Вы уже знаете, что проводник, по которому идет ток обретает свойства магнита,
и способен влиять на магнитную стрелку компаса.
Линии магнитного поля, возникающего вокруг проводника с током - это
замкнутые окружности, расположенные перпендикулярно проводнику. При этом,
направление линий магнитной индукции зависит от направления тока
в проводнике.
Для прямого проводника с током правило правой руки имеет следующий вид:
большой палец правой руки, отставленный на 90°, направляем по току I,
тогда четыре согнутых пальца, обхватывающих проводник, укажут направление
вектора индукции магнитного поля B;
Для витка с током правило правой руки имеет следующий вид: четыре согнутых
пальца правой руки, обхватывающих виток, направляем по току I, тогда
большой палец, отставленный на 90°, укажет направление вектора индукции
магнитного поля B в центре витка.
Свернутый в кольцо проводник позволяет получить подобие стержневого магнита,
но поле такого магнита очень слабое. А что если взять несколько таких
проводников? Их магнитное поле сложится, причем по всем этим виткам можно
пропускать один и тот же ток, свернув провод в спираль. и уже больше
будет похоже на магнит!
Такой спиралевидный элемент называют "катушка индуктивности", или просто
"катушка", или просто "индуктивность". Еще такую цилиндрическую катушку,
длина которой больше её диаметра, иногда называют соленоидом.
Линии магнитной индукции проходят внутри этого соленоида и образуют магнитный поток Ф. Оказалось, что ток I проходящий катушку, связан с магнитным потоком, который он создает неким коэффициентом L, который зависит только от свойств самой катушки, является её характеристикой и называется индуктивностью.
При таком соединении катушки соединены последовательно друг за другом,
то есть конец одной катушки соединяется с началом другой. Это приводит к тому,
что через любую из катушек протекает один и тот же ток, а общее напряжение
на них будет складываться из напряжений на каждой. Общий магнитный поток,
пронизывающий все катушки, будет складываться из магнитных потоков,
пронизывающих каждую из катушек.
При таком соединении катушки соединены параллельно друг другу, то есть одни
концы всех катушек соединены в одну точку, а другие концы - в другую точку.
Одна из основных характеристик - напряженность магнитного поля, показывает,
с какой силой магнитное поле в данной точке действовало бы на пробный магнит,
а конкретно на проводник с током 1А. При этом предполагается, что всё происходит
в вакууме, и свойства среды никак не влияют. Единица напряженности
[H]=1 А/м (Ампер/метр).
Итак, напряженность H говорит о том, что могло бы делать магнитное поле в
вакууме, без учета влияния среды. Но влияние среды может быть очень сильным
(см. урок 09. Например феррамагнетики могут
усиливать магнитное поле в стони и тысячи раз. Поэтому вводится еще одна
характеристика, с которой мы уже знакомы - магнитная индукция, она говорит
о том, с какой силой магнитное поле действует в данной точке с учетом среды.
Естественно, магнитная индукция B зависит от напряженности магнитного
поля H. Напряженность и магнитная индукция связаны между собой:
В 1825 году английский инженер Уильям Стёрджен изготовил первый электромагнит,
представляющий собой согнутый стержень из мягкого железа с обмоткой из толстой
медной проволоки. Для изолирования от обмотки, стержень был покрыт лаком.
При пропускании тока железный стержень приобретал свойства сильного магнита,
но при прерывании тока он мгновенно их терял. Именно эта особенность
электромагнитов и позволила широко применять их в технике.
Мощные электромагниты в науке используются для создания мощных магнитных
полей, а также переменных магнитных полей. В производстве, на заводах
по переработке металлолома, можно встретить кран, с электромагнитом, вместо
крюка, а в быту электромагнит применяется например в качестве электрозамка.