Введение в электронику

Гейтс Эрл Д.

Рис. 9–6. Магнитные силовые линии можно увидеть с помощью железных опилок.

Силовые линии имеют несколько важных особенностей: они направлены от севера к югу и всегда образуют замкнутую кривую; никогда не пересекаются, так как одинаковые полюсы отталкиваются; стремятся образовать замкнутую линию наименьшего возможного размера, так как противоположные полюсы притягиваются и стремятся к объединению.

Характеристика, определяющая, является вещество ферромагнитным

или нет, называется магнитной проницаемостью. Магнитная проницаемость — это способность материала воспринимать магнитные силовые линии. Материал с высокой проницаемостью оказывает меньшее сопротивление силовым линиям, чем воздух.

9–1. Вопросы

1. Каковы три типа магнитов?

2. Каковы основные формы магнитов?

3. Как обозначаются концы магнита?

4. Какие две теории магнетизма вы знаете?

5. Что такое силовые линии?

9-2. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Когда ток течет по проводу, он создает вокруг провода магнитное поле (рис. 9–7).

Рис. 9–7. Ток, текущий через проводник, создает магнитное поле вокруг проводника.

Это можно доказать, размещая компас сначала вблизи провода, по которому ток не течет. Стрелка компаса устанавливается по направлению магнитного поля Земли. Если затем пропускать через проводник электрический ток, стрелка компаса отклоняется и устанавливается вдоль магнитного поля, создаваемого током.

Направление силовых линий можно определить по известному направлению тока. Если провод обхватить левой рукой так, чтобы большой палец указывал направление тока, остальные пальцы укажут направление силовых линий (рис. 9–8). Если поменять полярность источника тока, то направление силовых линий также изменится на противоположное.

Рис. 9–8. Определение направления силовых линий вокруг проводника по правилу левой руки при известном направлении тока.

Если два провода с токами, текущими в противоположных направлениях, разместить рядом друг с другом, они создадут противоположно направленные магнитные поля, которые будут отталкивать друг друга (рис. 9–9).

Рис. 9–9. Когда токи текут в противоположных направлениях через два расположенных рядом проводника, создаваемые магнитные поля отталкивают их друг от друга.

Если по двум рядом расположенным проводам текут токи одинакового направления, то их поля объединяются (рис. 9-10).

Рис. 9-10. Когда токи текут в одном направлении через два расположенных рядом проводника, их магнитные поля складываются, а сами они притягиваются друг к другу.

Простой отрезок провода, создающий магнитное поле небольшой величины, не имеет практического значения.

Если провод свернуть в кольцо,

то имеют место три явления: во-первых, силовые линии собираются вместе, во-вторых, силовые линии концентрируются в центре кольца, в-третьих, появляются Северный и Южный полюсы. В этом состоит принцип работы электромагнита.

Электромагнит состоит из большого количества витков провода, уложенных близко друг к другу. Это позволяет силовым линиям собраться вместе, при протекании тока по проводу. Чем больше витков провода, тем больше силовых линий собирается вместе, и чем больше ток, тем больше создается силовых линий. Следовательно, величина магнитного поля прямо пропорциональна количеству витков в катушке и величине протекающего по ней тока.

Третьим методом увеличения магнитного поля является помещение внутрь катушки ферромагнитного сердечника. Обычно используется железный сердечник, так как он имеет более высокую восприимчивость (может поддерживать больше силовых линий), чем воздух.

Для определения полярности электромагнита обхватите катушку левой рукой так, чтобы четыре пальца указывали направление тока. Тогда большой палец укажет направление на Северный полюс магнита (рис. 9-11).

Рис. 9-11. Определение полярности электромагнита по правилу левой руки.

9–2. Вопросы

1. Как можно обнаружить наличие магнитного поля при протекании тока через проводник?

2. Как можно определить направление силовых линий вокруг проводника?

3. Что случится, если разместить рядом два проводника с токами, текущими:

а. В одном направлении?

б. В противоположных направлениях?

4. Каковы три способа увеличения величины электромагнитного поля?

5. Как можно определить полярность электромагнита?

9-3. МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

Магнитная индукция — это влияние магнита на объект без механического контакта. Например, магнит может индуцировать магнитное поле в железном бруске (рис. 9-12).

Рис. 9-12. Размещение железного бруска в магнитном поле изменяет конфигурацию магнитных силовых линии и намагничивает железный брусок.

Проходя через железный брусок, магнитные силовые линии ориентируют домены железного бруска в одном направлении. Теперь железный брусок является магнитом.

Домены в железном бруске ориентируются своим Южным полюсом по направлению к Северному полюсу магнита, так как противоположные полюсы притягиваются. По той же причине железный брусок подтягивается по направлению к магниту. Теперь из конца бруска выходят силовые линии — железный брусок является продолжением магнита. Этот метод является эффективным способом увеличения длины или изменения формы магнита, не изменяя его физически.

Если магнит и железный брусок удалить друг от друга, домены в железном бруске вернутся к своему хаотичному распределению, хотя некоторые домены останутся в прежнем упорядоченном состоянии, сохраняя у бруска слабое магнитное поле. Это магнитное поле называется остаточной намагниченностью. Способность материала сохранять магнитное поле после удаления намагничивающей силы называется способностью сохранять остаточную намагниченность. Мягкое железо имеет низкую способность к остаточной намагниченности. С другой стороны, алнико, сплав из алюминия, никеля и кобальта, имеет высокую способность к остаточной намагниченности.