Adăugarea de fluxuri magnetice externe cu un magnet permanent. Circuite magnetice cu magneți permanenți

Sistemele de comutare a fluxului magnetic se bazează pe comutarea fluxului magnetic în raport cu bobinele detașabile.
Esența dispozitivelor CE considerate pe Internet este că există un magnet pentru care plătim o singură dată, și există un câmp magnetic al magnetului pentru care nimeni nu plătește bani.
Întrebarea este că în transformatoarele cu fluxuri magnetice comutatoare este necesar să se creeze astfel de condiții în care câmpul magnetic devine controlabil și îl direcționăm. întrerupe. redirecționează astfel. astfel încât energia pentru comutare să fie minimă sau fără costuri

Pentru a lua în considerare opțiunile pentru aceste sisteme, am decis să studiez și să-mi aduc gândurile despre idei noi.

Pentru început, am vrut să mă uit la ce proprietăți magnetice are un material feromagnetic etc. Materialele magnetice au o forță coercitivă.

În consecință, se ia în considerare forța coercitivă obținută din ciclu sau din ciclu. sunt desemnate respectiv

Forța coercitivă este întotdeauna mai mare. Acest fapt se explică prin faptul că în semiplanul drept al graficului de histerezis, valoarea este mai mare decât prin valoarea:

În semiplanul stâng, dimpotrivă, este mai mic decât , cu valoarea . În consecință, în primul caz, curbele vor fi situate deasupra curbelor, iar în al doilea, dedesubt. Acest lucru face ca ciclul de histerezis să fie mai îngust decât ciclul.

Forța coercitivă

Forța coercitivă - (din lat. coercitio - ținere), valoarea intensității câmpului magnetic necesară pentru demagnetizarea completă a unei substanțe fero- sau ferimagnetice. Se măsoară în Amperi/metru (în sistemul SI). După mărimea forței coercitive, se disting următoarele materiale magnetice

Materialele magnetice moi sunt materiale cu o forță coercitivă scăzută care sunt magnetizate până la saturație și remagnetizate în câmpuri magnetice relativ slabe de aproximativ 8-800 A/m. După inversarea magnetizării, ele nu prezintă în exterior proprietăți magnetice, deoarece constau din regiuni orientate aleatoriu magnetizate la saturație. Un exemplu ar fi diferite oțeluri. Cu cât o forță coercitivă are un magnet, cu atât este mai rezistent la factorii demagnetizanți. Materialele magnetice dure sunt materiale cu o forță coercitivă mare care sunt magnetizate până la saturație și remagnetizate în câmpuri magnetice relativ puternice cu o putere de mii și zeci de mii de a/m. După magnetizare, materialele dure magnetic rămân magneți permanenți datorită valorilor ridicate ale forței coercitive și inducției magnetice. Exemple sunt magneții de pământuri rare NdFeB și SmCo, ferite magnetice dure de bariu și stronțiu.

Odată cu creșterea masei particulei, raza de curbură a traiectoriei crește, iar conform primei legi a lui Newton, inerția acesteia crește.

Odată cu creșterea inducției magnetice, raza de curbură a traiectoriei scade, adică. accelerația centripetă a particulei crește. În consecință, sub acțiunea aceleiași forțe, modificarea vitezei particulelor va fi mai mică, iar raza de curbură a traiectoriei va fi mai mare.

Odată cu creșterea sarcinii particulei, forța Lorentz (componenta magnetică) crește, prin urmare, crește și accelerația centripetă.

Când se modifică viteza particulei, se modifică raza de curbură a traiectoriei sale, se modifică accelerația centripetă, ceea ce decurge din legile mecanicii.

Dacă o particulă zboară într-un câmp magnetic uniform prin inducție LA la un unghi diferit de 90°, atunci componenta orizontală a vitezei nu se modifică, iar componenta verticală capătă accelerație centripetă sub acțiunea forței Lorentz, iar particula va descrie un cerc într-un plan perpendicular pe vectorul magnetic. inducție și viteză. Datorită mișcării simultane de-a lungul direcției vectorului de inducție, particula descrie o spirală și se va întoarce la orizontală inițială la intervale regulate, de exemplu. traversează-l la distanțe egale.

Interacțiunea de întârziere a câmpurilor magnetice este cauzată de curenții Foucault

De îndată ce circuitul din inductor este închis, în jurul conductorului încep să acționeze două fluxuri direcționate opus.Conform legii lui Lenz, sarcinile pozitive ale electrogazului (eterului) își încep mișcarea elicoială, punând în mișcare atomii, conform căreia se stabileste conexiunea electrica. De aici este mono a explica existența acțiunii magnetice și a contraacțiunii.

Prin aceasta explic inhibarea câmpului magnetic excitant și contracararea acestuia într-un circuit închis, efectul de frânare în generatorul electric (frânarea mecanică sau rezistența la rotorul generatorului electric la forța aplicată mecanic și opoziția (frânarea) a curentul Foucault la un magnet de neodim care cade într-un tub de cupru.

Câteva despre motoarele magnetice

Aici se aplică și principiul comutării fluxurilor magnetice.
Dar e mai ușor să mergi la desene.

Cum ar trebui să funcționeze acest sistem?

Bobina din mijloc este detașabilă și funcționează pe o lungime de impuls relativ mare, care este creată de trecerea fluxurilor magnetice de la magneții prezentati în diagramă.
Lungimea impulsului este determinată de inductanța bobinei și de rezistența de sarcină.
De îndată ce timpul expiră și miezul devine magnetizat, este necesar să întrerupeți, să demagnetizați sau să remagnetizați miezul în sine. pentru a continua lucrul cu sarcina.

Transgenerarea energiei câmpului electromagnetic

Esența cercetării:

Direcția principală de cercetare este studiul fezabilității teoretice și tehnice a creării de dispozitive care generează electricitate datorită procesului fizic de transgenerare a energiei câmpului electromagnetic descoperit de autor. Esența efectului constă în faptul că la adăugarea câmpurilor electromagnetice (constante și variabile), nu se adaugă energii, ci amplitudini de câmp. Energia câmpului este proporțională cu pătratul amplitudinii câmpului electromagnetic total. Ca rezultat, cu o simplă adăugare de câmpuri, energia câmpului total poate fi de multe ori mai mare decât energia tuturor câmpurilor inițiale separat. Această proprietate a câmpului electromagnetic se numește non-aditivitatea energiei câmpului. De exemplu, atunci când adăugați trei magneți permanenți cu disc plat într-o stivă, energia câmpului magnetic total crește de nouă ori! Un proces similar are loc în timpul adăugării undelor electromagnetice în liniile de alimentare și sistemele rezonante. Energia undei electromagnetice permanente poate fi de multe ori mai mare decât energia undelor și a câmpului electromagnetic înainte de adăugare. Ca urmare, energia totală a sistemului crește. Procesul este descris printr-o formulă simplă a energiei de câmp:

La adăugarea a trei magneți disc permanenți, volumul câmpului scade cu un factor de trei, iar densitatea de energie volumetrică a câmpului magnetic crește cu un factor de nouă. Ca rezultat, energia câmpului total al celor trei magneți împreună se dovedește a fi de trei ori mai mare decât energia celor trei magneți deconectați.

La adăugarea undelor electromagnetice într-un singur volum (în liniile de alimentare, rezonatoare, bobine, există și o creștere a energiei câmpului electromagnetic față de cel original).

Teoria câmpului electromagnetic demonstrează posibilitatea generării de energie datorită transferului (trans-) și adăugării undelor și câmpurilor electromagnetice. Teoria transgenerării energetice a câmpurilor electromagnetice dezvoltată de autor nu contrazice electrodinamica clasică. Ideea unui continuum fizic ca mediu dielectric supradens cu o energie de masă latentă uriașă duce la faptul că spațiul fizic are energie și transgenerarea nu încalcă legea completă de conservare a energiei (ținând cont de energia mediului). Neaditivitatea energiei câmpului electromagnetic demonstrează că pentru un câmp electromagnetic nu are loc simpla îndeplinire a legii conservării energiei. De exemplu, în teoria vectorului Umov-Poynting, adăugarea vectorilor Poynting duce la faptul că câmpurile electrice și magnetice sunt adăugate simultan. Prin urmare, de exemplu, atunci când se adună trei vectori Poynting, vectorul Poynting total crește cu un factor de nouă, și nu trei, așa cum pare la prima vedere.

Rezultatele cercetării:

Posibilitatea de a obține energie prin adăugarea undelor electromagnetice de cercetare a fost investigată experimental în diferite tipuri de linii de alimentare - ghiduri de undă, cu două fire, bandă, coaxiale. Gama de frecvență este de la 300 MHz la 12,5 GHz. Puterea a fost măsurată atât direct - cu wattmetre, cât și indirect - prin diode detectoare și voltmetre. Ca urmare, la efectuarea anumitor setări în liniile de alimentare, s-au obținut rezultate pozitive. La adăugarea amplitudinilor câmpurilor (în sarcini), puterea alocată în sarcină depășește puterea furnizată de la diferite canale (s-au folosit divizoare de putere). Cel mai simplu experiment care ilustrează principiul adunării de amplitudine este un experiment în care trei antene îngust direcționate funcționează în fază pe un receptor, la care este conectat un wattmetru. Rezultatul acestei experiențe: puterea înregistrată la antena de recepție este de nouă ori mai mare decât fiecare antenă de transmisie individual. La antena de recepție se adaugă amplitudinile (trei) de la cele trei antene de transmisie, iar puterea de recepție este proporțională cu pătratul amplitudinii. Adică, la adăugarea a trei amplitudini de mod comun, puterea de recepție crește de nouă ori!

Trebuie remarcat faptul că interferența în aer (vid) este multifazică, diferă în mai multe moduri de interferența în liniile de alimentare, rezonatoare cavitate, unde staționare în bobine etc. În așa-numitul model de interferență clasic, atât adăugarea cât și scăderea se observă amplitudini ale câmpului electromagnetic . Prin urmare, în general, în cazul interferențelor multifazate, încălcarea legii conservării energiei este de natură locală. Într-un rezonator sau în prezența undelor staționare în liniile de alimentare, suprapunerea undelor electromagnetice nu este însoțită de o redistribuire a câmpului electromagnetic în spațiu. În acest caz, într-un rezonator sfert și jumătate de undă, are loc doar adăugarea amplitudinilor câmpului. Energia undelor combinate într-un singur volum provine din energia transmisă de la generator la rezonator.

Studiile experimentale confirmă pe deplin teoria transgenerației. Din practica cu microunde se știe că, chiar și cu o defecțiune electrică normală în liniile de alimentare, puterea depășește puterea furnizată de la generator. De exemplu, un ghid de undă proiectat pentru o putere de microunde de 100 MW este străpuns prin adăugarea a două puteri de microunde de 25 MW fiecare - prin adăugarea a două unde de microunde de contrapropagare în ghidul de undă. Acest lucru se poate întâmpla atunci când puterea microundelor este reflectată de la capătul liniei.

Au fost dezvoltate o serie de scheme de circuit originale pentru generarea de energie folosind diferite tipuri de interferențe. Gama principală de frecvență este metru și decimetru (UHF), până la centimetru. Pe baza transgenerării, este posibil să se creeze surse autonome compacte de energie electrică.

Pentru a înțelege cum să creșteți puterea unui magnet, trebuie să înțelegeți procesul de magnetizare. Acest lucru se va întâmpla dacă magnetul este plasat într-un câmp magnetic extern cu partea opusă celui original. O creștere a puterii unui electromagnet are loc atunci când alimentarea cu curent crește sau se înmulțesc spirele înfășurării.

Puteți crește puterea magnetului folosind un set standard de echipamente necesare: lipici, un set de magneți (sunt necesari cei permanenți), o sursă de curent și un fir izolat. Ele vor fi necesare pentru implementarea acelor metode de creștere a puterii magnetului, care sunt prezentate mai jos.

Întărirea cu un magnet mai puternic

Această metodă constă în folosirea unui magnet mai puternic pentru a-l întări pe cel original. Pentru implementare, este necesar să plasați un magnet într-un câmp magnetic extern al altuia, care are mai multă putere. În același scop sunt folosiți și electromagneții. După ținerea magnetului în câmpul altuia, va avea loc amplificarea, dar specificul constă în imprevizibilitatea rezultatelor, deoarece o astfel de procedură va funcționa individual pentru fiecare element.

Întărirea prin adăugarea altor magneți

Se știe că fiecare magnet are doi poli, iar fiecare atrage semnul opus altor magneți, iar cel corespunzător nu atrage, ci doar respinge. Cum să creșteți puterea unui magnet folosind lipici și magneți suplimentari. Aici ar trebui să se adauge alți magneți pentru a crește puterea totală. La urma urmei, cu cât mai mulți magneți, cu atât, în mod corespunzător, va exista mai multă forță. Singurul lucru de luat în considerare este atașarea magneților cu aceiași poli. În acest proces, se vor respinge, conform legilor fizicii. Dar provocarea este să rămânem împreună în ciuda provocărilor fizice. Este mai bine să folosiți adeziv conceput pentru lipirea metalelor.

Metoda de amplificare folosind punctul Curie

În știință există conceptul de punct Curie. Întărirea sau slăbirea magnetului se poate face prin încălzirea sau răcirea acestuia relativ la acest punct. Deci, încălzirea deasupra punctului Curie sau răcirea puternică (mult sub acesta) va duce la demagnetizare.

Trebuie remarcat faptul că proprietățile unui magnet în timpul încălzirii și răcirii în raport cu punctul Curie au o proprietate de salt, adică, după ce a atins temperatura corectă, îi puteți crește puterea.

Metoda #1

Dacă a apărut întrebarea cum să faceți magnetul mai puternic, dacă puterea acestuia este reglată de curent electric, atunci acest lucru se poate face prin creșterea curentului care este furnizat înfășurării. Aici există o creștere proporțională a puterii electromagnetului și a furnizării de curent. Principalul lucru este ⸺ alimentare treptată pentru a preveni epuizarea.

Metoda #2

Pentru a implementa această metodă, este necesar să creșteți numărul de ture, dar lungimea trebuie să rămână neschimbată. Adică, puteți face unul sau două rânduri suplimentare de sârmă, astfel încât numărul total de spire să devină mai mare.

Această secțiune discută modalități de a crește puterea unui magnet acasă, pentru experimente puteți comanda pe site-ul MirMagnit.

Întărirea unui magnet convențional

Multe întrebări apar atunci când magneții obișnuiți încetează să-și îndeplinească funcțiile directe. Acest lucru se datorează adesea faptului că magneții de uz casnic nu sunt, de fapt, ei sunt piese metalice magnetizate care își pierd proprietățile în timp. Este imposibil să creșteți puterea unor astfel de părți sau să le returnați proprietățile care au fost inițial.

Trebuie remarcat faptul că atașarea magneților la ei, chiar mai puternici, nu are sens, deoarece, atunci când sunt conectați prin poli inversi, câmpul extern devine mult mai slab sau chiar neutralizat.

Acest lucru poate fi verificat cu o perdea obișnuită de țânțari de uz casnic, care ar trebui să se închidă la mijloc cu magneți. Dacă magneții inițiali slabi sunt atașați cei mai puternici de sus, atunci, ca urmare, perdeaua va pierde în general proprietățile conexiunii cu ajutorul atracției, deoarece polii opuși neutralizează câmpurile externe ale celuilalt de fiecare parte.

Experimente cu magneți de neodim

Neomagnet este destul de popular, compoziția sa: neodim, bor, fier. Un astfel de magnet are o putere mare și este rezistent la demagnetizare.

Cum să întărești neodimul? Neodimul este foarte susceptibil la coroziune, adică ruginește rapid, așa că magneții de neodim sunt placați cu nichel pentru a le crește durata de viață. De asemenea, seamănă cu ceramica, sunt ușor de spart sau despicat.

Dar nu are rost să încerci să-și mărească puterea în mod artificial, deoarece este un magnet permanent, are un anumit nivel de forță pentru sine. Prin urmare, dacă trebuie să aveți un neodim mai puternic, este mai bine să-l cumpărați, ținând cont de puterea dorită a celui nou.

Concluzie: articolul discută subiectul cum să creșteți puterea unui magnet, inclusiv cum să creșteți puterea unui magnet de neodim. Se pare că există mai multe moduri de a crește proprietățile unui magnet. Pentru că există pur și simplu un metal magnetizat, a cărui rezistență nu poate fi mărită.

Cele mai simple metode: folosind lipici și alți magneți (trebuie lipiți cu poli identici), precum și unul mai puternic, în câmpul exterior al căruia trebuie să fie amplasat magnetul original.

Sunt luate în considerare metode de creștere a puterii unui electromagnet, care constau în înfășurarea suplimentară cu fire sau intensificarea fluxului de curent. Singurul lucru de luat în considerare este puterea fluxului de curent pentru siguranța și securitatea dispozitivului.

Magneții obișnuiți și de neodim nu sunt capabili să cedeze unei creșteri a puterii lor.

Acum îți voi explica: s-a întâmplat în viață că este imposibil să fii deosebit de puternic - atunci mai ales (doar groază, cum) vrei ... Și ideea aici este următoarea. Un fel de soartă atârna peste „obișnuiți”, o aură de mister și reticență. Toți fizicienii (unchii și mătușile sunt diferiți) nu taie deloc în magneți permanenți (verificați în mod repetat, personal), și asta probabil pentru că în toate manualele de fizică această întrebare este ocolită. Electromagnetism - da, da, vă rog, dar nici un cuvânt despre constante...

Să vedem ce poate fi stors din cea mai inteligentă carte „I.V. Savelyev. Curs de fizica generala. Volumul 2. Electricitate și magnetism," - mai rece decât acest deșeu de hârtie, cu greu poți săpa nimic. Așa că, în 1820, un anumit tip sub numele de Oersted a tulburat experimentul cu un dirijor și un ac de busolă stând lângă el. Pornind un curent electric prin conductor în direcții diferite, era convins că săgeata se va orienta clar cu ce. Din experiență, cormoranul a ajuns la concluzia că câmpul magnetic este direcțional. Ulterior, s-a aflat (mă întreb cum?) că un câmp magnetic, spre deosebire de unul electric, nu afectează o sarcină în repaus. Forța apare doar atunci când sarcina se mișcă (ia notă). Sarcinile (curenții) în mișcare modifică proprietățile spațiului înconjurător și creează un câmp magnetic în el. Adică de aici rezultă că câmpul magnetic este generat de sarcinile în mișcare.

Vedeți, ne abatem din ce în ce mai mult spre electricitate. La urma urmei, niciun lucru nu se mișcă într-un magnet și nici un curent nu curge în el. Iată ce crede Ampère despre asta: el a sugerat că în moleculele unei substanțe circulă curenți circulari (curenți moleculari). Fiecare astfel de curent are un moment magnetic și creează un câmp magnetic în spațiul înconjurător. În absența unui câmp extern, curenții moleculari sunt orientați aleatoriu, astfel încât câmpul rezultat din cauza lor este zero (distractiv, nu?). Dar acest lucru nu este suficient: din cauza orientării haotice a momentelor magnetice ale moleculelor individuale, momentul magnetic total al corpului este, de asemenea, egal cu zero. - Simți cum erezia devine din ce în ce mai puternică? ? Sub acțiunea câmpului, momentele magnetice ale moleculelor capătă o orientare predominantă într-o direcție, în urma căreia magnetul este magnetizat - momentul său magnetic total devine diferit de zero. Câmpurile magnetice ale curenților moleculari individuali în acest caz nu se mai compensează reciproc și apare un câmp. Ura!

Ei bine, ce este?! - Se dovedește că materialul magnetului este magnetizat tot timpul (!), Doar aleatoriu. Adică, dacă începem să împărțim o bucată mare în altele mai mici și, după ce am ajuns la foarte micro-cu-microcipuri, vom obține totuși magneți care funcționează normal (magnetizați) fără niciun fel de magnetizare !!! - Ei bine, asta e o prostie.

O mică referință, deci, pentru dezvoltarea generală: magnetizarea unui magnet este caracterizată de un moment magnetic pe unitatea de volum. Această valoare se numește magnetizare și este notă cu litera „J”.

Să ne continuăm scufundarea. Puțin din electricitate: Știți că liniile de inducție magnetică ale câmpului de curent continuu sunt un sistem de cercuri concentrice care acoperă firul? Nu? Acum știi, dar nu crezi. Într-un mod simplu, dacă spui, atunci imaginează-ți o umbrelă. Mânerul unei umbrele este direcția curentului, dar marginea umbrelei în sine (de exemplu), adică. un cerc este, ca o linie de inducție magnetică. Mai mult, o astfel de linie începe din aer și se termină, desigur, nicăieri! - Îți imaginezi fizic prostia asta? În acest caz au fost semnați până la trei bărbați: se numește legea Biot-Savart-Laplace. Întregul parc provine din faptul că undeva însăși esența câmpului a fost denaturată - de ce apare, ce este, de fapt, unde începe, unde și cum se răspândește.

Chiar și în lucruri absolut simple, ei (acești fizicieni răi) păcălesc capul tuturor: direcția câmpului magnetic este caracterizată de o mărime vectorială ("B" - măsurată în tesla). Ar fi logic, prin analogie cu puterea câmpului electric „E”, să numim „B” puterea câmpului magnetic (tip, funcțiile lor sunt similare). Cu toate acestea (atenție!) Caracteristica principală a puterii câmpului magnetic a fost numită inducție magnetică ... Dar chiar și aceasta li s-a părut că nu este suficient și, pentru a confunda complet totul, numele „intensitatea câmpului magnetic” a fost atribuit valorii auxiliare. „H”, similar cu caracteristica auxiliară „D” a câmpului electric. Ce este…

Mai mult, descoperind forța Lorentz, ei ajung la concluzia că forța magnetică este mai slabă decât cea Coulomb cu un factor egal cu pătratul raportului dintre viteza de încărcare și viteza luminii (adică componenta magnetică a forța este mai mică decât componenta electrică). Atribuind astfel un efect relativist interacțiunilor magnetice!!! Pentru cei foarte tineri, le voi explica: unchiul Einstein a trăit la începutul secolului și a venit cu teoria relativității, legând toate procesele de viteza luminii (pură prostie). Adică, dacă accelerezi până la viteza luminii, atunci timpul se va opri, iar dacă o depășești, se va întoarce ... De mult timp a fost clar pentru toată lumea că era doar tatuajul mondial al jokerului Einstein și că toate acestea, ca să spunem ușor, nu sunt adevărate. Acum au legat și magneții cu proprietățile lor la această labudiatina - de ce sunt așa? ...

Încă o notă mică: domnul Ampère a dedus o formulă minunată și s-a dovedit că dacă aduci un fir la un magnet, ei bine, sau un fel de bucată de fier, atunci magnetul nu va atrage sârma, ci sarcinile care se mișcă. de-a lungul conductorului. Au numit-o jalnic: „Legea lui Ampère”! Little nu a ținut cont de faptul că, dacă conductorul nu este conectat la baterie și curentul nu trece prin ea, atunci se lipește în continuare de magnet. Au venit cu o astfel de scuză încât, spun ei, încă există acuzații, se mișcă doar la întâmplare. Aici se lipesc de magnet. Interesant este că de aici vine, în microvolume, EMF este luat pentru a face aceste încărcături haotic cârnați. Este doar o mașină cu mișcare perpetuă! Și la urma urmei, nu încălzim nimic, nu îl pompăm cu energie ... Sau iată o altă glumă: De exemplu, aluminiul este, de asemenea, un metal, dar din anumite motive nu are încărcături haotice. Ei bine, aluminiul NU SE LIPE de un magnet !!! ...sau este din lemn...

O da! Încă nu am spus cum este direcționat vectorul de inducție magnetică (trebuie să știți acest lucru). Așadar, amintindu-ne de umbrela, imaginați-vă că în jurul circumferinței (marginea umbrelei) am început curentul. Ca urmare a acestei operațiuni simple, vectorul este îndreptat de gândul nostru către mâner exact în centrul bastonului. Dacă conductorul cu curent are contururi neregulate, atunci totul se pierde - simplitatea se evaporă. Apare un vector suplimentar numit momentul magnetic dipol (în cazul unei umbrele, este și el prezent, pur și simplu este îndreptat în aceeași direcție cu vectorul de inducție magnetică). Începe o divizare teribilă a formulelor - tot felul de integrale de-a lungul conturului, sinus-cosinus etc. - Cine are nevoie, se poate întreba. Și este de menționat, de asemenea, că curentul trebuie pornit după regula brațului drept, adică. în sensul acelor de ceasornic, atunci vectorul va fi departe de noi. Acest lucru este legat de conceptul de normal pozitiv. Bine, hai să mergem mai departe...

Tovarășul Gauss s-a gândit puțin și a decis că absența sarcinilor magnetice în natură (de fapt, Dirac a sugerat că acestea există, dar nu au fost încă descoperite) duce la faptul că liniile vectorului „B” nu au nici început, nici Sfârşit. Prin urmare, numărul de intersecții care apar atunci când liniile „B” ies din volumul mărginit de o suprafață „S” este întotdeauna egal cu numărul de intersecții care apar atunci când liniile intră în acest volum. Prin urmare, fluxul vectorului de inducție magnetică prin orice suprafață închisă este zero. Acum interpretăm totul în limba rusă normală: orice suprafață, așa cum este ușor de imaginat, se termină undeva și, prin urmare, este închisă. „Egal cu zero” înseamnă că nu există. Tragem o concluzie simplă: „Nu există niciodată un flux nicăieri” !!! - Foarte cool! (De fapt, asta înseamnă doar că fluxul este uniform). Cred că acest lucru ar trebui oprit, pentru că atunci există AȘA de gunoaie și adâncime încât... Lucruri precum divergența, rotorul, potențialul vectorial sunt complexe la nivel global și nici măcar această mega-lucrare nu este pe deplin înțeleasă.

Acum puțin despre forma câmpului magnetic în conductorii cu curent (ca bază pentru conversația noastră ulterioară). Acest subiect este mult mai vag decât credeam. Am scris deja despre un conductor drept - un câmp sub forma unui cilindru subțire de-a lungul conductorului. Dacă înfășurați o bobină pe un carton cilindric și porniți curentul, atunci câmpul unui astfel de design (și se numește inteligent - un solenoid) va fi același cu cel al unui magnet cilindric similar, adică. liniile ies din capatul magnetului (sau cilindrul propus) si intra in celalalt capat, formand un fel de elipsa in spatiu. Cu cât bobina sau magnetul sunt mai lungi, cu atât elipsele sunt mai plate și mai alungite. Un inel cu un arc are un câmp rece: și anume, sub forma unui tor (imaginați-vă câmpul unui conductor drept încolăcit). Cu un toroid, este în general o glumă (acum este un solenoid pliat într-o gogoașă) - nu are inducție magnetică în afara lui (!). Dacă luăm un solenoid infinit de lung, atunci același gunoi. Numai noi știm că nimic nu este infinit, de aceea solenoidul stropește de la capete, cam țâșnește;))). Și totuși, - în interiorul solenoidului și toroidului, câmpul este uniform. Cum.

Ei bine, ce altceva este bine de știut? - Condițiile de la limita a doi magneți arată exact ca un fascicul de lumină la limita a două medii (refractează și își schimbă direcția), doar că nu avem un fascicul, ci un vector de inducție magnetică și permeabilitate magnetică diferită (și nu optice) ale magneților noștri (media). Sau încă ceva: avem un miez și o bobină pe el (un electromagnet, de genul), unde crezi că ies liniile de inducție magnetică? - Sunt concentrate în cea mai mare parte în interiorul miezului, deoarece are o permeabilitate magnetică uimitoare și sunt, de asemenea, strâns în spațiul de aer dintre miez și bobină. Asta este doar în înfășurarea în sine, nu există o smochină. Prin urmare, nu vei magnetiza nimic cu suprafața laterală a bobinei, ci doar cu miezul.

Hei, ai dormit încă? Nu? Atunci hai să continuăm. Se pare că toate materialele din natură nu sunt împărțite în două clase: magnetice și nemagnetice, ci în trei (în funcție de semnul și mărimea susceptibilității magnetice): 1. Diamagneții, în care este mic și negativ ca mărime (pe scurt, practic zero, si nu ii vei putea magnetiza pentru nimic), 2. Paramagneti, in care este si mic dar pozitiv (tot aproape de zero; poti magnetiza putin, dar tot nu o vei face simte-l, deci o smochină), 3. Ferromagneți, în care este pozitiv și atinge valori pur și simplu gigantice (de 1010 de ori mai mult decât cel al paramagneților!), în plus, susceptibilitatea feromagneților este o funcție a intensității câmpului magnetic . De fapt, există un alt tip de substanțe - acestea sunt dielectrice, au proprietăți complet opuse și nu ne interesează.

Desigur, ne interesează feromagneții, care se numesc astfel din cauza incluziunilor de fier (fer). Fierul poate fi înlocuit cu proprietăți chimice similare. elemente: nichel, cobalt, gadoliniu, aliajele și compușii acestora, precum și unele aliaje și compuși ai manganului și cromului. Toată această canoe cu magnetizare funcționează numai dacă substanța este în stare cristalină. (Magnetizarea rămâne datorită unui efect numit „Bucla de histerezis” – ei bine, știți deja cu toții acest lucru). Este interesant de știut că există o anumită „temperatură Curie”, iar aceasta nu este o anumită temperatură, ci pentru fiecare material a sa, peste care dispar toate proprietățile feromagnetice. Este absolut minunat să știi că există substanțe din grupa a cincea - se numesc antiferomagneți (erbiu, dispoziție, aliaje de mangan și CURU !!!). Aceste materiale speciale au o altă temperatură: „punctul Curie antiferomagnetic” sau „punctul Néel”, sub care dispar și proprietățile stabile ale acestei clase. (Deasupra punctului superior, substanța se comportă ca un paramagnet, iar la temperaturi sub punctul inferior Neel, devine un feromagnet).

De ce spun asta atât de calm? - Vă atrag atenția că nu am spus niciodată că chimia este o știință incorectă (doar fizica), dar aceasta este cea mai pură chimie. Imaginați-vă: luați cupru, îl răciți puțin, îl magnetizați și aveți un magnet în mâini (în mănuși?) Dar cuprul nu este magnetic !!!

S-ar putea să avem nevoie și de câteva lucruri pur electromagnetice din această carte, pentru a crea un alternator, de exemplu. Fenomenul numărul 1: În 1831, Faraday a descoperit că într-un circuit conductor închis, atunci când fluxul de inducție magnetică se modifică prin suprafața delimitată de acest circuit, ia naștere un curent electric. Acest fenomen se numește inducție electromagnetică, iar curentul rezultat este inductiv. Și acum cel mai important lucru: mărimea EMF de inducție nu depinde de modul în care se efectuează schimbarea fluxului magnetic și este determinată doar de rata de schimbare a fluxului! - Gândul se coace: cu cât rotorul cu obloane se învârte mai repede, cu atât atinge valoarea EMF indusă mai mare și tensiunea scoasă din circuitul secundar al alternatorului (din bobine) este mai mare. Adevărat, unchiul Lenz ne-a răsfățat cu „Regula lui Lenz”: curentul de inducție este întotdeauna dirijat în așa fel încât să contracareze cauza care îl provoacă. Mai târziu voi explica cum funcționează această problemă la alternator (și la alte modele).

Fenomenul numărul 2: Curenții de inducție pot fi, de asemenea, excitați în conductori solizi masivi. În acest caz, se numesc curenți Foucault sau curenți turbionari. Rezistența electrică a unui conductor masiv este mică, astfel încât curenții Foucault pot atinge puteri foarte mari. În conformitate cu regula lui Lenz, curenții lui Foucault aleg astfel de căi și direcții în interiorul conductorului astfel încât prin acțiunea lor să reziste cât mai puternic cauzei care îi provoacă. Prin urmare, conductorii buni care se mișcă într-un câmp magnetic puternic experimentează o decelerare puternică din cauza interacțiunii curenților Foucault cu un câmp magnetic. Acest lucru trebuie cunoscut și luat în considerare. De exemplu, într-un alternator, dacă se face conform schemei greșite general acceptate, atunci curenții Foucault apar în perdelele în mișcare și, desigur, încetinesc procesul. Din câte știu eu, nimeni nu s-a gândit deloc la asta. (Notă: Singura excepție este inducția unipolară, descoperită de Faraday și îmbunătățită de Tesla, care nu provoacă efectele nocive ale auto-inducției).

Fenomenul numărul 3: Un curent electric care curge în orice circuit creează un flux magnetic care pătrunde în acest circuit. Când curentul se modifică, se modifică și fluxul magnetic, drept urmare în circuit este indus un EMF. Acest fenomen se numește auto-inducție. În articolul despre alternatoare voi vorbi și despre acest fenomen.

Apropo, despre curenții Foucault. Puteți avea o experiență distractivă. Ușoare ca naiba. Luați o foaie mare, groasă (de cel puțin 2 mm grosime) de cupru sau aluminiu și așezați-o într-un unghi față de podea. Lăsați un magnet permanent „puternic” să alunece liber pe suprafața sa înclinată. Și... ciudat!!! Magnetul permanent pare să fie atras de foaie și alunecă vizibil mai lent decât, de exemplu, pe o suprafață de lemn. De ce? Ca, „specialistul” va răspunde imediat - „În conductorul de foaie, atunci când magnetul se mișcă, apar curenți electrici turbionari (curenți Foucault), care împiedică modificarea câmpului magnetic și, în consecință, împiedică mișcarea magnetului permanent de-a lungul suprafața conductorului.” Dar să ne gândim! Curentul electric turbionar este mișcarea vortex a electronilor de conducere. Ce împiedică mișcarea liberă a vortexului electronilor de conducere de-a lungul suprafeței conductorului? Masa inerțială a electronilor de conducere? Pierderea de energie în timpul ciocnirii electronilor cu rețeaua cristalină a unui conductor? Nu, acest lucru nu este observat și, în general, nu poate fi. Deci, ce împiedică mișcarea liberă a curenților turbionari de-a lungul conductorului? Nu stiu? Și nimeni nu poate răspunde, pentru că toată fizica este o prostie.

Acum câteva gânduri interesante despre esența magneților permanenți. În mașina lui Howard R. Johnson, mai precis în documentația de brevet pentru aceasta, a fost exprimată următoarea idee: „Această invenție se referă la o metodă de utilizare a spinurilor electronilor nepereche într-un feromagnet și a altor materiale care sunt surse de câmpuri magnetice pentru a produce putere fără un flux de electroni, așa cum se întâmplă în conductoarele electrice obișnuite, și la motoarele cu magnet permanenți să folosească această metodă atunci când se creează o sursă de energie. În practica acestei invenții, spinurile electronilor nepereche din interiorul magneților permanenți sunt utilizate pentru a crea o sursă de putere motrice numai prin caracteristicile supraconductoare ale magneților permanenți și prin fluxul magnetic creat de magneți, care este controlat și concentrat în astfel încât să se orienteze forțele magnetice pentru producerea constantă de muncă utilă, cum ar fi deplasarea rotorului față de stator. Rețineți că Johnson scrie în brevetul său despre un magnet permanent ca un sistem cu „caracteristici supraconductoare”! Curenții de electroni dintr-un magnet permanent sunt o manifestare a supraconductivității reale, care nu necesită un sistem de răcire a conductorului pentru a oferi rezistență zero. Mai mult, „rezistența” trebuie să fie negativă pentru ca magnetul să-și mențină și să-și reia starea magnetizată.

Și ce, crezi că știi totul despre „obișnuiți”? Iată o întrebare simplă: - Cum arată imaginea liniilor de câmp ale unui inel feromagnetic simplu (un magnet de la un difuzor convențional)? Din anumite motive, toată lumea crede în mod exclusiv că este la fel ca cu orice conductor inel (și, desigur, nu este desenat în niciuna dintre cărți). Și aici greșești!

De fapt (vezi figura) în zona adiacentă găurii inelului se întâmplă ceva de neînțeles cu liniile. În loc să-l pătrundă continuu, ei diverg, conturând o siluetă asemănătoare cu o pungă bine umplută. Are, parcă, două șiruri - sus și jos (punctele speciale 1 și 2), - câmpul magnetic din ele își schimbă direcția.

Puteți face un experiment cool (cum ar fi, în mod normal inexplicabil;), - să aducem o bilă de oțel de jos la inelul de ferită și o piuliță de metal în partea inferioară. Ea va fi imediat atrasă de el (Fig. a). Totul este clar aici - mingea, ajungând în câmpul magnetic al inelului, a devenit un magnet. În continuare, vom începe să aducem mingea de jos în sus în ring. Aici nuca va cădea și va cădea pe masă (fig. b). Iată-l, punctul singular inferior! Direcția câmpului s-a schimbat în el, mingea a început să se remagnetizeze și a încetat să mai atragă nuca. Prin ridicarea bilei deasupra punctului singular, piulița poate fi din nou magnetizată la aceasta (fig. c). Această glumă cu linii magnetice a fost descoperită pentru prima dată de M.F. Ostrikov.

P.S.: Și în concluzie, voi încerca să-mi formulez mai clar poziția în raport cu fizica modernă. Nu sunt împotriva datelor experimentale. Dacă aduceau un magnet, iar el a tras o bucată de fier, atunci a tras-o. Dacă fluxul magnetic induce un EMF, atunci acesta induce. Nu te poți certa cu asta. Dar (!) iată concluziile pe care le trag oamenii de știință, ... explicațiile lor cu privire la aceste procese și la alte procese sunt uneori pur și simplu ridicole (pentru a spune ușor). Și nu uneori, ci de multe ori. Aproape intotdeauna…

BOBINE DE ELECTROMANET

Bobina este unul dintre elementele principale ale electromagnetului și trebuie să îndeplinească următoarele cerințe de bază:

1) asigurați pornirea fiabilă a electromagnetului în cele mai proaste condiții, de ex. în stare încălzită și la tensiune redusă;

2) nu supraîncălziți peste temperatura admisă în toate modurile posibile, adică la tensiune înaltă;

3) cu dimensiuni minime pentru a fi convenabile pentru producție;

4) să fie puternic mecanic;

5) au un anumit nivel de izolare, iar în unele dispozitive să fie rezistente la umezeală, acid și ulei.

În timpul funcționării, în bobină apar tensiuni: mecanice - datorate forțelor electrodinamice în spire și între spire, în special cu curent alternativ; termică - datorită încălzirii neuniforme a părților sale individuale; electrice - din cauza supratensiunilor, în special în timpul opririi.

La calcularea bobinei, trebuie îndeplinite două condiții. Primul este de a furniza MMF-ului necesar o bobină fierbinte și tensiune redusă. Al doilea este că temperatura de încălzire a bobinei nu trebuie să depășească cea permisă.

Ca rezultat al calculului, trebuie determinate următoarele cantități necesare pentru înfășurare: d- diametrul firului mărcii selectate; w- numărul de ture; R- rezistenta bobinei.

După design, bobinele se disting: bobine de cadru - înfășurarea se realizează pe un cadru metalic sau din plastic; bandă fără cadru - înfășurarea se efectuează pe un șablon detașabil, după înfășurare bobina este bandajată; fara rama cu infasurare pe miezul sistemului magnetic.

Un magnet permanent este o bucată de oțel sau un alt aliaj dur, care, fiind magnetizat, stochează constant partea stocată a energiei magnetice. Scopul unui magnet este de a servi drept sursă a unui câmp magnetic care nu se modifică vizibil nici în timp, nici sub influența unor factori precum tremuratul, schimbările de temperatură, câmpurile magnetice externe. Magneții permanenți sunt utilizați într-o varietate de dispozitive și dispozitive: relee, instrumente electrice de măsură, contactoare, mașini electrice.

Există următoarele grupe principale de aliaje pentru magneți permanenți:

2) aliaje pe bază de oțel - nichel - aluminiu cu adaos de cobalt, siliciu în unele cazuri: alni (Fe, Al, Ni), alnisi (Fe, Al, Ni, Si), magnico (Fe, Ni, Al, Co). );

3) aliaje pe bază de argint, cupru, cobalt.

Mărimile care caracterizează un magnet permanent sunt inducția reziduală LA r şi forţa coercitivă H c. Pentru a determina caracteristicile magnetice ale magneților finiți, se folosesc curbele de demagnetizare (Fig. 7-14), care sunt dependența LA = f(– H). Curba este luată pentru inel, care este mai întâi magnetizat la inducția de saturație și apoi demagnetizat la LA = 0.

curgerea în golul de aer. Pentru a utiliza energia magnetului, este necesar să îl faceți cu un spațiu de aer. Componenta MMF cheltuită de magnetul permanent pentru a conduce fluxul în întrefier se numește MMF liberă.

Prezența unui spațiu de aer δ reduce inducția în magnet de la LA r la LA(Fig. 7-14) în același mod ca și cum ar fi trecut un curent de demagnetizare printr-o bobină pusă pe un inel, creând tensiune H. Această considerație stă la baza următoarei metode de calcul a fluxului în spațiul de aer al unui magnet.

În absența unui spațiu, întregul MMF este cheltuit pentru conducerea fluxului prin magnet:

Unde lμ este lungimea magnetului.

În prezența unui spațiu de aer, parte a MDS Fδ va fi cheltuit pentru conducerea fluxului prin acest gol:

F=F μ + Fδ(7-35)

Să presupunem că am creat o astfel de intensitate a câmpului magnetic demagnetizant H, ce

H l μ = Fδ(7-36)

iar inducţia a devenit LA.

În absența împrăștierii, fluxul din magnet este egal cu fluxul din spațiul de aer

Bs μ = F δ Λ δ = Λ lμ Λ δ , (7-37)

Unde sμ este secțiunea magnetului; Λ δ = μ 0 s 5/5; μ 0 este permeabilitatea magnetică a spațiului de aer.

Din fig. 7-14 rezultă că

B/H= l μ Λ δ / s μ=tgα (7-38)

Orez. 7-14. Curbele de demagnetizare

Astfel, cunoscând datele despre materialul magnetului (sub forma unei curbe de demagnetizare), dimensiunile magnetului l μ , sμ și dimensiunile golului δ, sδ , puteți utiliza ecuația (7-38) pentru a calcula debitul în gol. Pentru a face acest lucru, trageți o linie dreaptă pe diagramă (Fig. 7-14). Ob la un unghi a. Segment de linie bc definește inducția LA magnet. De aici, fluxul în golul de aer va fi

La determinarea tg α se iau în considerare scările axei y și ale absciselor:

Unde p = n/m- raportul scalelor axelor B și H.

Luând în considerare împrăștierea, fluxul Ф δ se determină după cum urmează.

Efectuați o linie dreaptă Ob la un unghi α, unde tg α == Λ δ l μ ( psµ). Valoare primită LA caracterizează inducția în secțiunea mijlocie a magnetului. Flux în secțiunea mijlocie a magnetului

Debitul de aer

de σ este coeficientul de împrăștiere. Inducerea în decalaj de lucru

Magneți drepti. Expresia (7-42) oferă o soluție la problema magneților de formă închisă, în care conductivitatea golurilor de aer poate fi calculată cu suficientă precizie pentru scopuri practice. Pentru magneții drepti, problema calculării conductivităților fluxului parazit este foarte dificilă. Fluxul este calculat folosind dependențe experimentale care relaționează puterea câmpului magnetic cu dimensiunile magnetului.

Energie magnetică gratuită. Aceasta este energia pe care o degajă magnetul în golurile de aer. La calcularea magneților permanenți, alegerea unui material și a raporturilor de dimensiuni necesare, aceștia se străduiesc pentru utilizarea maximă a materialului magnetului, care se reduce la obținerea valorii maxime a energiei magnetice libere.

Energia magnetică concentrată în spațiul de aer, proporțională cu produsul fluxului din spațiu și MMF:

Dat fiind

Primim

unde V este volumul magnetului. Materialul unui magnet este caracterizat de energie magnetică pe unitatea de volum.

Orez. 7-15. La definirea energiei magnetice a unui magnet

Folosind curba de demagnetizare, se poate construi o curbă W m = f(LA) la V= 1 (Fig. 7-15). Curba W m = f(LA) are un maxim la unele valori LAși H, pe care o notăm LA 0 și H 0 . În practică, metoda de a găsi LA 0 și H 0 fără a reprezenta un grafic W m = f(LA). Punct de intersecție al diagonalei unui patrulater ale cărui laturi sunt egale LA r și H c , cu curba de demagnetizare corespunde destul de strâns cu valorile LA 0 , H 0 . Inducția reziduală V r fluctuează în limite relativ mici (1-2,5), iar forța coercitivă H c - în limite mari (1-20). Prin urmare, se disting materiale: scăzut coercitiv, în care W m este mic (curba 2), de mare coercivitate, în care W m mare (curba 1 ).

curbe de întoarcere. În timpul funcționării, spațiul de aer se poate modifica. Să presupunem că înainte de introducerea ancorei, inducția a fost B 1tg A unu . Când este introdusă armătura, decalajul δ se modifică, iar această stare a sistemului corespunde unghiului A 2; (Fig. 7-16) și o inducție mare. Cu toate acestea, creșterea inducției nu are loc de-a lungul curbei de demagnetizare, ci de-a lungul unei alte curbe b 1 CD, numită curbă de întoarcere. Cu închiderea completă (δ = 0), am avea inducție B 2. La schimbarea decalajului în direcția opusă, inducția se modifică de-a lungul curbei dfb unu . curbe de întoarcere b 1 CDși dfb 1 sunt curbe cu ciclu parțial de magnetizare și demagnetizare. Lățimea buclei este de obicei mică, iar bucla poate fi înlocuită cu un b 1 d drept. Raportul Δ LA/Δ H se numește permeabilitatea reversibilă a magnetului.

Magneți îmbătrâniți. Îmbătrânirea este înțeleasă ca fenomenul de scădere a fluxului magnetic al unui magnet în timp. Acest fenomen este determinat de o serie de motive enumerate mai jos.

îmbătrânirea structurală. Materialul magnetului după întărire sau turnare are o structură neuniformă. În timp, această denivelare trece într-o stare mai stabilă, ceea ce duce la o modificare a valorilor LAși H.

Îmbătrânirea mecanică. Apare din cauza șocurilor, șocurilor, vibrațiilor și influenței temperaturilor ridicate, care slăbesc fluxul magnetului.

îmbătrânire magnetică. Determinată de influența câmpurilor magnetice externe.

Stabilizarea magneților. Orice magnet înainte de a-l instala în aparat trebuie supus unui proces suplimentar de stabilizare, după care crește rezistența magnetului la o scădere a fluxului.

stabilizarea structurală. Constă în tratament termic suplimentar, care se efectuează înainte de magnetizarea magnetului (fierberea magnetului întărit timp de 4 ore după întărire). Aliajele pe bază de oțel, nichel și aluminiu nu necesită stabilizare structurală.

stabilizare mecanică. Magnetul magnetizat este supus la socuri, socuri, vibratii in conditii apropiate de modul de functionare inainte de a fi instalat in aparat.

stabilizare magnetică. Un magnet magnetizat este expus la câmpuri externe cu semn variabil, după care magnetul devine mai rezistent la câmpurile externe, la temperatură și influențe mecanice.

CAPITOLUL 8 MECANISME ELECTROMAGNETICE