Pour comprendre ce qu'est une caractéristique d'un champ magnétique, de nombreux phénomènes doivent être définis. Dans le même temps, vous devez vous rappeler à l'avance comment et pourquoi il apparaît. Découvrez quelle est la puissance caractéristique d'un champ magnétique. Il est également important qu'un tel champ puisse se produire non seulement dans les aimants. À cet égard, cela ne fait pas de mal de mentionner les caractéristiques du champ magnétique terrestre.
Émergence des champs
Premièrement, nous devons décrire l'apparence du champ. Après cela, vous pouvez décrire le champ magnétique et ses caractéristiques. Il apparaît lors du mouvement des particules chargées. Peut affecter les charges électriques en mouvement, en particulier sur les conducteurs conducteurs. L'interaction entre un champ magnétique et des charges mobiles, ou des conducteurs à travers lesquels le courant circule, se produit en raison de forces appelées électromagnétiques.
Intensité ou puissance caractéristique du champ magnétique dansun certain point spatial sont déterminés par induction magnétique. Ce dernier est désigné par le symbole B.
Représentation graphique du champ
Le champ magnétique et ses caractéristiques peuvent être représentés graphiquement à l'aide de lignes d'induction. Cette définition est appelée lignes, les tangentes auxquelles en tout point coïncideront avec la direction du vecteur y de l'induction magnétique.
Ces lignes sont incluses dans les caractéristiques du champ magnétique et sont utilisées pour déterminer sa direction et son intensité. Plus l'intensité du champ magnétique est élevée, plus les lignes de données seront tracées.
Que sont les lignes magnétiques
Les lignes magnétiques dans les conducteurs droits avec courant ont la forme d'un cercle concentrique dont le centre est situé sur l'axe de ce conducteur. La direction des lignes magnétiques à proximité des conducteurs avec courant est déterminée par la règle de la vrille, qui ressemble à ceci: si la vrille est située de manière à être vissée dans le conducteur dans le sens du courant, alors le sens de rotation du la poignée correspond à la direction des lignes magnétiques.
Pour une bobine avec du courant, la direction du champ magnétique sera également déterminée par la règle de la vrille. Il est également nécessaire de faire tourner la poignée dans le sens du courant dans les spires du solénoïde. La direction des lignes d'induction magnétique correspondra à la direction du mouvement de translation de la vrille.
La définition de l'uniformité et de l'inhomogénéité est la principale caractéristique du champ magnétique.
Créé par un courant, dans des conditions égales, le champdifférera dans son intensité dans différents milieux en raison de propriétés magnétiques différentes dans ces substances. Les propriétés magnétiques du milieu sont caractérisées par une perméabilité magnétique absolue. Mesuré en henrys par mètre (g/m).
La caractéristique du champ magnétique comprend la perméabilité magnétique absolue du vide, appelée constante magnétique. La valeur qui détermine combien de fois la perméabilité magnétique absolue du milieu différera de la constante est appelée la perméabilité magnétique relative.
Perméabilité magnétique des substances
Ceci est une quantité sans dimension. Les substances ayant une valeur de perméabilité inférieure à un sont appelées diamagnétiques. Dans ces substances, le champ sera plus faible que dans le vide. Ces propriétés sont présentes dans l'hydrogène, l'eau, le quartz, l'argent, etc.
Les supports avec une perméabilité magnétique supérieure à un sont appelés paramagnétiques. Dans ces substances, le champ sera plus fort que dans le vide. Ces milieux et substances comprennent l'air, l'aluminium, l'oxygène et le platine.
Dans le cas des substances paramagnétiques et diamagnétiques, la valeur de la perméabilité magnétique ne dépendra pas de la tension du champ magnétisant externe. Cela signifie que la valeur est constante pour une substance particulière.
Les ferromagnétiques appartiennent à un groupe spécial. Pour ces substances, la perméabilité magnétique atteindra plusieurs milliers ou plus. Ces substances, qui ont la propriété d'être magnétisées et d'amplifier le champ magnétique, sont largement utilisées en électrotechnique.
Force de champ
Pour déterminer les caractéristiques du champ magnétique, ainsi que le vecteur d'induction magnétique, une valeur appelée intensité du champ magnétique peut être utilisée. Ce terme est une grandeur vectorielle qui détermine l'intensité du champ magnétique extérieur. La direction du champ magnétique dans un milieu ayant les mêmes propriétés dans toutes les directions, le vecteur d'intensité coïncidera avec le vecteur d'induction magnétique au point de champ.
Les fortes propriétés magnétiques des ferromagnétiques s'expliquent par la présence de petites pièces magnétisées de manière aléatoire, qui peuvent être représentées comme de petits aimants.
En l'absence de champ magnétique, une substance ferromagnétique peut ne pas avoir de propriétés magnétiques prononcées, car les champs de domaine acquièrent des orientations différentes et leur champ magnétique total est nul.
Selon les principales caractéristiques du champ magnétique, si un ferromagnétique est placé dans un champ magnétique externe, par exemple, dans une bobine avec courant, puis sous l'influence du champ externe, les domaines tourneront dans le direction du champ extérieur. De plus, le champ magnétique au niveau de la bobine augmentera et l'induction magnétique augmentera. Si le champ externe est suffisamment faible, seule une partie de tous les domaines dont les champs magnétiques se rapprochent de la direction du champ externe basculera. Au fur et à mesure que la force du champ externe augmente, le nombre de domaines tournés augmentera et, à une certaine valeur de la tension du champ externe, presque toutes les pièces seront tournées de sorte que les champs magnétiques soient situés dans la direction du champ externe. Cet état est appelé saturation magnétique.
Relation entre l'induction magnétique et l'intensité
La relation entre l'induction magnétique d'une substance ferromagnétique et l'intensité d'un champ externe peut être représentée à l'aide d'un graphique appelé courbe d'aimantation. Au coude de la courbe graphique, le taux d'augmentation de l'induction magnétique diminue. Après un virage, où la tension atteint un certain niveau, la saturation se produit et la courbe monte légèrement, acquérant progressivement la forme d'une ligne droite. Dans cette section, l'induction continue de croître, mais plutôt lentement et uniquement en raison d'une augmentation de la force du champ externe.
La dépendance graphique des données de l'indicateur n'est pas directe, ce qui signifie que leur rapport n'est pas constant, et la perméabilité magnétique du matériau n'est pas un indicateur constant, mais dépend du champ extérieur.
Modifications des propriétés magnétiques des matériaux
Lorsque vous augmentez le courant jusqu'à saturation complète dans une bobine avec un noyau ferromagnétique, puis que vous le diminuez, la courbe de magnétisation ne coïncidera pas avec la courbe de démagnétisation. Avec une intensité nulle, l'induction magnétique n'aura pas la même valeur, mais acquerra un indicateur appelé l'induction magnétique résiduelle. La situation avec le retard de l'induction magnétique par rapport à la force de magnétisation est appelée hystérésis.
Pour démagnétiser complètement le noyau ferromagnétique dans la bobine, il est nécessaire de donner un courant inverse, ce qui créera la tension nécessaire. Pour divers ferromagnétiquessubstances, un segment de différentes longueurs est nécessaire. Plus il est grand, plus il faut d'énergie pour la démagnétisation. La valeur à laquelle le matériau est complètement démagnétisé est appelée force coercitive.
Avec une nouvelle augmentation du courant dans la bobine, l'induction augmentera à nouveau jusqu'à l'indice de saturation, mais avec une direction différente des lignes magnétiques. Lors de la démagnétisation dans le sens opposé, une induction résiduelle sera obtenue. Le phénomène de magnétisme résiduel est utilisé pour créer des aimants permanents à partir de substances à fort magnétisme résiduel. Les matériaux capables de se réaimanter sont utilisés pour créer des noyaux pour les machines et appareils électriques.
Règle de la main gauche
La force qui affecte un conducteur avec du courant a une direction déterminée par la règle de la main gauche: lorsque la paume de la main vierge est située de telle manière que les lignes magnétiques y pénètrent et que quatre doigts sont étendus dans le sens du courant dans le conducteur, le pouce plié indique le sens de la force. Cette force est perpendiculaire au vecteur d'induction et au courant.
Un conducteur porteur de courant se déplaçant dans un champ magnétique est considéré comme un prototype de moteur électrique qui transforme l'énergie électrique en énergie mécanique.
Règle de la main droite
Pendant le mouvement du conducteur dans un champ magnétique, une force électromotrice est induite à l'intérieur de celui-ci, qui a une valeur proportionnelle à l'induction magnétique, à la longueur du conducteur impliqué et à la vitesse de son mouvement. Cette dépendance est appelée induction électromagnétique. Àdéterminant la direction de l'EMF induit dans le conducteur, la règle de la main droite est utilisée: lorsque la main droite est située de la même manière que dans l'exemple de gauche, les lignes magnétiques pénètrent dans la paume et le pouce indique la direction de mouvement du conducteur, les doigts tendus indiquent la direction de la FEM induite. Un conducteur se déplaçant dans un flux magnétique sous l'influence d'une force mécanique externe est l'exemple le plus simple d'un générateur électrique dans lequel l'énergie mécanique est convertie en énergie électrique.
La loi de l'induction électromagnétique peut être formulée différemment: dans un circuit fermé, une FEM est induite, avec tout changement du flux magnétique couvert par ce circuit, l'EFE dans le circuit est numériquement égal au taux de changement du flux magnétique qui recouvre ce circuit.
Ce formulaire fournit un indicateur EMF moyen et indique la dépendance de l'EMF non pas sur le flux magnétique, mais sur le taux de son changement.
Loi de Lenz
Il faut aussi se souvenir de la loi de Lenz: le courant induit par une variation du champ magnétique traversant le circuit, son champ magnétique empêche cette variation. Si les spires de la bobine sont traversées par des flux magnétiques d'amplitudes différentes, alors la FEM induite sur l'ensemble de la bobine est égale à la somme des FEM dans différentes spires. La somme des flux magnétiques des différentes spires de la bobine est appelée liaison de flux. L'unité de mesure de cette grandeur, ainsi que du flux magnétique, est le weber.
Lorsque le courant électrique dans le circuit change, le flux magnétique créé par celui-ci change également. En même temps, selon la loi de l'induction électromagnétique, à l'intérieurconducteur, une FEM est induite. Il apparaît en relation avec un changement de courant dans le conducteur, c'est pourquoi ce phénomène est appelé auto-induction, et la FEM induite dans le conducteur est appelée FEM d'auto-induction.
La liaison du flux et le flux magnétique dépendent non seulement de la force du courant, mais aussi de la taille et de la forme d'un conducteur donné, et de la perméabilité magnétique de la substance environnante.
Inductance du conducteur
Le coefficient de proportionnalité est appelé l'inductance du conducteur. Il fait référence à la capacité d'un conducteur à créer une liaison de flux lorsque l'électricité le traverse. C'est l'un des principaux paramètres des circuits électriques. Pour certains circuits, l'inductance est une constante. Elle dépendra de la taille du contour, de sa configuration et de la perméabilité magnétique du milieu. Dans ce cas, l'intensité du courant dans le circuit et le flux magnétique n'auront pas d'importance.
Les définitions et phénomènes ci-dessus donnent une explication de ce qu'est un champ magnétique. Les principales caractéristiques du champ magnétique sont également données, à l'aide desquelles il est possible de définir ce phénomène.
