Để hiểu được đặc tính của từ trường là gì, cần xác định nhiều hiện tượng. Đồng thời, bạn cần nhớ trước cách thức và lý do nó xuất hiện. Tìm hiểu đặc tính công suất của từ trường. Điều quan trọng nữa là trường như vậy có thể xảy ra không chỉ trong nam châm. Về vấn đề này, không có vấn đề gì khi đề cập đến các đặc điểm của từ trường trái đất.
Hiện trường
Đầu tiên, chúng ta nên mô tả sự xuất hiện của lĩnh vực này. Sau đó, bạn có thể mô tả từ trường và các đặc điểm của nó. Nó xuất hiện trong quá trình chuyển động của các hạt mang điện. Có thể ảnh hưởng đến các điện tích chuyển động, đặc biệt là trên vật dẫn điện. Sự tương tác giữa từ trường và các điện tích chuyển động, hoặc vật dẫn mà dòng điện chạy qua, xảy ra do các lực gọi là điện từ.
Đặc tính cường độ hoặc công suất của từ trường trongmột điểm không gian nhất định được xác định bằng cách sử dụng cảm ứng từ. Cái sau được biểu thị bằng ký hiệu B.
Biểu diễn đồ họa của trường
Từ trường và các đặc tính của nó có thể được biểu diễn bằng đồ thị bằng cách sử dụng các đường cảm ứng. Định nghĩa này được gọi là các đường, các tiếp tuyến mà tại bất kỳ điểm nào sẽ trùng với hướng của vectơ y của cảm ứng từ.
Những đường này được bao gồm trong các đặc tính của từ trường và được sử dụng để xác định hướng và cường độ của nó. Cường độ từ trường càng cao thì càng có nhiều đường dữ liệu được vẽ.
Đường sức từ là gì
Đường sức từ trong dây dẫn thẳng có dòng điện có dạng một đường tròn đồng tâm, tâm nằm trên trục của dây dẫn này. Hướng của các đường sức từ gần dây dẫn có dòng điện được xác định bởi quy tắc gimlet, nghe như sau: nếu gimlet được đặt sao cho nó sẽ được vặn vào dây dẫn theo hướng của dòng điện, thì chiều quay của tay cầm tương ứng với hướng của các đường sức từ.
Đối với cuộn dây có dòng điện, hướng của từ trường cũng sẽ được xác định theo quy tắc gimlet. Nó cũng được yêu cầu để xoay tay cầm theo hướng của dòng điện trong các lượt của điện từ. Hướng của các đường cảm ứng từ sẽ tương ứng với hướng của chuyển động tịnh tiến của gimlet.
Định nghĩa về tính đồng nhất và không đồng nhất là đặc tính chính của từ trường.
Được tạo bởi một trường hiện tại, trong các điều kiện như nhau,sẽ khác nhau về cường độ của nó trong các môi trường khác nhau do các tính chất từ khác nhau trong các chất này. Tính chất từ của môi chất được đặc trưng bởi độ từ thẩm tuyệt đối. Được đo bằng henries trên mét (g / m).
Đặc tính của từ trường bao gồm độ từ thẩm tuyệt đối của chân không, được gọi là hằng số từ. Giá trị xác định độ từ thẩm tuyệt đối của môi trường sẽ khác với hằng số bao nhiêu lần được gọi là độ từ thẩm tương đối.
Tính thấm từ của các chất
Đây là đại lượng không có thứ nguyên. Các chất có giá trị độ từ thẩm nhỏ hơn một được gọi là chất nghịch từ. Trong các chất này, trường sẽ yếu hơn trong chân không. Những đặc tính này có trong hydro, nước, thạch anh, bạc, v.v.
Phương tiện có độ từ thẩm lớn hơn một được gọi là chất thuận từ. Trong các chất này, trường sẽ mạnh hơn trong chân không. Các phương tiện và chất này bao gồm không khí, nhôm, oxy, bạch kim.
Trong trường hợp chất thuận từ và nghịch từ, giá trị của độ từ thẩm sẽ không phụ thuộc vào điện áp của từ trường bên ngoài. Điều này có nghĩa là giá trị là không đổi đối với một chất cụ thể.
Nam châm thuộc một nhóm đặc biệt. Đối với các chất này, độ từ thẩm sẽ đạt từ vài nghìn trở lên. Những chất này, có đặc tính từ hóa và khuếch đại từ trường, được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện.
Cường độ trường
Để xác định các đặc tính của từ trường, cùng với vectơ cảm ứng từ, có thể sử dụng một giá trị gọi là cường độ từ trường. Thuật ngữ này là một đại lượng vectơ xác định cường độ của từ trường ngoài. Chiều của từ trường trong một môi trường có cùng tính chất theo mọi phương thì vectơ cường độ sẽ trùng với vectơ cảm ứng từ tại điểm trường.
Tính chất từ tính mạnh của nam châm được giải thích bằng sự hiện diện của các bộ phận nhỏ bị nhiễm từ ngẫu nhiên trong chúng, có thể được biểu thị như nam châm nhỏ.
Không có từ trường, chất sắt từ có thể không có các đặc tính từ rõ rệt, vì các miền có các định hướng khác nhau và tổng từ trường của chúng bằng không.
Theo các đặc điểm chính của từ trường, nếu một nam châm được đặt trong từ trường ngoài, ví dụ, trong cuộn dây có dòng điện, thì dưới tác dụng của từ trường bên ngoài, các miền sẽ quay trong hướng của ngoại trường. Hơn nữa, từ trường tại cuộn dây sẽ tăng lên, và cảm ứng từ sẽ tăng lên. Nếu trường bên ngoài đủ yếu, thì chỉ một phần của tất cả các miền có từ trường tiếp cận với hướng của trường bên ngoài sẽ bị lật. Khi cường độ của trường bên ngoài tăng lên, số miền quay sẽ tăng lên, và ở một giá trị nhất định của điện áp trường bên ngoài, hầu như tất cả các bộ phận sẽ được quay để từ trường nằm theo hướng của trường ngoài. Trạng thái này được gọi là bão hòa từ tính.
Mối quan hệ giữa cảm ứng từ và cường độ
Mối quan hệ giữa cảm ứng từ của chất sắt từ và cường độ của trường bên ngoài có thể được mô tả bằng cách sử dụng một đồ thị gọi là đường cong từ hóa. Ở khúc quanh của đồ thị đường cong, tốc độ tăng cảm ứng từ càng giảm. Sau một khúc cua, khi lực căng đạt đến một mức nhất định, sự bão hòa xảy ra, và đường cong tăng lên một chút, dần dần có được hình dạng của một đường thẳng. Trong phần này, cảm ứng vẫn đang phát triển, nhưng khá chậm và chỉ do sự gia tăng cường độ của trường bên ngoài.
Sự phụ thuộc đồ họa của dữ liệu của chất chỉ thị là không trực tiếp, có nghĩa là tỷ lệ của chúng không phải là hằng số và độ từ thẩm của vật liệu không phải là một chất chỉ thị không đổi, mà phụ thuộc vào trường bên ngoài.
Thay đổi tính chất từ của vật liệu
Khi tăng cường độ dòng điện đến bão hòa hoàn toàn trong cuộn dây có lõi sắt từ rồi giảm nó xuống, đường cong từ hóa sẽ không trùng với đường cong khử từ. Với cường độ bằng không, cảm ứng từ sẽ không có cùng giá trị mà sẽ thu được một số chỉ thị gọi là cảm ứng từ dư. Tình huống có độ trễ của cảm ứng từ từ lực từ hóa được gọi là độ trễ.
Để khử từ hoàn toàn lõi sắt từ trong cuộn dây, cần cho dòng điện ngược chiều, dòng điện này sẽ tạo ra lực căng cần thiết. Đối với sắt từ khác nhauchất, một đoạn có độ dài khác nhau là cần thiết. Nó càng lớn thì càng cần nhiều năng lượng cho quá trình khử từ. Giá trị tại đó vật liệu được khử từ hoàn toàn được gọi là lực cưỡng chế.
Khi dòng điện trong cuộn dây tăng thêm, cảm ứng sẽ lại tăng đến chỉ số bão hòa, nhưng với hướng khác của đường sức từ. Khi khử từ theo chiều ngược lại sẽ thu được cảm ứng dư. Hiện tượng từ dư được dùng để tạo nam châm vĩnh cửu từ những chất có từ dư cao. Vật liệu có khả năng tái từ được sử dụng để tạo lõi cho máy móc và thiết bị điện.
Quy tắc tay trái
Lực tác dụng lên vật dẫn có dòng điện có hướng xác định theo quy tắc bàn tay trái: khi lòng bàn tay của người trinh nữ nằm sao cho đường sức từ đi vào và bốn ngón tay được duỗi ra. theo chiều của dòng điện trong dây dẫn, ngón tay cái uốn cong chỉ chiều của lực. Lực này vuông góc với vectơ cảm ứng và dòng điện.
Một dây dẫn mang dòng điện chuyển động trong từ trường được coi là nguyên mẫu của động cơ điện biến năng lượng điện thành cơ năng.
Quy tắc bàn tay phải
Trong quá trình chuyển động của dây dẫn trong từ trường, suất điện động cảm ứng bên trong nó, có giá trị tỉ lệ với cảm ứng từ, chiều dài của vật dẫn và tốc độ chuyển động của nó. Sự phụ thuộc này được gọi là cảm ứng điện từ. Tạixác định hướng của EMF cảm ứng trong dây dẫn, quy tắc bàn tay phải được sử dụng: khi đặt bàn tay phải theo phương giống như trong ví dụ từ bên trái, các đường sức từ đi vào lòng bàn tay và ngón tay cái chỉ hướng của chuyển động của dây dẫn, các ngón tay duỗi ra cho biết hướng của EMF cảm ứng. Một dây dẫn chuyển động trong từ thông dưới tác dụng của lực cơ học bên ngoài là ví dụ đơn giản nhất về máy phát điện trong đó cơ năng được biến đổi thành năng lượng điện.
Định luật cảm ứng điện từ có thể được xây dựng theo cách khác: trong một mạch kín, một EMF được cảm ứng, với bất kỳ sự thay đổi nào của từ thông phủ bởi mạch này, EFE trong mạch có giá trị bằng tốc độ thay đổi của từ thông bao phủ đoạn mạch này.
Biểu mẫu này cung cấp chỉ báo EMF trung bình và cho biết sự phụ thuộc của EMF không phải vào từ thông mà vào tốc độ thay đổi của nó.
Định luật Lenz
Bạn cũng cần nhớ định luật Lenz: dòng điện gây ra bởi sự thay đổi trong từ trường đi qua mạch, từ trường của nó ngăn cản sự thay đổi này. Nếu các vòng của cuộn dây bị xuyên thủng bởi từ thông có độ lớn khác nhau thì EMF cảm ứng trên cả cuộn dây bằng tổng EMF trong các vòng khác nhau. Tổng từ thông của các vòng dây khác nhau của cuộn dây được gọi là từ thông liên kết. Đơn vị đo của đại lượng này, cũng như từ thông, là weber.
Khi cường độ dòng điện trong mạch thay đổi thì từ thông do nó tạo ra cũng thay đổi theo. Đồng thời, theo quy luật cảm ứng điện từ, trongdây dẫn, một EMF được cảm ứng. Nó xuất hiện liên quan đến sự thay đổi dòng điện trong dây dẫn, do đó hiện tượng này được gọi là hiện tượng tự cảm ứng và EMF cảm ứng trong dây dẫn được gọi là EMF tự cảm ứng.
Liên kết từ thông và từ thông không chỉ phụ thuộc vào cường độ của dòng điện mà còn phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của một vật dẫn nhất định, và độ từ thẩm của chất xung quanh.
Độ tự cảm của dây dẫn
Hệ số tỉ lệ được gọi là độ tự cảm của vật dẫn. Nó đề cập đến khả năng của một vật dẫn để tạo ra liên kết từ thông khi dòng điện đi qua nó. Đây là một trong những thông số chính của mạch điện. Đối với một số mạch nhất định, độ tự cảm là một hằng số. Nó sẽ phụ thuộc vào kích thước của đường viền, cấu hình của nó và độ từ thẩm của môi trường. Trong trường hợp này, cường độ dòng điện trong mạch và từ thông sẽ không thành vấn đề.
Các định nghĩa và hiện tượng trên đưa ra lời giải thích về từ trường là gì. Các đặc tính chính của từ trường cũng được đưa ra, với sự trợ giúp của nó, có thể xác định hiện tượng này.
