Как создать магнитное поле без тока

Как создать магнитное поле без тока

Кроме того, Ампер вывел закон, названный его именем, который, как и закон Био-Савара-Лапласа, правильно описал магнитное поле, создаваемое постоянным током, а также была введена теорема о циркуляции магнитного поля.G {\displaystyle G}: Гравитационная. Так, в сплошную сталь переменное магнитное поле частотой ти герц проникает примерно на 10 миллиметров. Для размагничивания объёмных сплошных деталей используются переменные магнитные поля с небольшой частотой в Автор: Turion.  · DIY 電動ドリルで旋盤の作り方 How to make hand drill lathe. - Duration: Tengu craft天狗 , views.  · индукция порядка 10Тл(возможно ли?) применяться будет для опытов выходные показатели: магн индукци. Магнитное поле создается движущимся электрическим зарядом. Поэтому,чтобы создать его, подключите проводник к источнику электрического тока - вокруг него появится магнит ное поле.

Качественно рассмотрены физические основы генерации магнитных полей в широком диапазоне значений, применяемых в лабораторных исследованиях, главным образом в физике твердого тела. Схематически представлены конструкции электромагнитов, различного рода соленоидов и взрывных устройств.

Обсуждаются физические и технические ограничения на величину максимально достижимого поля различными методами. Развитие науки немыслимо без проведения экспериментальных исследований. Получаемые при этом опытные факты ценны главным образом тем, что приводят к открытию новых, не предсказанных ранее явлений.

Поделка военная техника своими руками

На их основе появляется возможность создавать приборы, работающие на новых принципах. Последние оказываются либо более чувствительными и позволяют глубже и шире исследовать уже известную область науки, либо вооружают ученых для поиска новых явлений.

Открытие явления, исследование его, изобретение на его основе прибора и дальнейшие исследования с помощью нового прибора - этапы построения здания науки об окружающем материальном мире. В самом общем виде можно сказать, что в науке для познания Природы используются в качестве инструментов различного рода взаимодействия и поля.

Вам понадобится

Воздействуя на вещество тем или иным полем, изучают отклик вещества на это воздействие. Анализируя его, делают заключение о природе явления. Наиболее эффективным средством воздействия является магнитное поле, так как магнетизм - широко распространенное свойство веществ. Цель настоящей статьи - дать качественное описание наиболее распространенных методов получения магнитных полей. Большая часть этих методов является результатом развития научных знаний и достижений техники последних десятилетий.

При этом они бурно развиваются и в настоящее время, так как потребность в них велика в силу ощущения открытия новых горизонтов для развития как научных знаний, так и техники. Хотя магнетизм был известен человеку с древних времен, магнитное поле становится инструментом научных исследований только после открытия датским физиком Эрстедом в году связи между током и магнитным полем: электрический ток порождает магнитное поле. Это дало начало новому разделу физики - электромагнетизму.

Магнитное поле

Металлический провод с током, свернутый в катушку соленоид , вскоре после этого открытия и был первым генератором постоянного магнитного поля. Техника этого времени и долгое время после не позволяла получить сколько-нибудь сильные магнитные поля с помощью соленоидов, и основным устройством для этого был электромагнит - система из железного сердечника, помещенного в магнитное поле соленоида. Железо усиливает поле соленоида в сотни раз.

Но поле электромагнита ограничено по величине практическими пределами. Поэтому с середины двадцатых годов нашего столетия более сильные магнитные поля стали получать с помощью специальных соленоидов, используя при этом весь накопленный арсенал достижений науки и техники. Электромагниты до сих пор не утратили своего значения и широко применяются в науке и технике. Это связано со сравнительной простотой и дешевизной получения стационарных постоянных полей, пригодных для многих научных задач.

Рассмотрим простейшее устройство: многовитковую и многослойную катушку, намотанную на круглый сердечник, выполненный в виде замкнутого кольца. Положим, что размеры сечения ферромагнетика существенно меньше размеров кольца. По катушке течет ток I.

Как создать магнитное поле без тока

Это поле наводит в ферромагнетике дополнительное поле Нф. Видно, что в полях соленоида, больших Ннас , прирост магнитного поля В возможен лишь за счет поля соленоида. Ряд сплавов обладает несколько большим значением Внас.

Поэтому основным материалом для изготовления электромагнитов является железо. Для того чтобы использовать поле В, необходимо ферромагнетик разомкнуть. Тогда поле Н0 в образовавшемся пространстве щели, если расстояние d между торцами d! При увеличении d величина Н0 будет уменьшаться из-за неизбежного рассеяния магнитного потока в пространстве. Практически электромагниты делают из двух железных цилиндров полюса радиуса r, на которые насажены короткие катушки; максимальное поле катушек обычно не превышает - Э.

Полюсы плотно вставляются в железное ярмо, замыкающее магнитный поток. Между оставшимися свободными торцами, расстояние между которыми d, образуется межполюсное рабочее пространство с размерами d, 2r рис. Максимальное поле в нем достигается в центре и дается выражением.

На первый взгляд кажется, что получить поле Н0 , большее Внас , варьируя d и r, нельзя.

Конвертер величин

Это действительно так для рассмотренной формы полюсов и их окончаний в межполюсном пространстве полюсные наконечники. В общем случае за счет другой формы полюсов и особенно формы полюсных наконечников поле Н0 может существенно превосходить поле Внас. Практически это может происходить лишь за счет наращивания массы железа. Рассмотрим частный случай полюсов и полюсных наконечников, изображенных на рис.

Точное выражение для этого случая:. Здесь третий член представляет дополнительный вклад в Н0 от того объема полюсов, который образуют конусные поверхности полюсных наконечников. Именно конусность позволяет послать дополнительные силовые линии в центр межполюсного пространства. Третий член при определенном угле q достигает максимума.

  • Можно ли поставить сушильную машину на стиральную машину
  • Его значение примерно 55?. Поэтому часто полюсные наконечники выполняются в виде усеченных конусов с углом раствора порядка ?

    Размер r1 определяет объем межполюсного пространства, в то время как r2 - объем всего магнита, так как площадь сечения ярма не может быть меньше, чем у полюсов. Увеличивая r2 , то есть наращивая объем железа, можно увеличить Н0 и превысить значение Внас.

    Но зависимость Н0 от r2 довольно слабая, что приводит к практическим ограничениям приемлемые размеры и вес достижения больших полей с помощью электромагнитов. Рекордные величины Н0 были получены на двух электромагнитах. Один из них был сконструирован в начале х годов нашего столетия в Парижской Академии наук.

    Его общий вес главным образом железа около тонн, габариты 6 i 3 i 2 м3, потребляемая мощность кВт. Другой магнит был сконструирован в Университете г. Упсала Швеция в году. Его общий вес - 37 тонн. Рядовые же лабораторные электромагниты дают возможность получать максимальные поля до 3 " Э, потребляя при этом скромную мощность в 1 - 5 кВт.

    Как создать магнитное поле без тока

    Любопытно отметить, что самым грандиозным из электромагнитов а может быть, вообще изделий из железа является магнит синхрофазотрона Объединенного института ядерных исследований в Дубне. Вес его ярма - 30 тыс.

    Конвертер магнитодвижущей силы

    В тороидальном объеме межполюсного пространства диаметр кольца м и диаметр сечения около 2 м он создает поле порядка 2 " Э. Из предыдущего видно, что получить с помощью электромагнита поле, большее, скажем, Э, практически невозможно. Дальнейший путь увеличения поля - использование соленоидов без ферромагнетика. В соленоидах поле генерируется только за счет протекающего тока, и максимально достижимые магнитные поля зависят от величины мощности, которую можно "загнать" в соленоид.

    Соленоиды бывают различных типов: многовитковые многослойные катушки, спирали плоские и геликоидальные, набранные из дисков и цельноточеные из металлических прутков, одновитковые и др. По своему значению они делятся на два больших класса: соленоиды для получения стационарных магнитных полей, то есть таких полей, которые могут по желанию экспериментатора долго держаться при определенных фиксированных значениях, и соленоиды для получения импульсных магнитных полей, существование которых возможно лишь в течение короткого времени в общем случае не более 1 секунды.

    Инструкция

    С помощью соленоидов первого типа генерируются поля до 2,5 " Э. Импульсные соленоиды позволяют получить поля до 5 " Э. Принято поля в диапазоне - Э называть сильными, а свыше Э - сверхсильными. Рассмотрим сначала соленоиды стационарного магнитного поля. Они делятся, в свою очередь, на резистивные и сверхпроводящие.

    Резистивные соленоиды изготавливаются из материалов, имеющих электрическое сопротивление. Поэтому вся подводимая к ним непрерывно энергия диссипируется в тепло.

    Как подключить тв приставку к монитору без компьютера

    Во избежание теплового разрушения соленоида это тепло необходимо отводить. Для отвода тепла используется водяное или криогенное охлаждение, что требует дополнительной энергии, подчас сравнимой с той, что необходима для питания самого соленоида. Сверхпроводящие соленоиды изготавливаются из сверхпроводящих сплавов, электрическое сопротивление которых остается равным нулю при температурах и полях проведения эксперимента.

    Определения и единицы измерения

    При работе сверхпроводящего соленоида энергия выделяется лишь в подводящих проводах и источнике тока. Последнее вообще может быть исключено, если соленоид работает в короткозамкнутом режиме, когда поле без потребления энергии может существовать сколь угодно долго при сохранении условий существования сверхпроводимости. Установки для получения сильных магнитных полей состоят из трех основных частей: источника постоянного тока, соленоида и системы охлаждения.

    При конструировании соленоида исходят из величины его внутреннего канала d, приемлемого для проведения опытов, и имеющейся мощности источника тока W. Обычно значение d порядка 3 - 5 см. Встает вопрос, как при этих заданных параметрах получить максимальное поле. Эта задача решается точно.

    Содержание

    Рассмотрим два практически важных случая. Пусть соленоид намотан проводом, тонким по сравнению с размерами круглого каркаса, который имеет прямоугольное осевое сечение В этом случае ток будет равномерно распределен по всему сечению обмотки.

    Поле в центре рабочего канала соленоида дается выражением. При любых других значениях a и b и прочих равных условиях магнитное поле будет меньше. Другая конструкция соленоида дает возможность более эффективно использовать имеющеюся мощность, то есть получить большее поле при той же мощности и величине d. Он изготавливается из тонких, обычно медных дисков, разрезанных один раз по радиусу.

    Диски электрически соединяются внахлест частью своей площади друг с другом, образуя геликоидальную спираль. Между дисками располагается изоляция. Кроме того, диски по многим радиусам имеют круглые или щелевые отверстия, которые при сборке соленоида образуют вдоль его оси сквозные каналы для прокачки охлаждающей жидкости. Начало применению таких соленоидов было положено Френсисом Биттером в конце х годов нашего столетия в США, и поэтому они называются биттеровскими соленоидами.

    Легко видеть, что ток в биттеровском соленоиде распределен по диску неравномерно: плотность тока j падает от максимального значения j0 на внутренней части диска с диаметром d к периферии по закону. Есть и другие конструкции, в которых g достигает больших значений. Поэтому была решена и общая задача о нахождении такой геометрии соленоида и распределения тока в нем, при которых достигалось бы предельно максимальное значение g.

    Но эта величина скорее служит ориентиром для оценок, так как практическая реализация такого соленоида невозможна, поскольку найденное значение достигается при a, b? Обратимся к выражению 3.