Hoe om die sterkte van magnetiese veld te verhoog: Verskillende metodes en feite


In hierdie pos sal ons hoofsaaklik fokus op hoe om die sterkte van 'n magnetiese veld te verhoog.

Die magneetveldintensiteit hang af van verskillende faktore volgens die bron van die magneetveld. As die bron die solenoïed is, hang die sterkte van die magneetveld af van drie faktore 1) aantal draaie per eenheid lengte, 2) stroom 3) die magnetiese materiaal binne die kern.

As die bron 'n permanente magneet is, hang dit af van 1) die dipool moment, 2) die afstand vanaf die bron 3) die materiaal wat dit omring.

Kom ons verstaan ​​eers die “solenoïde”. Wat dit is? En hoe kan die magneetveldintensiteit daarvan bepaal word?

'n Solenoïed is een van die algemene magnetiese toestelle wat aan ons bekend is.

Die naam solenoïde kom van die Griekse woord "Solen", wat 'n pyp of kanaal verteenwoordig. Dis 'n kunsmatige magneet wat op die beginsel van elektromagnetisme werk; wanneer 'n stroom deur 'n geleier gaan, skep dit 'n sirkelvormige magneetveld daaromheen. 

Hoe om die magneetveldsterkte van solenoïde te verhoog

Wanneer drade in spoelvorm toegedraai word, skep dit eenvormige sterk magnetiese velde soortgelyk aan die staaf magneet om dit. Die ideale solenoïde se lengte is baie groot in vergelyking met sy deursnee om die randeffek te vermy.

Die solenoïde het 'n uniform magneetveld binne en 'n weglaatbare magnetiese veld daarbuite.

hoe om die sterkte van 'n magnetiese veld te verhoog
"hoe om die sterkte van 'n magnetiese veld te verhoog""Lêer: Elektromagnetiese induksie - solenoïde na lus - animation.gif" by Ponor is gelisensieer onder CC BY-SA 4.0

Die magneetveldsterkte van die solenoïde word deur hierdie formule gegee

B=μ0nI

Waar, μ0 is die deurlaatbaarheid van vrye ruimte,

n is die aantal draaie per eenheid lengte,

I is die hoeveelheid stroom wat daardeur gaan.

Uit die bogenoemde vergelyking, daar kan maklik tot die gevolgtrekking gekom word dat die sterkte van die magnetiese veld van die solenoïde hoofsaaklik afhang van

Drie maniere om die sterkte van die magneetveld te verhoog

Huidige

B∝I

Soos ons kan sien, is die stroom alleen verantwoordelik vir die vervaardiging van die magnetiese veld binne die solenoïde. Deur die hoeveelheid stroom in die spoel te verhoog, kan ons die magneetveldintensiteit versterk.

Aantal draaie

B∝n

Elke draai (wikkelings) van die solenoïde word beskou as 'n sirkelvormige lus wat stroom dra, en dit sal 'n magnetiese veld rondom dit genereer. Die resulterende magnetiese veld van die solenoïde is die vektoroptelling van die magnetiese veld wat deur al die windings (draaie) geproduseer word. Daar kan tot die gevolgtrekking gekom word dat hoe meer die aantal draaie per eenheid lengte, hoe meer magnetiese veld intensiteit binne die solenoïde.

Die materiaal binne die solenoïde

Materiale reageer verskillend wanneer dit in 'n eksterne magnetiese veld gehou word, wat gebeur as gevolg van die oriëntasie van die dipoolmoment, wat alleen verantwoordelik is vir die verandering in die magnetiese veld binne die materiaal. Die eienskap van die materiaal wat sy reaksie op eksterne kenmerk magnetiese krag staan ​​bekend as magnetiese deurlaatbaarheid.

Magnetiese deurlaatbaarheid is 'n eienskap van materie wat 'n materiaal se vermoë toon om die magnetiese veldlyne daardeur te laat beweeg.

Ferromagnetiese materiaal (dws yster) het 'n hoë magnetiese deurlaatbaarheid, wat die magnetiese veld versterk. Dus, wanneer sulke materiaal binne gehou word die solenoïde, wat self magneties is, dit sal bydra tot die vloed van die solenoïde, wat uiteindelik 'n sterk magnetiese veld binne die solenoïde tot gevolg het. 

Soos ons weet, word die magneetveldintensiteit (B) binne die solenoïde gegee deur,

B=μ0nI

B∝μ0

Hier, μ0  is die magnetiese deurlaatbaarheid van die lug.

Ons kom teë op 'n paar permanente magnete wat hul magnetiese veld verloor of swakker word soos die tyd verbygaan in ons daaglikse lewe. Daar is twee maniere waardeur ons die swak magneet kan herleef na die sterker een.

Permanente magnete:

Dit is die mees algemene bron van die magnetiese veld.

Soos ons weet, bestaan ​​die atome in materiale uit elektrone en 'n kern, en hierdie elektrone wentel om die kern en vorm 'n klein stroomlus wat 'n magnetiese veld produseer. Elektrone se wentelbaanbeweging en elektrone, atome en kernspin is ook verantwoordelik vir die oorsaak van magnetiese veld in hierdie magnetiese materiale.

Twee maniere om verhoog die magneetveld intensiteit van permanente magnete:

Deur die magneet te herlaai

Soms verloor hierdie magnete sommige van hul ladings, of die domeine is nie korrek in lyn nie. In hierdie situasie kan ons die sterkte van die magnetiese materiale verhoog deur voortdurend met die sterk magneet te vryf. Deur dit te doen, kan ons kostes maklik oordra. En dit sal ook help om die magnetiese domeine van die swakker magneet te herbelyn wat uiteindelik die sterkte van die magnetiese veld sal verhoog.

Deur saam te stapel

Ons kan die sterkte van magnetiese veldintensiteit verbeter deur twee of meer as twee magnete saam te stapel. Op hierdie manier sal die gestapelde magneet groter intensiteit hê.

Kom ons kyk na 'n paar voorbeelde wat verband hou met die solenoïde.

Probleem1: 'n Solenoïed het 350 aantal draaie in 50 cm en bestaan ​​uit vier lae. Die onderste laag het 'n radius van 1.4 cm. as die stroom 6.0 A is, Bepaal die grootte van magnetiese vloeddigtheid a) binne die solenoïde 2) buite die solenoïde.

Oplossing:-  

Gegewe hoeveelhede:

L = 50 cm = 0.5 m

r = 1.4 cm = 1.4*10-2 m

I = 6 A

Aantal draaie per lengte-eenheid n=N/L=1000/0.2=5000 draaie per meter

Die omvang van B binne die solenoïde word gegee deur,

Buite die solenoïde is die magneetveld weglaatbaar of nul.

Probleem 2: Bepaal die sterkte van die magneetveld wat deur die solenoïde van lengte 80 cm en 'n aantal windings 360 geproduseer word. As die aantal windings van die solenoïde na 400 verhoog word, bereken dan die magneetveld binne die spoel.

Oplossing:-

Gegewe hoeveelhede,

N = 360

L = 80 cm = 0.8m

n = N/L= 360/0.8 = 450 draaie per meter

I = 15 A

B=?

Die omvang van binne die solenoïde word gegee deur;

As die aantal draaie in solenoïde tot 400 verhoog word,

n = N/L = 400/0.8 = 500 draaie per meter;

Uit hierdie voorbeeld, dit word duidelik gesien dat namate ons die aantal draaie vermeerder, die magneetveld wat binne die solenoïde gekoppel is, toeneem.

Probleem 3: In bogenoemde probleem word die stroom verhoog na 20A. Vind uit die magnetiese veld binne die solenoïde.

Oplossing:-

Gegewe hoeveelhede,

N = 360

L = 80 cm = 0.8m

n = N/L = 360/0.8 = 450 draaie per meter

I = 20 A

B=?

Die omvang van binne die solenoïde word gegee deur;

Probleem 4: 'n Solenoïed het 'n kern van magnetiese deurlaatbaarheidsmateriaal 6.3 *10-3 H/m. Die aantal draaie in die solenoïde is 1000 per meter. 'n Stroom van 2A vloei deur die solenoïde. Vind magnetiese intensiteit in die kern.

Oplossing:-

Gegewe hoeveelhede,

μ=6.3*10-3H / m

n = 1000 draaie per meter

I = 2 A

B=?

Die omvang van binne die solenoïde word gegee deur;

Die magneetveld neem drasties toe wanneer die ysterkern binne die solenoïde gehou word.

Gereelde vrae: Gereelde vrae

Wat beïnvloed die magnetiese veld van die solenoïde?

Die magneetveldintensiteit van solenoïde word grootliks deur drie faktore beïnvloed; die stroom wat daardeur gaan, die digtheid van draaie en die materiaal wat as 'n kern gebruik word.

Wat is spesiaal aan die magneetveld van die solenoïde?

Die vorm van die magnetiese veld van 'n solenoïde lyk soos 'n staafmagneet wanneer 'n elektriese stroom daardeur beweeg. Dit het 'n sterk magnetiese veld binne en 'n byna weglaatbare magnetiese veld buite dit.

Wat is die verskil tussen die solenoïde en elektromagneet?

Die verskil tussen solenoïde en elektromagneet is,

'n Elektromagneet is 'n solenoïde, maar 'n solenoïde hoef nie 'n elektromagneet te wees nie. 'n Solenoïed is 'n silindriese spoel; bestaande uit stroomdraende drade (in die vorm van windings of lusse) wat 'n magneetveld rondom dit produseer. 'n Ideale solenoïde het 'n groter lengte-afmeting in vergelyking met sy deursnee.

'n Elektromagneet het 'n magnetiese kern, terwyl 'n solenoïde nie een het nie. 'n Solenoïed word beskou as 'n tipe elektromagneet.

Wat is die verskil tussen 'n permanente magneet en 'n solenoïde?

Albei produseer 'n magnetiese veld rondom hulle, maar albei verskil in een of ander gebied.

'n Solenoïde val in die kategorie van die tydelike magneet aangesien dit slegs 'n genereer magnetiese veld wanneer die stroom daardeur gaan, en die magnetiese veld wat daardeur gegenereer word, is meer robuust. Die groot voordeel is dat ons kan verander sy magnetiese veld volgens ons behoeftes. Soos per die naam het die permanente magnete 'n permanente magnetiese veld, anders as solenoïede; ons kan nie die magneetveld aan- of afskakel nie. Ons kan nie die magneetveldintensiteit daarvan verander nie. 

Wat is die gebruike van die solenoïde?

Solenoïede wat 'n sagte ysterkern het, is geskik elektromagnete. Dit het wye toepassings, dit wil sê rekenaardrukkers, brandstofinspuiting en deurslotte.

Onlangse plasings