного поля при прохождении через него электрического тока. Хотя все проводники с током создают магнитные поля, электромагнит обычно конструируется таким образом, чтобы максимизировать силу магнитного поля, которое он создает для специальной цели. Электромагниты находят частое применение в исследованиях, промышленности, медицине и потребительских товарах.

В качестве электрически управляемого магнита электромагниты находят применение в большом количестве «электромеханических» устройств:машинах, которые вызывают механическую силу или движение за счет электроэнергии. Пожалуй, наиболее очевидным примером такой машины является электродвигатель . .

Другой пример - реле . , переключатель с электрическим управлением. Если механизм переключающих контактов построен так, что он может приводиться в действие (размыкаться и замыкаться) приложением магнитного поля, а катушка электромагнита помещается в непосредственной близости для создания необходимого поля, то можно будет открывать и закрывать выключатель путем подачи тока через катушку. Фактически, это дает нам устройство, которое позволяет электричеству управлять электричеством:

Реле могут быть сконструированы так, чтобы приводить в действие несколько переключающих контактов или управлять ими «в обратном направлении» (при подаче питания на катушку размыкается контакт переключателя, и отключение питания катушки позволит ей снова замкнуться пружиной).

ОБЗОР:

• Когда ток течет по проводнику, вокруг него создается магнитное поле.
• Правило правой руки гласит, что линии магнитного потока, создаваемые токоведущим проводом, будут ориентированы в том же направлении, что и согнутые пальцы правой руки человека (в положении «автостоп»), при этом большой палец должен указывать внутрь направление обычного электрического тока.
• Силу магнитного поля, создаваемую токоведущим проводом, можно значительно увеличить, придав ему форму катушки, а не прямой линии. Если намотано в форме катушки, магнитное поле будет ориентировано вдоль оси длины катушки.
• Сила магнитного поля, создаваемая электромагнитом (называемая магнитодвижущей силой , или mmf), пропорциональна произведению (умножению) тока через электромагнит на количество полных «витков» катушки, образованных проводом.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Рабочий лист по промежуточному электромагнетизму и электромагнитной индукции
• Базовая таблица электромагнетизма и электромагнитной индукции