Fushat magnetike të solenoidit dhe toroidit. Fusha magnetike solenoid

Fusha magnetike e një solenoidi është një mbivendosje e fushave individuale që krijohen nga çdo kthesë individuale. E njëjta rrymë rrjedh nëpër të gjitha kthesat. Akset e të gjitha kthesave shtrihen në të njëjtën linjë. Solenoidi është një spirale induktore që ka një formë cilindrike. Kjo spirale është e mbështjellë nga tela përçuese. Në këtë rast, kthesat vendosen fort me njëra-tjetrën dhe kanë të njëjtin drejtim. Në këtë rast, besohet se gjatësia e spirales tejkalon ndjeshëm diametrin e kthesave.

Le të shohim induksionin magnetik të krijuar nga çdo kthesë. Mund të shihet se induksioni brenda çdo kthese drejtohet në të njëjtin drejtim. Nëse shikoni qendrën e spirales, atëherë induksioni nga skajet e tij do të shtohet. Në këtë rast, induksioni i fushës magnetike ndërmjet dy kthesave ngjitur drejtohet në drejtim të kundërt. Meqenëse krijohet nga e njëjta rrymë, kompensohet.

Figura 1 - Fusha e krijuar nga kthesat individuale të solenoidit

Nëse kthesat e solenoidit janë mbështjellë mjaft fort, atëherë midis të gjitha kthesave fusha e kundërt do të kompensohet, dhe brenda kthesave fushat individuale do të shtohen në një të përbashkët. Vijat e kësaj fushe do të kalojnë brenda solenoidit dhe do ta mbulojnë atë jashtë.

Nëse e ekzaminoni fushën magnetike brenda solenoidit me çfarëdo mënyre, për shembull, duke përdorur fije hekuri, mund të konkludoni se ajo është homogjene. Vijat e fushës magnetike në këtë rajon janë vija të drejta paralele. Ato jo vetëm që janë paralele me vetveten, por janë edhe paralele me boshtin e solenoidit. Duke shkuar përtej rreshtave të solenoidit, ato përkulen dhe mbyllen jashtë spirales.

Figura 2 - Fusha e krijuar nga solenoidi

Nga figura mund të shihet se fusha e krijuar nga solenoidi është e ngjashme me fushën e krijuar nga një magnet me shirit të përhershëm. Në njërën skaj, linjat e energjisë dalin nga solenoidi dhe ky fund është i ngjashëm me polin verior të një magneti të përhershëm. Dhe ata hyjnë në tjetrin, dhe ky fund i korrespondon polit jugor. Dallimi është se fusha është gjithashtu e pranishme brenda solenoidit. Dhe nëse kryeni një eksperiment me fije hekuri, ato do të tërhiqen në hapësirën midis kthesave.

Por nëse një bërthamë druri ose një bërthamë e bërë nga ndonjë material tjetër jomagnetik futet brenda solenoidit, atëherë kur kryeni një eksperiment me tallash hekuri, modeli i fushës së magnetit të përhershëm dhe solenoidit do të jetë identik. Meqenëse bërthama prej druri nuk do të shtrembërojë linjat e energjisë, por nuk do të lejojë që tallash të depërtojë brenda spirales.

Figura 3 - Figura e fushës së një magneti me shirit të përhershëm

Mund të përdoren disa metoda për të përcaktuar polet e solenoidit. Për shembull, më e thjeshta është përdorimi i një gjilpëre magnetike. Do të tërhiqet nga poli i kundërt i magnetit. Nëse dihet drejtimi i rrymës në spirale, polet mund të përcaktohen duke përdorur rregullin e vidës së djathtë. Nëse e rrotulloni kokën e vidës së djathtë në drejtim të rrymës, lëvizja përkthimore do të tregojë drejtimin e fushës në solenoid. Dhe duke ditur që fusha drejtohet nga poli verior në jug, mund të përcaktoni se cili pol ndodhet.

Fusha magnetike e rrymës elektrike

Një fushë magnetike krijohet jo vetëm nga ato natyrore ose artificiale, por edhe nga një përcjellës nëse një rrymë elektrike kalon nëpër të. Prandaj, ekziston një lidhje midis dukurive magnetike dhe elektrike.

Nuk është e vështirë të verifikohet që një fushë magnetike është formuar rreth një përcjellësi përmes të cilit rrjedh rryma. Vendosni një përcjellës të drejtë sipër gjilpërës magnetike lëvizëse, paralel me të, dhe kaloni një rrymë elektrike përmes saj. Shigjeta do të marrë një pozicion pingul me përcjellësin.

Cilat forca mund ta bëjnë gjilpërën magnetike të rrotullohet? Natyrisht, forca e fushës magnetike që lind rreth përcjellësit. Fikni rrymën dhe gjilpëra magnetike do të kthehet në pozicionin e saj normal. Kjo sugjeron që kur rryma ishte fikur, fusha magnetike e përcjellësit gjithashtu u zhduk.

Kështu, një rrymë elektrike që kalon përmes një përcjellësi krijon një fushë magnetike. Për të zbuluar se në cilin drejtim do të devijojë gjilpëra magnetike, përdorni rregullin e dorës së djathtë. Nëse vendosni dorën tuaj të djathtë mbi përcjellës, pëllëmbën poshtë, në mënyrë që drejtimi i rrymës të përputhet me drejtimin e gishtërinjve, atëherë gishti i madh i përkulur do të tregojë drejtimin e devijimit të polit verior të gjilpërës magnetike të vendosur nën përcjellës. . Duke përdorur këtë rregull dhe duke ditur polaritetin e shigjetës, mund të përcaktoni edhe drejtimin e rrymës në përcjellës.

Fusha magnetike e një përcjellësi të drejtë ka formën e rrathëve koncentrikë. Nëse vendosni dorën tuaj të djathtë mbi përcjellësin, me pëllëmbën poshtë, në mënyrë që rryma të duket se del nga gishtat, atëherë gishti i madh i përkulur do të tregojë në polin verior të gjilpërës magnetike.Një fushë e tillë quhet fushë magnetike rrethore.

Drejtimi i vijave të forcës së fushës rrethore varet nga përcjellësi dhe përcaktohet nga të ashtuquajturat rregull gimlet. Nëse e vidhosni mendërisht gjilpërën në drejtim të rrymës, atëherë drejtimi i rrotullimit të dorezës së tij do të përkojë me drejtimin e linjave të fushës magnetike. Duke zbatuar këtë rregull, ju mund të zbuloni drejtimin e rrymës në një përcjellës nëse e dini drejtimin e linjave të fushës të krijuara nga kjo rrymë.

Duke iu rikthyer eksperimentit me gjilpërën magnetike, mund të bindemi se ajo ndodhet gjithmonë me skajin verior në drejtim të vijave të fushës magnetike.

Pra, Një fushë magnetike lind rreth një përcjellësi të drejtë përmes të cilit kalon rryma elektrike. Ajo ka formën e rrathëve koncentrikë dhe quhet fushë magnetike rrethore.

Turshitë d. Fusha magnetike e solenoidit

Një fushë magnetike lind rreth çdo përcjellësi, pavarësisht nga forma e tij, me kusht që një rrymë elektrike të kalojë nëpër përcjellës.

Në inxhinierinë elektrike kemi të bëjmë me ato që përbëhen nga një numër kthesash. Për të studiuar fushën magnetike të spirales që na intereson, së pari le të shqyrtojmë se çfarë forme ka fusha magnetike e një kthese.

Le të imagjinojmë një spirale me tela të trashë që shpon një fletë kartoni dhe lidhet me një burim rrymë. Kur një rrymë elektrike kalon nëpër një spirale, një fushë magnetike rrethore formohet rreth çdo pjese individuale të spirales. Sipas rregullit "gimlet", nuk është e vështirë të përcaktohet se linjat magnetike të forcës brenda spirales kanë të njëjtin drejtim (drejt nesh ose larg nesh, në varësi të drejtimit të rrymës në spirale) dhe ato dalin. nga njëra anë e spirales dhe futeni në anën tjetër. Një seri kthesash të tilla, të formuara si një spirale, janë të ashtuquajturat solenoid (spiralja).

Rreth solenoidit, kur rryma kalon nëpër të, formohet një fushë magnetike. Përftohet si rezultat i shtimit të fushave magnetike të çdo kthese dhe ka formë si fusha magnetike e një magneti drejtvizor. Vijat e forcës së fushës magnetike të solenoidit, si në një magnet drejtvizor, largohen nga një skaj i solenoidit dhe kthehen në tjetrin. Brenda solenoidit kanë të njëjtin drejtim. Kështu, skajet e solenoidit kanë polaritet. Fundi nga i cili dalin linjat e forcës është poli verior solenoid, dhe fundi në të cilin hyjnë linjat e energjisë elektrike është poli i tij jugor.

Shtyllat solenoid mund të përcaktohet nga rregulli i dorës së djathtë, por për këtë ju duhet të dini drejtimin e rrymës në kthesat e saj. Nëse vendosni dorën tuaj të djathtë në solenoid, pëllëmbën poshtë, në mënyrë që rryma të duket se del nga gishtat, atëherë gishti i madh i përkulur do të tregojë në polin verior të solenoidit.. Nga ky rregull del se polariteti i solenoidit varet nga drejtimi i rrymës në të. Nuk është e vështirë ta verifikosh këtë praktikisht duke sjellë një gjilpërë magnetike në një nga polet e solenoidit dhe më pas duke ndryshuar drejtimin e rrymës në solenoid. Shigjeta do të rrotullohet menjëherë 180°, domethënë do të tregojë se polet e solenoidit kanë ndryshuar.

Solenoidi ka vetinë e tërheqjes së objekteve të lehta prej hekuri. Nëse një shufër çeliku vendoset brenda solenoidit, atëherë pas njëfarë kohe, nën ndikimin e fushës magnetike të solenoidit, shufra do të magnetizohet. Kjo metodë përdoret në prodhim.

Elektromagnetët

Është një spirale (solenoid) me një bërthamë hekuri të vendosur brenda saj. Format dhe madhësitë e elektromagneteve janë të ndryshme, por struktura e përgjithshme e të gjithëve është e njëjtë.

Bobina e elektromagnetit është një kornizë, më së shpeshti e bërë nga druri i shtypur ose fibra dhe ka forma të ndryshme në varësi të qëllimit të elektromagnetit. Korniza është e mbështjellë në disa shtresa të telit të izoluar të bakrit - dredha-dredha e elektromagnetit. Ka një numër të ndryshëm kthesash dhe është bërë nga tela me diametra të ndryshëm, në varësi të qëllimit të elektromagnetit.

Për të mbrojtur izolimin e mbështjelljes nga dëmtimet mekanike, mbështjellja mbulohet me një ose disa shtresa letre ose ndonjë material tjetër izolues. Fillimi dhe fundi i mbështjelljes nxirren jashtë dhe lidhen me terminalet dalëse të montuara në kornizë ose me përçues fleksibël me priza në skajet.

Bobina e elektromagnetit është montuar në një bërthamë prej hekuri të butë, të pjekur ose lidhje hekuri me silikon, nikel etj. Hekuri i tillë ka mbetjen më të vogël. Bërthamat janë bërë më shpesh nga fletë të holla të përbëra të izoluara nga njëra-tjetra. Format e bërthamave mund të jenë të ndryshme, në varësi të qëllimit të elektromagnetit.

Nëse një rrymë elektrike kalon nëpër mbështjelljen e një elektromagneti, rreth mbështjelljes formohet një fushë magnetike, e cila magnetizon bërthamën. Meqenëse bërthama është prej hekuri të butë, ajo do të magnetizohet menjëherë. Nëse më pas fikni rrymën, vetitë magnetike të bërthamës gjithashtu do të zhduken shpejt dhe ajo do të pushojë së qeni një magnet. Polet e një elektromagneti, si një solenoid, përcaktohen nga rregulli i dorës së djathtë. Nëse ndryshoni mbështjelljen e një elektromagneti, atëherë polariteti i elektromagnetit do të ndryshojë në përputhje me këtë.

Veprimi i një elektromagneti është i ngjashëm me veprimin e një magneti të përhershëm. Megjithatë, ka një dallim të madh mes tyre. Një magnet i përhershëm ka gjithmonë veti magnetike, dhe një elektromagnet vetëm kur një rrymë elektrike kalon nëpër mbështjelljen e tij.

Për më tepër, forca tërheqëse e një magneti të përhershëm është konstante, pasi fluksi magnetik i një magneti të përhershëm është konstant. Forca e tërheqjes së një elektromagneti nuk është një vlerë konstante. I njëjti elektromagnet mund të ketë forca të ndryshme tërheqëse. Forca tërheqëse e çdo magneti varet nga madhësia e fluksit të tij magnetik.

Forca e tërheqjes, dhe rrjedhimisht fluksi i tij magnetik, varet nga madhësia e rrymës që kalon nëpër mbështjelljen e këtij elektromagneti. Sa më e madhe të jetë rryma, aq më e madhe është forca tërheqëse e elektromagnetit dhe, anasjelltas, sa më pak rrymë në mbështjelljen e elektromagnetit, aq më pak forcë tërheq trupat magnetikë në vetvete.

Por për elektromagnetët që ndryshojnë në dizajnin dhe madhësinë e tyre, forca e tërheqjes së tyre varet jo vetëm nga madhësia e rrymës në dredha-dredha. Nëse, për shembull, marrim dy elektromagnetë të të njëjtit dizajn dhe madhësi, por njëri me një numër të vogël kthesash dredha-dredha dhe tjetri me një numër shumë më të madh, atëherë është e lehtë të shihet se në të njëjtën rrymë forca e tërheqjes nga kjo e fundit do të jetë shumë më e madhe. Në të vërtetë, sa më i madh të jetë numri i rrotullimeve të një dredha-dredha, aq më e madhe është fusha magnetike e krijuar rreth kësaj dredha-dredha në një rrymë të caktuar, pasi ajo përbëhet nga fushat magnetike të çdo kthese. Kjo do të thotë se fluksi magnetik i elektromagnetit, dhe për rrjedhojë forca e tërheqjes së tij, do të jetë më i madh, aq më i madh është numri i kthesave që ka mbështjellja.

Ekziston një arsye tjetër që ndikon në madhësinë e fluksit magnetik të një elektromagneti. Kjo është cilësia e qarkut të tij magnetik. Një qark magnetik është rruga përgjatë së cilës mbyllet fluksi magnetik. Qarku magnetik ka një të caktuar rezistencë magnetike. Rezitimi magnetik varet nga përshkueshmëria magnetike e mediumit nëpër të cilin kalon fluksi magnetik. Sa më e madhe të jetë përshkueshmëria magnetike e këtij mediumi, aq më e ulët është rezistenca e tij magnetike.

Që nga m Përshkueshmëria magnetike e trupave feromagnetikë (hekuri, çeliku) është shumë herë më e madhe se përshkueshmëria magnetike e ajrit, kështu që është më e dobishme të bëhen elektromagnet në mënyrë që qarku i tyre magnetik të mos përmbajë seksione ajri. Produkti i fuqisë aktuale dhe numri i rrotullimeve të mbështjelljes së elektromagnetit quhet forca magnetomotore. Forca magnetomotore matet në numrin e rrotullimeve të amperit.

Për shembull, një rrymë prej 50 mA kalon nëpër mbështjelljen e një elektromagneti me 1200 kthesa. M forcë magnetomotive një elektromagnet i tillëështë e barabartë me 0,05 x 1200 = 60 rrotullime amper.

Veprimi i forcës magnetomotore është i ngjashëm me veprimin e forcës elektromotore në një qark elektrik. Ashtu si EMF shkakton rrymë elektrike, forca magnetomotive krijon fluks magnetik në një elektromagnet. Ashtu si në një qark elektrik, me një rritje të emf, rritet vlera e rrymës, ashtu edhe në një qark magnetik, me një rritje të forcës magnetomotore, rritet fluksi magnetik.

Veprimi rezistencë magnetike i ngjashëm me veprimin e rezistencës elektrike në një qark. Ashtu si rryma zvogëlohet me rritjen e rezistencës së një qarku elektrik, po ashtu zvogëlohet rryma në një qark magnetik. Një rritje në rezistencën magnetike shkakton një ulje të fluksit magnetik.

Varësia e fluksit magnetik të një elektromagneti nga forca magnetomotore dhe rezistenca e tij magnetike mund të shprehet me një formulë të ngjashme me formulën e ligjit të Ohmit: forca magnetomotore = (fluksi magnetik / rezistenca magnetike)

Fluksi magnetik është i barabartë me forcën magnetomotore të ndarë me ngurrimin magnetik.

Numri i kthesave të mbështjelljes dhe rezistenca magnetike për çdo elektromagnet është një vlerë konstante. Prandaj, fluksi magnetik i një elektromagneti të caktuar ndryshon vetëm me një ndryshim në rrymën që kalon nëpër dredha-dredha. Meqenëse forca e tërheqjes së një elektromagneti përcaktohet nga fluksi i tij magnetik, për të rritur (ose ulur) forcën e tërheqjes së elektromagnetit, është e nevojshme që përkatësisht të rritet (ose ulet) rryma në mbështjelljen e tij.

Elektrmagnet i polarizuar

Një elektromagnet i polarizuar është një lidhje midis një magneti të përhershëm dhe një elektromagneti. Është projektuar në këtë mënyrë. Të ashtuquajturat zgjatime të shtyllave të buta prej hekuri janë ngjitur në polet e një magneti të përhershëm. Çdo shtrirje shtylle shërben si bërthama e një elektromagneti një spirale me një dredha-dredha. Të dy mbështjelljet janë të lidhura me njëra-tjetrën në seri.

Meqenëse zgjatimet e poleve janë të lidhura drejtpërdrejt me polet e një magneti të përhershëm, ato kanë veti magnetike edhe në mungesë të rrymës në mbështjellje; Në të njëjtën kohë, forca e tyre tërheqëse është konstante dhe përcaktohet nga fluksi magnetik i një magneti të përhershëm.

Veprimi i një elektromagneti të polarizuar është që kur rryma kalon nëpër mbështjelljet e tij, forca tërheqëse e poleve të tij rritet ose zvogëlohet në varësi të madhësisë dhe drejtimit të rrymës në mbështjellje. Veprimi i elektromagnetëve të tjerë bazohet në këtë veti të një elektromagneti të polarizuar. pajisje elektrike.

Efekti i një fushe magnetike në një përcjellës me rrymë

Nëse vendosni një përcjellës në një fushë magnetike në mënyrë që të vendoset pingul me vijat e fushës dhe kaloni një rrymë elektrike përmes këtij përcjellësi, përcjellësi do të fillojë të lëvizë dhe do të shtyhet nga fusha magnetike.

Si rezultat i bashkëveprimit të një fushe magnetike me një rrymë elektrike, përcjellësi fillon të lëvizë, d.m.th., energjia elektrike shndërrohet në energji mekanike.

Forca me të cilën shtyhet një përcjellës nga një fushë magnetike varet nga madhësia e fluksit magnetik të magnetit, fuqia e rrymës në përcjellës dhe gjatësia e pjesës së përcjellësit që kryqëzojnë vijat e fushës. Drejtimi i veprimit të kësaj force, pra drejtimi i lëvizjes së përcjellësit, varet nga drejtimi i rrymës në përcjellës dhe përcaktohet nga rregulli i dorës së majtë.

Nëse e mbani pëllëmbën e dorës së majtë në mënyrë që linjat e fushës magnetike të hyjnë në të dhe katër gishtat e zgjatur të jenë përballë drejtimit të rrymës në përcjellës, atëherë gishti i madh i përkulur do të tregojë drejtimin e lëvizjes së përcjellësit.. Kur zbatojmë këtë rregull, duhet të kujtojmë se linjat e fushës dalin nga poli verior i magnetit.

Solenoid quhet një mbështjellje cilindrike prej teli, kthesat e së cilës janë mbështjellë ngushtë në një drejtim dhe gjatësia e spirales është dukshëm më e madhe se rrezja e kthesës.

Fusha magnetike e një solenoidi mund të përfaqësohet si rezultat i shtimit të fushave të krijuara nga disa rryma rrethore që kanë një bosht të përbashkët. Figura 3 tregon se brenda solenoidit, linjat e induksionit magnetik të çdo kthese individuale kanë të njëjtin drejtim, ndërsa midis kthesave ngjitur ato kanë drejtim të kundërt.

Prandaj, me një dredha-dredha mjaft të dendur të solenoidit, seksionet e drejtuara në mënyrë të kundërt të linjave të induksionit magnetik të kthesave ngjitur shkatërrohen reciprokisht, dhe seksionet e drejtuara në mënyrë të barabartë do të bashkohen në një linjë të zakonshme induksioni magnetik që kalon brenda solenoidit dhe e mbështjell atë nga jashtë. . Studimi i kësaj fushe duke përdorur tallash tregoi se brenda solenoidit fusha është uniforme, vijat magnetike janë vija të drejta paralele me boshtin e solenoidit, të cilat ndryshojnë në skajet e tij dhe mbyllen jashtë solenoidit (Fig. 4).

Është e lehtë të vërehet ngjashmëria midis fushës magnetike të solenoidit (jashtë tij) dhe fushës magnetike të një magneti me shirit të përhershëm (Fig. 5). Fundi i solenoidit nga i cili dalin linjat magnetike është i ngjashëm me polin verior të një magneti N, skaji tjetër i solenoidit, në të cilin hyjnë linjat magnetike, është i ngjashëm me polin jugor të magnetit S.

Polet e një solenoidi me rrymë mund të përcaktohen lehtësisht eksperimentalisht duke përdorur një gjilpërë magnetike. Duke ditur drejtimin e rrymës në spirale, këto pole mund të përcaktohen duke përdorur rregullin e vidës së djathtë: ne rrotullojmë kokën e vidhos së djathtë sipas rrymës në spirale, atëherë lëvizja përkthimore e majës së vidës do të tregojnë drejtimin e fushës magnetike të solenoidit, dhe për rrjedhojë polin e tij verior. Moduli i induksionit magnetik brenda një solenoid me një shtresë llogaritet me formulë

B = μμ 0 NI l = μμ 0 nl,

Ku Ν - numri i rrotullimeve në solenoid, I- gjatësia e solenoidit, n- numri i rrotullimeve për njësi të gjatësisë së solenoidit.

Solenoid quhet një përcjellës i përdredhur në një spirale përmes së cilës kalon një rrymë elektrike (Figura 1, A).

Nëse i preni mendërisht kthesat e solenoidit, caktoni drejtimin e rrymës në to, siç tregohet më lart, dhe përcaktoni drejtimin e linjave të induksionit magnetik sipas "rregullit gimlet", atëherë fusha magnetike e të gjithë solenoidit do të kanë formën siç tregohet në figurën 1, b.

Figura 1. Solenoid ( A) dhe fusha e saj magnetike ( b)

Figura 2. Modeli kompjuterik i solenoidit

Në boshtin e një solenoidi pafundësisht të gjatë, në secilën njësi të gjatësisë së të cilit është mbështjellë n 0 kthesa, forca e fushës magnetike brenda solenoidit përcaktohet nga formula:

H = I × n 0 .

Në pikën ku vijat magnetike hyjnë në solenoid, formohet një pol jugor dhe ku dalin, formohet një poli verior.

Për të përcaktuar polet e solenoidit, ata përdorin "rregullin gimlet", duke e zbatuar atë si më poshtë: nëse e vendosni gimletin përgjatë boshtit të solenoidit dhe e rrotulloni atë në drejtim të rrymës në kthesat e spirales solenoid, atëherë Lëvizja përkthimore e gjilpërës do të tregojë drejtimin e fushës magnetike (Figura 3).

Video rreth solenoidit:

Elektromagnet

Një solenoid me një bërthamë çeliku (hekuri) brenda quhet elektromagnet(Figura 4 dhe 5). Fusha magnetike e një elektromagneti është më e fortë se ajo e një solenoid, sepse një copë çeliku e futur në solenoid magnetizohet dhe fusha magnetike që rezulton forcohet. Polet e një elektromagneti mund të përcaktohen, ashtu si ato të një solenoid, duke përdorur "rregullin e gimletit".

Figura 5. Bobina elektromagnetike

Elektromagnetët përdoren gjerësisht në teknologji. Ato përdoren për të krijuar një fushë magnetike në gjeneratorët dhe motorët elektrikë, në instrumentet matëse elektrike, pajisjet elektrike dhe të ngjashme.

Në instalimet me fuqi të lartë, në vend të siguresave, përdoren ndërprerës automatikë, vaj dhe ajër për të shkëputur seksionin e dëmtuar të qarkut. Reletë të ndryshme përdoren për të aktivizuar mbështjelljet e fiksimit të ndërprerësve. Reletë janë pajisje ose makina që i përgjigjen ndryshimeve në rrymë, tension, fuqi, frekuencë dhe parametra të tjerë.

Nga numri i madh i releve, të ndryshëm për nga qëllimi, parimi i funksionimit dhe dizajni, do të shqyrtojmë shkurtimisht projektimin e releve elektromagnetike. Figura 6 tregon dizajnet e këtyre releve. Funksionimi i stafetës bazohet në bashkëveprimin e fushës magnetike të krijuar nga një spirale e palëvizshme përmes së cilës kalon rryma dhe armatura e lëvizshme e çelikut të një elektromagneti. Kur kushtet e funksionimit në qarkun kryesor të rrymës ndryshojnë, spiralja e stafetës ngacmohet, fluksi magnetik i bërthamës tërheq (kthehet ose tërheq) armaturën, e cila mbyll kontaktet e qarkut, spiralen e fikjes së ngasjes së çelsave të vajit dhe ajrit. ose reletë ndihmëse.

Figura 6. Rele elektromagnetike

Reletë kanë gjetur aplikim edhe në automatizim dhe telemekanikë.

Fluksi magnetik i një solenoidi (elektromagneti) rritet me numrin e rrotullimeve dhe rrymës në të. Forca magnetizuese varet nga produkti i rrymës dhe numri i rrotullimeve (numri i rrotullimeve të amperit).

Nëse, për shembull, marrim një solenoid, mbështjellja e të cilit bartë një rrymë prej 5 A dhe numri i rrotullimeve të të cilit është 150, atëherë numri i rrotullimeve të amperit do të jetë 5 × 150 = 750. I njëjti fluks magnetik do të fitohet nëse ne marrim 1500 kthesa dhe kalojmë një rrymë prej 0.5 përmes tyre Ah, pasi 0.5 × 1500 = 750 amper-kthesa.

Fluksi magnetik i solenoidit mund të rritet në mënyrat e mëposhtme: 1) futni një bërthamë çeliku në solenoid, duke e kthyer atë në një elektromagnet; 2) rritni seksionin kryq të bërthamës së çelikut të elektromagnetit (pasi, duke pasur parasysh rrymën, forcën e fushës magnetike, dhe rrjedhimisht induksionin magnetik, një rritje në seksionin kryq çon në një rritje të fluksit magnetik); 3) zvogëloni hendekun e ajrit të bërthamës së elektromagnetit (pasi kur rruga e linjave magnetike nëpër ajër zvogëlohet, rezistenca magnetike zvogëlohet).

Video rreth elektromagnetit:

Me interes të veçantë është fusha magnetike brenda solenoidit, gjatësia e së cilës e tejkalon dukshëm diametrin e saj. Brenda një solenoidi të tillë, induksioni magnetik ka të njëjtin drejtim kudo, paralel me boshtin e solenoidit, dhe kjo do të thotë se vijat e fushës janë paralele me njëra-tjetrën.

Duke matur induksionin magnetik në një farë mënyre në pika të ndryshme brenda solenoidit, mund të verifikojmë se nëse rrotullimet e solenoidit janë të barabarta, atëherë induksioni i fushës magnetike brenda solenoidit ka jo vetëm të njëjtin drejtim në të gjitha pikat, por edhe të njëjtën vlerë numerike. Pra, fusha brenda një solenoidi të gjatë dhe të plagosur në mënyrë uniforme është uniforme. Në të ardhmen, kur flasim për fushën brenda solenoidit, gjithmonë do të kemi parasysh solenoidë të tillë uniformë "të gjatë" dhe nuk do t'i kushtojmë vëmendje devijimeve nga uniformiteti i fushës në zonat afër skajeve të solenoidit.

Matjet e ngjashme të bëra me solenoidë të ndryshëm me fuqi të ndryshme rryme në to treguan se induksioni magnetik i fushës brenda një solenoidi të gjatë është në proporcion me forcën aktuale dhe numrin e rrotullimeve për njësi gjatësi të solenoidit, d.m.th., vlera ku është numri total i rrotullimeve të solenoidit, - gjatësia e tij. Kështu,

ku është koeficienti i proporcionalitetit, i quajtur konstante magnetike (krh. konstanta elektrike, § 11). Vlera numerike e konstantës magnetike

Më pas (§ 157) rezulton se njësia në të cilën shprehet sasia mund të quhet "henri për metër", ku henri (H) është një njësi induktiviteti. Prandaj, ne mund ta shkruajmë atë

Gn/m. (126.2)

Për shkak të thjeshtësisë së saj, fusha solenoid përdoret si fushë referimi.

Për të karakterizuar një fushë magnetike, përveç induksionit magnetik, përdoret edhe një sasi vektoriale e quajtur forca e fushës magnetike. Në rastin e një fushe në vakum, sasitë dhe janë thjesht proporcionale me njëra-tjetrën:

kështu që futja e një sasie nuk sjell asgjë të re. Megjithatë, në rastin e një fushe në materie, lidhja me ka formën

ku është një karakteristikë pa dimensione e një substance, e quajtur përshkueshmëria magnetike relative ose thjesht përshkueshmëria magnetike e substancës. Kur merren parasysh fushat magnetike në një substancë, siç është hekuri, sasia është e dobishme. Kjo diskutohet më në detaje në § 144.

Nga formula (126.1) dhe (126.3) rezulton se në rastin kur solenoidi është në vakum, forca e fushës magnetike

d.m.th., siç thonë ata, e barabartë me numrin e kthesave të amperit për metër.

Duke matur fushën e induksionit magnetik të krijuar nga një rrymë që rrjedh nëpër një përcjellës shumë të gjatë të drejtë të hollë, u zbulua se

ku është forca aktuale në përcjellës, është distanca nga përcjellësi.

Sipas formulës (126.3), forca e fushës e krijuar nga një përcjellës i drejtë i vendosur në vakum është i barabartë me

Në përputhje me formulën (126.7), njësia e fuqisë së fushës magnetike quhet amper për metër (A/m). Një amper për metër është forca e fushës magnetike në një distancë prej një metri nga një përcjellës i hollë i drejtë pafundësisht i gjatë nëpër të cilin rrjedh një rrymë amperi.

126.1. Induksioni magnetik i fushës brenda solenoidit është 0.03 Tesla. Çfarë rryme rrjedh në solenoid nëse gjatësia e tij është 30 cm dhe numri i rrotullimeve është 120?

126.2. Si do të ndryshojë induksioni magnetik i fushës brenda solenoidit nga problemi i mëparshëm nëse solenoidi shtrihet në 40 cm ose kompresohet në 10 cm? Çfarë ndodh nëse e palosni solenoidin në gjysmë në mënyrë që kthesat e njërës gjysmë të qëndrojnë midis kthesave të gjysmës tjetër?

126.3. Një rrymë rrjedh nëpër një solenoid 20 cm të gjatë, i përbërë nga 60 kthesa me diametër 15 cm. Çfarë do të ndodhë me fushën magnetike brenda solenoidit nëse diametri i kthesave të tij zvogëlohet në 5 cm, duke ruajtur të njëjtën gjatësi të solenoidit dhe duke përdorur të njëjtën copë teli? Si mund të arrihet i njëjti induksion i fushës magnetike duke mbajtur të pandryshuar gjatësinë dhe diametrin e rrotullimeve të solenoidit?

126.4. Brenda një solenoidi 8 cm të gjatë, i përbërë nga 40 rrotullime, gjendet një solenoid tjetër me numrin e rrotullimeve për 1 cm gjatësi solenoidale të barabartë me 10. Në të dy solenoidet kalon e njëjta rrymë prej 2 A brenda të dy solenoideve, nëse skajet veriore të tyre janë përballë: a) njëkahëshe; b) në drejtime të kundërta?

126.5. Janë tre solenoidë me gjatësi 30 cm, 5 cm dhe 24 cm me numrin e rrotullimeve përkatësisht 1500, 1000 dhe 600. Një rrymë prej 1 A rrjedh nëpër solenoidin e parë Çfarë rryme duhet të rrjedhin nëpër solenoidin e dytë dhe të tretë në mënyrë që induksioni magnetik brenda të tre solenoideve të jetë i njëjtë?

126.6. Llogaritni induksionin e fushës magnetike në secilin prej solenoideve në problemin 126.5.

126.7. Në një solenoid 10 cm të gjatë, ju duhet të merrni një fushë magnetike me një forcë prej 5000 A/m. Në këtë rast, rryma në solenoid duhet të jetë e barabartë me 5 A. Nga sa rrotullime duhet të përbëhet solenoidi?

126.8. Sa është induksioni magnetik i fushës brenda një solenoidi, gjatësia e së cilës është 20 cm dhe numri i përgjithshëm i rrotullimeve është 500, me një rrymë prej 0,1 A? Si do të ndryshojë induksioni magnetik nëse solenoidi shtrihet në 50 cm dhe rryma zvogëlohet në 10 mA?