Xin chào!

Vui lòng đăng ký tài khoản để có thể thảo luận và nhận được những thông tin mới nhất về công nghệ từ diễn đàn.

Đăng ký ngay!

Điện từ (Từ tính)

Nhtrung

New Member
Tham gia
21/7/18
Bài viết
23
Được thích
4
286 #1
Từ tính
Điện từ là lực sinh ra khi một dòng điện chạy qua một dây dẫn đơn giản như một đoạn dây hoặc cáp.

Một từ trường nhỏ được tạo ra xung quanh dây dẫn với hướng của từ trường này liên quan đến các cực của nó North North và và South South được xác định bởi hướng của dòng điện chạy qua dây dẫn.


Từ tính đóng một vai trò quan trọng trong Kỹ thuật điện và điện tử vì nếu không có các thành phần như rơle, solenoids, cuộn cảm, cuộn cảm, loa, động cơ, máy phát điện, máy biến áp và công tơ điện, v.v. sẽ không hoạt động nếu từ tính không tồn tại.

Sau đó, mỗi cuộn dây sử dụng hiệu ứng điện từ khi một dòng điện chạy qua nó. Nhưng trước khi chúng ta có thể xem Từ tính và đặc biệt là Điện từ chi tiết hơn, chúng ta cần nhớ lại các lớp vật lý của chúng ta về cách thức nam châm và từ tính hoạt động.

Bản chất của từ tính
Nam châm có thể được tìm thấy ở trạng thái tự nhiên dưới dạng quặng từ tính, với hai loại chính là Magnetite còn được gọi là sắt oxit sắt, (FE 3 O 4 ) và Lodestone , còn được gọi là đá hàng đầu đá. Nếu hai nam châm tự nhiên này được treo vào một đoạn dây, chúng sẽ chiếm một vị trí thẳng hàng với từ trường của Trái đất luôn hướng về phía bắc.

Một ví dụ điển hình cho hiệu ứng này là kim của la bàn. Đối với hầu hết các ứng dụng thực tế, các nam châm xuất hiện tự nhiên này có thể bị coi nhẹ vì từ tính của chúng rất thấp và vì ngày nay, nam châm nhân tạo nhân tạo có thể được sản xuất ở nhiều hình dạng, kích cỡ và cường độ từ khác nhau.

Về cơ bản có hai dạng từ tính, Nam châm vĩnh cửu Hồi và Nam châm tạm thời, với loại được sử dụng tùy thuộc vào ứng dụng của nó. Có nhiều loại vật liệu khác nhau có sẵn để chế tạo nam châm như sắt, niken, hợp kim niken, crom và coban và ở trạng thái tự nhiên, một số nguyên tố như niken và coban thể hiện lượng từ rất kém.

Tuy nhiên, khi được trộn lẫn hoặc hợp kim với nhau với các vật liệu khác như sắt hoặc nhôm peroxide, chúng trở thành những nam châm rất mạnh tạo ra những cái tên khác thường như, alcomax,, hy hyaxax, và al alicoico.

Vật liệu từ tính ở trạng thái không từ tính có cấu trúc phân tử của nó ở dạng chuỗi từ lỏng lẻo hoặc các nam châm nhỏ xíu được sắp xếp một cách lỏng lẻo trong một mô hình ngẫu nhiên. Hiệu ứng tổng thể của kiểu sắp xếp này dẫn đến từ tính bằng 0 hoặc rất yếu vì sự sắp xếp hỗn loạn này của mỗi nam châm phân tử có xu hướng vô hiệu hóa người hàng xóm của nó.

Khi vật liệu được magnetised sắp xếp ngẫu nhiên này của những thay đổi phân tử và các nam châm phân tử unaligned và ngẫu nhiên nhỏ bé trở thành “lót-up” theo cách như vậy mà họ sản xuất một loạt thỏa thuận từ. Ý tưởng về sự liên kết phân tử của vật liệu sắt từ được gọi là Lý thuyết của Weber và được minh họa dưới đây.

Sắp xếp phân tử từ tính của một mảnh sắt và nam châm

Lý thuyết của Weber dựa trên thực tế là tất cả các nguyên tử đều có tính chất từ do tác động quay tròn của các electron nguyên tử. Các nhóm nguyên tử liên kết với nhau để điện từ trường của chúng quay cùng một hướng. Các vật liệu từ tính bao gồm các nhóm nam châm nhỏ ở cấp độ phân tử xung quanh các nguyên tử và một vật liệu từ hóa sẽ có hầu hết các nam châm nhỏ của nó được xếp theo một hướng chỉ để tạo ra một cực bắc theo một hướng và cực nam theo hướng khác .

Tương tự như vậy, một vật liệu có nam châm phân tử nhỏ bé của nó chỉ theo mọi hướng sẽ có nam châm phân tử được trung hòa bởi nam châm lân cận, do đó vô hiệu hóa bất kỳ hiệu ứng từ tính nào. Những khu vực của nam châm phân tử được gọi là tên miền.

Bất kỳ vật liệu từ tính nào cũng sẽ tự tạo ra một từ trường phụ thuộc vào mức độ liên kết của các miền từ tính trong vật liệu được thiết lập bởi các electron quỹ đạo và spin. Mức độ liên kết có thể được xác định bởi một số lượng được gọi là từ tính, M .

Trong một vật liệu không được phủ sóng, M = 0 , nhưng một số miền vẫn được căn chỉnh trên các vùng nhỏ trong vật liệu sau khi từ trường được loại bỏ. Tác dụng của việc tác dụng lực từ hóa lên vật liệu là căn chỉnh một số miền để tạo ra giá trị từ hóa khác không.

Khi lực từ đã được loại bỏ, từ tính trong vật liệu sẽ duy trì hoặc phân rã một cách nhanh chóng tùy thuộc vào vật liệu từ tính được sử dụng. Khả năng này của vật liệu giữ lại từ tính của nó được gọi là Retentivity .

Các vật liệu được yêu cầu giữ lại từ tính của chúng sẽ có độ lưu giữ khá cao và do đó được sử dụng để tạo ra nam châm vĩnh cửu, trong khi các vật liệu cần mất từ tính nhanh chóng như lõi sắt mềm cho rơle và solenoids sẽ có độ lưu giữ rất thấp.

Thông lượng từ tính
Tất cả các nam châm, bất kể hình dạng của chúng là gì, có hai vùng được gọi là cực từ với từ tính cả trong và xung quanh một mạch từ tạo ra một chuỗi xác định của mô hình dòng vô hình có tổ chức và cân bằng xung quanh nó. Những dòng từ thông này được gọi chung là từ trường của trường nam châm. Hình dạng của từ trường này mãnh liệt hơn ở một số phần so với những phần khác có diện tích nam châm có từ tính lớn nhất được gọi là cực cực. Ở mỗi đầu của một nam châm là một cực.

Những dòng thông lượng này (được gọi là trường vectơ) không thể nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng chúng có thể được nhìn thấy bằng mắt bằng cách sử dụng các miếng trám sắt rắc lên một tờ giấy hoặc bằng một la bàn nhỏ để vạch ra chúng. Các cực từ luôn có mặt theo cặp, luôn có một vùng nam châm gọi là cực Bắc và luôn có một vùng đối diện gọi là cực Nam .

Từ trường luôn được hiển thị một cách trực quan dưới dạng các đường lực tạo ra một cực xác định ở mỗi đầu của vật liệu nơi các dòng từ thông dày đặc và tập trung hơn. Các dòng mà đi, tạo nên một từ trường cho thấy sự chỉ đạo và cường độ được gọi là Dây chuyền đóng quân hoặc phổ biến hơn “Flux Magnetic” và được cho là biểu tượng Hy Lạp, Phi ( Φ ) như hình dưới đây.

Các dòng lực từ một từ trường nam châm



Như đã trình bày ở trên, từ trường mạnh nhất ở gần cực của nam châm là các dòng từ thông có khoảng cách gần nhau hơn. Hướng chung cho dòng từ thông là từ cực Bắc ( N ) đến cực Nam ( S ). Ngoài ra, các đường sức từ này tạo thành các vòng khép kín để lại ở cực bắc của nam châm và đi vào cực nam. Các cực từ luôn luôn theo cặp.

Tuy nhiên, từ thông không thực sự chảy từ cực bắc đến cực nam hoặc chảy bất cứ nơi nào cho vấn đề đó vì từ thông là một vùng tĩnh xung quanh một nam châm trong đó có lực từ. Nói cách khác, từ thông không chảy hoặc di chuyển, nó chỉ ở đó và không bị ảnh hưởng bởi trọng lực. Một số sự thật quan trọng xuất hiện khi vạch ra các đường lực:

  • Các dòng lực KHÔNG BAO GIỜ chéo.
  • Các dòng lực là TIẾP TỤC .
  • Các đường lực luôn tạo thành các LOOPS ĐÓNG riêng lẻ quanh nam châm.
  • Các dòng lực lượng có một HƯỚNG xác định từ Bắc vào Nam.
  • Các đường lực gần nhau biểu thị từ trường MẠNH M ..
  • Các đường lực nằm cách xa nhau biểu thị từ trường WEAK .
Lực từ thu hút và đẩy lùi giống như lực điện và khi hai dòng lực được kết hợp gần nhau, sự tương tác giữa hai từ trường gây ra một trong hai điều xảy ra:

  • 1. - Khi các cực liền kề giống nhau, (bắc-bắc hoặc nam-nam) chúng SỬA CHỮA lẫn nhau.
  • 2. - Khi các cực liền kề không giống nhau, (bắc-nam hoặc nam-bắc) chúng HẤP DẪNlẫn nhau.
Hiệu ứng này dễ dàng được ghi nhớ bởi biểu thức nổi tiếng mà các đối thủ của Hồi giáo thu hút và sự tương tác của từ trường này có thể được chứng minh dễ dàng bằng cách sử dụng vật liệu sắt để thể hiện các đường lực xung quanh một nam châm. Hiệu ứng trên từ trường của các tổ hợp cực khác nhau như cực đẩy lùi và không giống như cực thu hút có thể được nhìn thấy dưới đây.

Từ trường của Like và không giống như cực



Khi vẽ các đường sức từ bằng một la bàn, người ta sẽ thấy rằng các đường lực được tạo ra theo cách tạo ra một cực xác định ở mỗi đầu của nam châm nơi các đường lực rời khỏi cực Bắc và nhập lại tại Cực Nam. Từ tính có thể bị phá hủy bằng cách nung nóng hoặc đập vật liệu từ tính, nhưng không thể bị phá hủy hoặc cô lập bằng cách đơn giản phá vỡ nam châm thành hai mảnh.

Vì vậy, nếu bạn lấy một thanh nam châm bình thường và phá vỡ nó thành hai mảnh, bạn không có hai nửa nam châm mà thay vào đó, mỗi mảnh vỡ sẽ bằng cách nào đó có cực Bắc và cực Nam riêng. Nếu bạn lấy một trong những mảnh đó và phá vỡ nó thành hai lần nữa, mỗi mảnh nhỏ hơn sẽ có cực Bắc và cực Nam, v.v. Cho dù các mảnh nam châm trở nên nhỏ đến mức nào, mỗi mảnh vẫn sẽ có cực Bắc và cực Nam, thật điên rồ!

Sau đó, để chúng ta sử dụng từ tính trong tính toán điện hoặc điện tử, cần xác định các khía cạnh khác nhau của từ tính là gì.

Tầm quan trọng của từ tính
Bây giờ chúng ta biết rằng các dòng vũ lực hoặc phổ biến hơn từ thông xung quanh một vật liệu từ tính được đưa ra biểu tượng Hy Lạp, Phi , ( Φ ) với đơn vị thay đổi liên tục là Weber , ( Wb ) sau khi Wilhelm Weber Eduard. Nhưng số lượng các lực trong một khu vực đơn vị nhất định được gọi là Mật độ Flux Mật độ và do thông lượng ( Φ ) được đo bằng ( Wb ) và diện tích ( A ) tính bằng mét bình phương, ( m 2 ), do đó mật độ từ thông được đo trong Webers / Meter 2 hoặc ( Wb / m 2 ) và được cho là biểu tượng B .

Tuy nhiên, khi đề cập đến mật độ từ thông trong từ tính, mật độ từ thông được đưa ra đơn vị của Tesla sau Nikola Tesla, do đó, một Wb / m 2 bằng với một Tesla, 1Wb / m 2 = 1T . Mật độ từ thông tỷ lệ thuận với các đường lực và tỷ lệ nghịch với diện tích để chúng ta có thể định nghĩa Mật độ từ thông là:

Mật độ từ thông



Biểu tượng cho mật độ từ thông là B và các đơn vị của mật độ từ thông là Tesla, T .


Điều quan trọng cần nhớ là tất cả các tính toán cho mật độ từ thông được thực hiện trong cùng một đơn vị, ví dụ: từ thông trong weber, diện tích tính bằng m2 và mật độ từ thông trong Teslas.

Từ tính Ví dụ số 1
Lượng từ thông có trong một thanh từ tính tròn được đo bằng 0,013 weber. Nếu vật liệu có đường kính 12cm, hãy tính mật độ từ thông.

Diện tích mặt cắt ngang của vật liệu từ tính bằng m2 được cho là:




Từ thông được đưa ra là 0,013 weber, do đó mật độ từ thông có thể được tính như sau:




Vì vậy, mật độ từ thông được tính là 1,15 Teslas.

Khi tiếp xúc với từ tính trong các mạch điện, phải nhớ rằng một Tesla là mật độ của từ trường sao cho một dây dẫn mang 1 ampe vuông góc với từ trường trải qua một lực có chiều dài một mét trên nó thể hiện trong hướng dẫn tiếp theo về Điện từ.

Điện từ (Tiếp)
Trong hướng dẫn Magnetism, chúng tôi đã xem xét ngắn gọn về cách nam châm vĩnh cửu tạo ra một từ trường xung quanh chúng từ cực bắc đến cực nam của chúng
Mặc dù nam châm vĩnh cửu tạo ra từ trường tĩnh tốt và đôi khi rất mạnh, trong một số ứng dụng, cường độ của từ trường này vẫn còn quá yếu hoặc chúng ta cần có khả năng kiểm soát lượng từ thông có trong đó. Vì vậy, để tạo ra một từ trường mạnh hơn và dễ kiểm soát hơn, chúng ta cần sử dụng điện.


Bằng cách sử dụng các cuộn dây được quấn hoặc quấn quanh một vật liệu từ tính mềm như lõi sắt, chúng ta có thể tạo ra nam châm điện rất mạnh để sử dụng trong nhiều loại ứng dụng điện khác nhau. Việc sử dụng cuộn dây này tạo ra mối quan hệ giữa điện và từ tính mang lại cho chúng ta một dạng từ tính khác gọi là Điện từ .

Điện từ được tạo ra khi một dòng điện chạy qua một dây dẫn đơn giản như chiều dài của dây hoặc cáp và khi dòng điện chạy dọc theo toàn bộ dây dẫn thì từ trường được tạo ra dọc theo toàn bộ dây dẫn. Từ trường nhỏ được tạo ra xung quanh dây dẫn có một hướng xác định với cả hai cực của Bắc Bắc và Hồi Nam được tạo ra được xác định bởi hướng của dòng điện chạy qua dây dẫn.

Do đó, cần thiết lập mối quan hệ giữa dòng điện chạy qua dây dẫn và từ trường tổng hợp được tạo ra bởi dòng điện này cho phép chúng ta xác định mối quan hệ tồn tại giữa Điệnvà Từ tính dưới dạng Điện từ .

Chúng tôi đã xác định rằng khi một dòng điện chạy qua một dây dẫn, một trường điện từ tròn được tạo ra xung quanh nó với các dòng từ thông tạo thành các vòng hoàn chỉnh không đi qua toàn bộ chiều dài của dây dẫn.

Hướng quay của từ trường này bị chi phối bởi hướng của dòng điện chạy qua dây dẫn với từ trường tương ứng được tạo ra mạnh hơn gần trung tâm của dây dẫn mang dòng điện. Điều này là do độ dài đường dẫn của các vòng càng lớn càng xa dây dẫn dẫn đến các dòng từ thông yếu hơn như hình dưới đây.

Từ trường xung quanh một dây dẫn




Một cách đơn giản để xác định hướng của từ trường xung quanh dây dẫn là xem xét việc vặn một ốc vít gỗ thông thường vào một tờ giấy. Khi vít vào giấy, hành động quay là CLOCKWISE và phần duy nhất của vít có thể nhìn thấy phía trên giấy là đầu vít.

Nếu vít gỗ là thiết kế đầu pozidriv hoặc philips, hình chữ thập trên đầu sẽ được nhìn thấy và đó là cây thánh giá này được sử dụng để chỉ dòng chảy vào dòng giấy và cách xa người quan sát.

Tương tự như vậy, hành động tháo vít là ngược lại, ngược chiều kim đồng hồ. Do đó, dòng điện đi vào từ trên xuống, do đó nó rời khỏi mặt dưới của tờ giấy và phần duy nhất của vít gỗ có thể nhìn thấy từ bên dưới là đầu hoặc điểm của ốc vít và đây là điểm được sử dụng để chỉ ra dòng chảy ra của tờ giấy và hướng tới người quan sát.

Sau đó, hành động vật lý của việc vặn ốc vít gỗ vào và ra giấy chỉ ra hướng của dòng điện trong dây dẫn và do đó, hướng quay của trường điện từ xung quanh nó như hình dưới đây. Khái niệm này được gọi chung là Hành động vít tay phải .

Hành động vít tay phải



Một từ trường ngụ ý sự tồn tại của hai cực, một phía bắc và phía nam. Cực tính của một dây dẫn mang dòng điện có thể được thiết lập bằng cách vẽ các chữ in hoa S và N và sau đó thêm các đầu mũi tên vào đầu tự do của các chữ cái như hình trên cho thấy sự thể hiện trực quan của hướng từ trường.

Một khái niệm quen thuộc khác xác định cả hướng của dòng chảy và hướng kết quả của từ thông xung quanh dây dẫn được gọi là Quy tắc bàn tay trái của Hồi .




Quy tắc bàn tay trái cho dây dẫn
Hướng nhận biết của từ trường là từ cực bắc đến cực nam của nó. Hướng này có thể được suy luận bằng cách giữ dây dẫn mang dòng điện trong tay trái của bạn với ngón cái mở rộng chỉ theo hướng của dòng điện tửtừ âm sang dương.

Vị trí của các ngón tay đặt ngang và xung quanh dây dẫn bây giờ sẽ được chỉ theo hướng của các đường sức từ được tạo ra như được hiển thị.

Nếu hướng của dòng điện tử chạy qua dây dẫn bị đảo ngược, tay trái sẽ cần được đặt vào phía bên kia của dây dẫn với ngón cái chỉ theo hướng mới của dòng điện tử.

Ngoài ra, khi dòng điện bị đảo ngược, hướng của từ trường được tạo ra xung quanh dây dẫn cũng sẽ bị đảo ngược vì như chúng ta đã nói trước đây, hướng của từ trường phụ thuộc vào hướng của dòng điện.

Quy tắc bàn tay trái này cũng có thể được sử dụng để xác định hướng từ tính của các cực trong một cuộn dây điện từ. Lần này, các ngón tay chỉ theo hướng của dòng điện tử chuyển từ âm sang dương trong khi ngón cái mở rộng chỉ hướng của cực bắc. Có một biến thể của quy tắc này được gọi là quy tắc bàn tay phải của Google, dựa trên cái gọi là dòng chảy thông thường, (dương sang âm).

Hãy xem xét khi một đoạn dây thẳng duy nhất được uốn thành dạng một vòng đơn như hình dưới đây. Mặc dù dòng điện đang chạy cùng chiều qua toàn bộ chiều dài của dây dẫn, nhưng nó sẽ chảy theo hướng ngược lại qua tờ giấy. Điều này là do dòng điện rời khỏi giấy ở một bên và đi vào mặt giấy do đó trường theo chiều kim đồng hồ và trường ngược chiều kim đồng hồ được tạo ra cạnh nhau trên tờ giấy.

Không gian kết quả giữa hai dây dẫn này trở thành một từ trường cực mạnh cường độ cao với các dòng lực lan rộng theo cách chúng giả sử dạng nam châm tạo ra một cực nam và cực nam đặc biệt tại điểm giao nhau.

Điện từ xung quanh một vòng lặp


Dòng lực lượng xung quanh vòng lặp




Dòng điện chạy qua hai dây dẫn song song của vòng dây ngược chiều nhau khi dòng điện qua vòng dây thoát ra phía bên trái và trở về phía bên tay phải. Điều này dẫn đến từ trường xung quanh mỗi dây dẫn bên trong vòng lặp theo hướng SAME Cảnh với nhau.

Các dòng kết quả của lực được tạo ra bởi dòng điện chạy qua vòng đối diện nhau trong không gian giữa hai dây dẫn nơi hai cực giống nhau gặp nhau do đó làm biến dạng các đường lực xung quanh mỗi dây dẫn như được hiển thị.

Tuy nhiên, sự biến dạng của từ thông nằm giữa hai dây dẫn dẫn đến cường độ từ trường ở điểm nối giữa là các đường lực trở nên gần nhau hơn. Sự tương tác kết quả giữa hai trường giống như tạo ra một lực cơ học giữa hai dây dẫn khi chúng cố gắng đẩy lùi nhau. Trong một máy điện, việc đẩy lùi hai từ trường này tạo ra chuyển động.

Tuy nhiên, do các dây dẫn không thể di chuyển, do đó hai từ trường giúp đỡ lẫn nhau bằng cách tạo ra một cực bắc và cực nam dọc theo đường tương tác này. Điều này dẫn đến từ trường mạnh nhất ở giữa hai dây dẫn. Cường độ của từ trường xung quanh dây dẫn tỷ lệ thuận với khoảng cách từ dây dẫn và bởi lượng dòng điện chạy qua nó.

Từ trường được tạo ra xung quanh một chiều dài của dây mang dòng điện rất yếu ngay cả khi có dòng điện cao đi qua nó. Tuy nhiên, nếu một vài vòng dây được nối với nhau dọc theo cùng một trục tạo ra một cuộn dây, từ trường kết quả sẽ trở nên tập trung và mạnh hơn so với chỉ một vòng đơn. Điều này tạo ra một cuộn dây điện từ thường được gọi là Solenoid.

Sau đó, mỗi chiều dài của dây có tác dụng của điện từ xung quanh chính nó khi một dòng điện chạy qua nó. Hướng của từ trường phụ thuộc vào hướng của dòng chảy. Chúng ta có thể tăng cường độ từ trường được tạo ra bằng cách hình thành chiều dài của dây thành một cuộn dây và chúng ta sẽ xem xét hiệu ứng này chi tiết hơn trong hướng dẫn tiếp theo.


 
Top Bottom