Para entender qué es una característica de un campo magnético, se deben definir muchos fenómenos. Al mismo tiempo, debe recordar de antemano cómo y por qué aparece. Descubra cuál es la característica de potencia de un campo magnético. También es importante que dicho campo pueda ocurrir no solo en los imanes. A este respecto, no está de más mencionar las características del campo magnético terrestre.
Emergencia de campo
Primero, debemos describir la apariencia del campo. Después de eso, puedes describir el campo magnético y sus características. Aparece durante el movimiento de partículas cargadas. Puede afectar cargas eléctricas en movimiento, especialmente en conductores conductores. La interacción entre un campo magnético y cargas en movimiento, o conductores a través de los cuales fluye la corriente, ocurre debido a fuerzas llamadas electromagnéticas.
Intensidad o potencia característica del campo magnético endeterminado punto espacial se determinan mediante inducción magnética. Este último se denota con el símbolo B.
Representación gráfica del campo
El campo magnético y sus características se pueden representar gráficamente usando líneas de inducción. Esta definición se llama rectas, cuyas tangentes en cualquier punto coincidirán con la dirección del vector y de la inducción magnética.
Estas líneas están incluidas en las características del campo magnético y se utilizan para determinar su dirección e intensidad. Cuanto mayor sea la intensidad del campo magnético, más líneas de datos se dibujarán.
¿Qué son las líneas magnéticas
Las líneas magnéticas en conductores rectilíneos con corriente tienen la forma de un círculo concéntrico, cuyo centro se encuentra en el eje de este conductor. La dirección de las líneas magnéticas cerca de los conductores con corriente está determinada por la regla de la barrena, que suena así: si la barrena está ubicada de modo que se atornille en el conductor en la dirección de la corriente, entonces la dirección de rotación de la el mango corresponde a la dirección de las líneas magnéticas.
Para una bobina con corriente, la dirección del campo magnético también estará determinada por la regla de gimlet. También se requiere girar el mango en la dirección de la corriente en las vueltas del solenoide. La dirección de las líneas de inducción magnética corresponderá a la dirección del movimiento de traslación del gimlet.
La definición de uniformidad y f alta de homogeneidad es la principal característica del campo magnético.
Creado por una corriente, en igualdad de condiciones, el campodiferirá en su intensidad en diferentes medios debido a las diferentes propiedades magnéticas en estas sustancias. Las propiedades magnéticas del medio se caracterizan por una permeabilidad magnética absoluta. Medido en henrios por metro (g/m).
La característica del campo magnético incluye la permeabilidad magnética absoluta del vacío, llamada constante magnética. El valor que determina cuántas veces diferirá la permeabilidad magnética absoluta del medio de la constante se denomina permeabilidad magnética relativa.
Permeabilidad magnética de sustancias
Esta es una cantidad adimensional. Las sustancias con un valor de permeabilidad inferior a uno se denominan diamagnéticas. En estas sustancias, el campo será más débil que en el vacío. Estas propiedades están presentes en el hidrógeno, el agua, el cuarzo, la plata, etc.
Los medios con una permeabilidad magnética superior a uno se denominan paramagnéticos. En estas sustancias, el campo será más fuerte que en el vacío. Estos medios y sustancias incluyen aire, aluminio, oxígeno, platino.
En el caso de sustancias paramagnéticas y diamagnéticas, el valor de la permeabilidad magnética no dependerá del voltaje del campo magnético externo. Esto significa que el valor es constante para una sustancia en particular.
Los ferroimanes pertenecen a un grupo especial. Para estas sustancias, la permeabilidad magnética alcanzará varios miles o más. Estas sustancias, que tienen la propiedad de magnetizarse y amplificar el campo magnético, son muy utilizadas en ingeniería eléctrica.
Fuerza de campo
Para determinar las características del campo magnético, junto con el vector de inducción magnética, se puede utilizar un valor denominado intensidad del campo magnético. Este término es una cantidad vectorial que determina la intensidad del campo magnético externo. La dirección del campo magnético en un medio con las mismas propiedades en todas las direcciones, el vector de intensidad coincidirá con el vector de inducción magnética en el punto del campo.
Las fuertes propiedades magnéticas de los ferroimanes se explican por la presencia de pequeñas partes magnetizadas aleatoriamente en ellos, que pueden representarse como pequeños imanes.
Sin campo magnético, una sustancia ferromagnética puede no tener propiedades magnéticas pronunciadas, ya que los campos de dominio adquieren diferentes orientaciones y su campo magnético total es cero.
De acuerdo con las características principales del campo magnético, si se coloca un ferroimán en un campo magnético externo, por ejemplo, en una bobina con corriente, entonces, bajo la influencia del campo externo, los dominios girarán en el dirección del campo externo. Además, aumentará el campo magnético en la bobina y aumentará la inducción magnética. Si el campo externo es lo suficientemente débil, solo una parte de todos los dominios cuyos campos magnéticos se acerquen a la dirección del campo externo se volcarán. A medida que aumenta la fuerza del campo externo, aumentará el número de dominios rotados y, a un cierto valor del voltaje del campo externo, casi todas las partes girarán para que los campos magnéticos se ubiquen en la dirección del campo externo. Este estado se denomina saturación magnética.
Relación entre inducción magnética e intensidad
La relación entre la inducción magnética de una sustancia ferromagnética y la fuerza de un campo externo se puede representar usando un gráfico llamado curva de magnetización. En la curva del gráfico de la curva, la tasa de aumento de la inducción magnética disminuye. Después de una curva, donde la tensión alcanza un cierto nivel, se produce la saturación y la curva asciende ligeramente, adquiriendo gradualmente la forma de una línea recta. En esta sección, la inducción sigue creciendo, pero con bastante lentitud y solo debido a un aumento en la fuerza del campo externo.
La dependencia gráfica de los datos del indicador no es directa, lo que significa que su relación no es constante, y la permeabilidad magnética del material no es un indicador constante, sino que depende del campo externo.
Cambios en las propiedades magnéticas de los materiales
Al aumentar la corriente hasta la saturación total en una bobina con núcleo ferromagnético y luego disminuirla, la curva de magnetización no coincidirá con la curva de desmagnetización. Con intensidad cero, la inducción magnética no tendrá el mismo valor, pero adquirirá algún indicador llamado inducción magnética residual. La situación con el retraso de la inducción magnética de la fuerza de magnetización se llama histéresis.
Para desmagnetizar completamente el núcleo ferromagnético de la bobina, es necesario proporcionar una corriente inversa que creará la tensión necesaria. Para varios ferromagnéticossustancias, se necesita un segmento de varias longitudes. Cuanto más grande es, más energía se necesita para la desmagnetización. El valor en el que el material se desmagnetiza por completo se denomina fuerza coercitiva.
Con un aumento adicional en la corriente en la bobina, la inducción volverá a aumentar hasta el índice de saturación, pero con una dirección diferente de las líneas magnéticas. Al desmagnetizarse en sentido contrario se obtendrá inducción residual. El fenómeno del magnetismo residual se utiliza para crear imanes permanentes a partir de sustancias con un alto magnetismo residual. Los materiales con la capacidad de remagnetizarse se utilizan para crear núcleos para máquinas y dispositivos eléctricos.
Regla de la mano izquierda
La fuerza que actúa sobre un conductor con corriente tiene una dirección determinada por la regla de la mano izquierda: cuando la palma de la mano virgen se ubica de tal manera que las líneas magnéticas penetran en ella, y cuatro dedos se extienden en la dirección de la corriente en el conductor, el pulgar doblado indica la dirección de la fuerza. Esta fuerza es perpendicular al vector de inducción y la corriente.
Un conductor portador de corriente que se mueve en un campo magnético se considera un prototipo de motor eléctrico que transforma la energía eléctrica en energía mecánica.
Regla de la mano derecha
Durante el movimiento del conductor en un campo magnético, se induce una fuerza electromotriz en su interior, la cual tiene un valor proporcional a la inducción magnética, la longitud del conductor involucrado y la velocidad de su movimiento. Esta dependencia se llama inducción electromagnética. EnPara determinar la dirección de la EMF inducida en el conductor, se usa la regla de la mano derecha: cuando la mano derecha se ubica de la misma manera que en el ejemplo de la izquierda, las líneas magnéticas ingresan a la palma y el pulgar indica la dirección de movimiento del conductor, los dedos extendidos indican la dirección de la FEM inducida. Un conductor que se mueve en un flujo magnético bajo la influencia de una fuerza mecánica externa es el ejemplo más simple de un generador eléctrico en el que la energía mecánica se convierte en energía eléctrica.
La ley de la inducción electromagnética se puede formular de otra manera: en un circuito cerrado, se induce un EMF, con cualquier cambio en el flujo magnético cubierto por este circuito, el EFE en el circuito es numéricamente igual a la tasa de cambio del flujo magnético que cubre este circuito.
Este formulario proporciona un indicador EMF promedio e indica la dependencia del EMF no del flujo magnético, sino de la tasa de su cambio.
Ley de Lenz
También debes recordar la ley de Lenz: la corriente inducida por un cambio en el campo magnético que pasa por el circuito, su campo magnético evita este cambio. Si las vueltas de la bobina están atravesadas por flujos magnéticos de diferentes magnitudes, entonces la FEM inducida en toda la bobina es igual a la suma de la FEM en diferentes vueltas. La suma de los flujos magnéticos de diferentes vueltas de la bobina se denomina enlace de flujo. La unidad de medida de esta cantidad, así como del flujo magnético, es weber.
Cuando cambia la corriente eléctrica en el circuito, también cambia el flujo magnético creado por ella. Al mismo tiempo, de acuerdo con la ley de inducción electromagnética, dentroconductor, se induce un EMF. Aparece en relación con un cambio en la corriente en el conductor, por lo tanto, este fenómeno se denomina autoinducción, y la FEM inducida en el conductor se denomina FEM de autoinducción.
La vinculación del flujo y el flujo magnético dependen no solo de la intensidad de la corriente, sino también del tamaño y la forma de un conductor dado, y de la permeabilidad magnética de la sustancia que lo rodea.
Inductancia del conductor
El coeficiente de proporcionalidad se denomina inductancia del conductor. Se refiere a la capacidad de un conductor para crear enlaces de flujo cuando la electricidad pasa a través de él. Este es uno de los principales parámetros de los circuitos eléctricos. Para ciertos circuitos, la inductancia es una constante. Dependerá del tamaño del contorno, su configuración y la permeabilidad magnética del medio. En este caso, la intensidad de la corriente en el circuito y el flujo magnético no importarán.
Las definiciones y fenómenos anteriores dan una explicación de lo que es un campo magnético. También se dan las principales características del campo magnético, con la ayuda de las cuales es posible definir este fenómeno.
