電流のあるコイルの磁場。電磁石とその応用

電磁気現象は、電流と磁場の結合のために。場合によっては、この接続が望ましくない影響をもたらすことがあります。例えば、船上の電気ケーブルを流れる電流は、船舶のコンパスの不必要な偏差を引き起こす。しかし、しばしば高強度の磁場を生成するために意図的に電気が使用される。一例として、電磁石について言及することができる。私たちは今日それらについて話します。

電流と磁束

磁場の強さを決定することができる単位面積あたりの磁束線の本数。電流が流れるところはどこでも磁場が発生し、空気中の磁束は後者に比例する。電流を流す直線ワイヤは、コイルに曲げることができる。ターンの半径が十分に小さいと、磁束が増加する。電流は増加しません。

磁束集中の効果は、巻数を増加させること、すなわちコイル内のワイヤを捻ることを含む。その逆も真です。ターン数を減らすと、電流のあるコイルの磁場が弱くなる可能性があります。

私たちは重要な関係を導き出します。 V. 12 A、3ターンのコイルを通る電流に比例する電流で：最大磁束密度（その単位面積当たりの最もフローライン）電流との関係I、ワイヤNの巻き数、および次のように磁束Bが発現される点で3ターンの電流と全く同じ磁場を作り、12ターンのコイルを流れる。実際の問題を解決することでこれを知ることが重要です。

ソレノイド

巻き線のコイル、創造磁場をソレノイドといいます。ワイヤは鉄（鉄心）に巻くことができます。非磁性の基材（例えば空気コア）も適している。ご覧のように、アイアンだけでなく電流を使って磁場コイルを作ることもできます。流れの大きさの観点から、非磁性コアは空気と同等である。すなわち、この場合の電流、巻数、磁束に関する上記の関係は、極めて正確に行われる。この規則性を適用することにより、電流の流れるコイルの磁界を弱めることができる。

ソレノイドでの鉄の使用

ソレノイドに使用される鉄は何ですか？その存在は、2つの点で電流コイルの磁場に影響を及ぼす。これは電流の磁気作用を、しばしば何千回も増加させる。しかし、1つの重要な比例関係に違反する可能性があります。これは、磁心とコイルの磁束と電流との間に存在するものである。

腺の微視的ドメイン、ドメイン（より正確には、それらの磁気モーメント）は、電流によって生成される磁場の作用の下で、一方向に構築される。その結果、鉄心が存在すると、この電流はワイヤの単位断面あたりより大きな磁束を生成する。したがって、磁束密度は実質的に増加する。全ての磁区が一方向に整列すると、電流（またはコイルの巻数）がさらに増加すると、磁束の密度がわずかに増加するだけである。

誘導について少し話をしましょう。これは興味のあるトピックの重要な部分です。

電流のあるコイルの磁場の誘導

鉄を用いたソレノイドの磁場コアは空心を持つソレノイドの磁場よりもはるかに強く、その大きさは鉄の性質によって制限されます。理論的には空心でコイルによって作られるもののサイズには限界がありません。しかし、原則として、鉄心を有するソレノイドの分野に匹敵する大きさの磁場を作り出すのに必要な巨大な電流を得ることは、非常に困難であり費用がかかる。常にこのように行ってはいけません。

コイルの磁場を変えるとどうなりますか？現在の？この動作は、電流が磁場を生成するのと同じ方法で電流を生成することができる。磁石が導体に近づくと、導体を横切る磁力線がその中に電圧を誘起する。誘起電圧の極性は、磁束の変化の極性と方向に依存する。この効果は、別のコイルよりもコイル内ではるかに顕著であり、巻線の巻数に比例する。鉄心が存在すると、ソレノイド内の誘起電圧が増加する。この方法では、磁束に対して導体を移動させる必要がある。導体が磁束線を横切らない場合、電圧は存在しない。

エネルギーを得る方法

発電機は、同じ原則に基づいています。通常、磁石はコイルの間を回転する。誘起電圧の大きさは、磁石の磁場の大きさとその回転速度（磁束の変化率を決定する）に依存する。導体の電圧は、その中の磁束の速度に直接比例する。

多くの発電機では、磁石はソレノイドに置き換えられています。電流を有する磁場コイルを生成するために、ソレノイドは電流源に接続される。この場合、発電機によって生成される電力は何ですか？これは、電流における電圧の積に等しい。一方、導体内の電流と磁束との相互接続により、磁場中の電流により発生した電流を機械的な動きを得ることができる。この原則の後に、電気モーターといくつかの電気器具が続く。しかし、その中に動きを作り出すには、追加の電力を消費する必要があります。

強い磁場

現在、超電導性により、電流によるコイルの磁界の前例のない強度を得ることができる。電磁石は非常に強力です。この場合、電流は損失なしに流れる、すなわち材料の加熱を引き起こさない。これにより、空芯を有するソレノイドに大きな電圧を印加することが可能になり、飽和効果による制約を回避することができる。非常に大きな見通しは、このような強力な磁場コイルを電流で開く。電磁石とその使用は、多くの科学者には無益です。結局のところ、強力なフィールドは、磁気 "クッション"を移動し、新しいタイプの電動機と発電機を作り出すために使用できます。彼らは低コストで高出力が可能です。

電流のあるコイルの磁場のエネルギーはアクティブである人類が使用します。それは、長い間、広く鉄道で、特に、使用されていました。列車の動きを制御する電流とコイルの磁力線を使用する方法について、私たちは今議論します。

鉄道の磁石

鉄道は通常使用します安全性を高めるために、電磁石と永久磁石が互いに補完し合います。これらのシステムはどのように動作しますか？強力な永久磁石が信号灯から一定の距離を置いてレールの近くに取り付けられています。列車が磁石の上を通過する間、運転室の永久平らな磁石の軸は小さな角度を回転し、その後磁石は新しい位置にとどまる。

鉄道の交通規制

フラットマグネットの動きには、アラームベルまたはサイレン。そして、次のようなことが起こります。数秒後にタクシーの運転手は交通信号に関連付けられている電磁石、上を通過します。列車が緑色の光を与えた場合、ソレノイドが通電され、車の中で永久磁石の軸は、コックピット内のアラームをオフに、元の位置になっています。交通信号が赤や黄色の光である場合には、電磁石がオフにされ、そしてそれは、ドライバを作るのを忘れた場合、遅延の後に、自動的に、当然のことながら、ブレーキを適用します。ブレーキ回路（およびオーディオ）は、磁石の回転軸ので、ネットワークに接続されています。遅延中に磁石が元の位置に戻ると、ブレーキはオンにならない。