Cómo fortalecer el campo electromagnético de una bobina. Electroimanes: campo magnético de una bobina con corriente.

De mayor interés práctico es el campo magnético de una bobina portadora de corriente. La Figura 97 muestra una bobina que consta de gran número vueltas de alambre enrollado marco de madera. Cuando hay corriente en la bobina, las limaduras de hierro son atraídas hacia sus extremos; cuando se corta la corriente, se caen.

Arroz. 97. Atracción de limaduras de hierro por una bobina actual.

Si se suspende una bobina con corriente sobre conductores delgados y flexibles, se instalará de la misma manera que la aguja magnética de una brújula. Un extremo de la bobina mirará hacia el norte y el otro hacia el sur. Esto significa que una bobina con corriente, como una aguja magnética, tiene dos polos: norte y sur (Fig. 98).

Arroz. 98. Polos de la bobina actual.

Hay un campo magnético alrededor de la bobina portadora de corriente. Éste, al igual que el campo de corriente continua, se puede detectar utilizando aserrín (Fig. 99). Líneas magnéticas campo magnético Las bobinas que transportan corriente también son curvas cerradas. Generalmente se acepta que fuera de la bobina se dirigen desde el polo norte de la bobina hacia el sur (ver Fig. 99).

Arroz. 99. Líneas magnéticas de una bobina actual.

Las bobinas portadoras de corriente se utilizan ampliamente en tecnología como imanes. Son convenientes porque su efecto magnético se puede cambiar (reforzar o debilitar) en un amplio rango. Veamos las formas en que puedes hacer esto.

La Figura 97 muestra un experimento en el que se observa la acción del campo magnético de una bobina con corriente. Si reemplaza la bobina por otra con mayor número de vueltas de cable, entonces con la misma intensidad de corriente atraerá más objetos de hierro. Medio, El efecto magnético de una bobina portadora de corriente es más fuerte cuanto más numero mayor se convierte en ello.

Conectemos un reóstato al circuito que contiene la bobina (Fig. 100) y usémoslo para cambiar la intensidad de la corriente en la bobina. A medida que aumenta la corriente, aumenta el efecto del campo magnético de la bobina actual y, a medida que disminuye, se debilita..

Arroz. 100. Efecto del campo magnético de una bobina.

También resulta que el efecto magnético de una bobina portadora de corriente se puede mejorar significativamente sin cambiar el número de vueltas o la intensidad de la corriente en ella. Para hacer esto, inserte una varilla de hierro (núcleo) dentro de la bobina. El hierro introducido dentro de la bobina mejora el efecto magnético de la bobina.(Figura 101).

Arroz. 101. Efecto del campo magnético de una bobina con núcleo de hierro.

Una bobina con un núcleo de hierro en su interior se llama electroimán..

Un electroimán es una de las partes principales de muchos dispositivos técnicos. La Figura 102 muestra un electroimán en forma de arco que sostiene una armadura (placa de hierro) con una carga suspendida.

Arroz. 102. Electroimán en forma de arco.

Los electroimanes se utilizan ampliamente en tecnología debido a sus notables propiedades. Se desmagnetizan rápidamente cuando se corta la corriente; dependiendo de su finalidad, se pueden fabricar en las formas más varios tamaños, durante el funcionamiento del electroimán, es posible regular su acción magnética cambiando la intensidad de la corriente en la bobina.

Los electroimanes con una gran fuerza de elevación se utilizan en las fábricas para transportar productos de acero o hierro fundido, así como virutas y lingotes de acero y hierro fundido (Fig. 103).

Arroz. 103. Aplicación de electroimanes.

La Figura 104 muestra una sección transversal de un separador magnético de granos. Se mezclan limaduras de hierro muy finas con la fibra. Este aserrín no se adhiere a los granos lisos de los granos sanos, pero sí a los granos de las malas hierbas. Los granos 1 se vierten de la tolva a un tambor giratorio 2. Dentro del tambor hay fuerte electroimán 5. Atrayendo partículas de hierro 4, extrae los granos de malezas del flujo de granos 3 y de esta manera limpia los granos de malezas y objetos de hierro atrapados accidentalmente.

Arroz. 104. Separador magnético

Los electroimanes se utilizan en telégrafo, aparatos telefónicos y en muchos otros dispositivos.

Preguntas

1. ¿En qué dirección está instalada una bobina portadora de corriente suspendida sobre conductores largos y delgados? ¿Qué similitudes tiene con una aguja magnética?
2. ¿De qué manera se puede mejorar el efecto magnético de una bobina portadora de corriente?
3. ¿Cómo se llama un electroimán?
4. ¿Con qué fines se utilizan los electroimanes en las fábricas?
5. ¿Cómo funciona un separador magnético de granos?

Ejercicio 41

1. Es necesario construir un electroimán cuya fuerza de elevación se pueda ajustar sin cambiar el diseño. ¿Cómo hacerlo?
2. ¿Qué se debe hacer para cambiar los polos magnéticos de la bobina portadora de corriente al opuesto?
3. ¿Cómo construir un electroimán fuerte si al diseñador se le da la condición de que la corriente en el electroimán sea relativamente pequeña?
4. Utilizada en grua Los electroimanes tienen un poder enorme. Los electroimanes que se utilizan para eliminar las limaduras de hierro perdidas de los ojos son muy débiles. ¿De qué manera se logra esta diferencia?

Ejercicio

El conductor por el que fluye. electricidad, crea un campo magnético que se caracteriza por el vector de intensidad `H(Fig. 3). La intensidad del campo magnético obedece al principio de superposición.

y, según la ley Biot-Savart-Laplace,

Dónde I– intensidad de corriente en el conductor, – vector que tiene la longitud de un segmento elemental del conductor y está dirigido en la dirección de la corriente, `r– vector de radio que conecta el elemento con el punto en cuestión PAG.

Una de las configuraciones más comunes de conductores portadores de corriente es una bobina en forma de anillo de radio R (Fig. 3, a). El campo magnético de dicha corriente en un plano que pasa por el eje de simetría tiene la forma (ver Fig. 3, b). El campo en su conjunto debe tener simetría rotacional con respecto al eje z (Fig. 3, b), y líneas eléctricas debe ser simétrico con respecto al plano de la bisagra (plano xy). El campo en las inmediaciones del conductor se parecerá al campo cerca de un cable largo y recto, ya que aquí la influencia de las partes distantes del bucle es relativamente pequeña. En el eje de la corriente circular, el campo se dirige a lo largo del eje. z.

Calculemos la intensidad del campo magnético en el eje del anillo en un punto ubicado a una distancia z del plano del anillo. Usando la fórmula (6), basta con calcular la componente z del vector:

. (7)

Integrando sobre todo el anillo obtenemos òd yo= 2p R. Porque según el teorema de Pitágoras r 2 = R 2 + z 2 , entonces el campo requerido en un punto sobre el eje es igual en magnitud

. (8)

Dirección vectorial `H Se puede dirigir según la regla de tornillo correcta.

En el centro del anillo z= 0 y la fórmula (8) simplifica:

Estamos interesados ​​en carrete corto– una bobina de alambre cilíndrica compuesta por norte vueltas del mismo radio. Debido a la simetría axial y de acuerdo con el principio de superposición, el campo magnético de dicha bobina en el eje H es la suma algebraica de los campos de las espiras individuales. h i: . Por tanto, el campo magnético de una bobina corta que contiene norte k vueltas, en un punto arbitrario del eje se calcula mediante las fórmulas

, , (10)

Dónde h- tensión, B– inducción de campo magnético.

Campo magnético de un solenoide con corriente.

Para calcular la inducción del campo magnético en un solenoide se utiliza el teorema de la circulación del vector de inducción magnética:

, (11)

¿Dónde está la suma algebraica de las corrientes recorridas por el circuito? l forma libre, norte– el número de conductores con corrientes recorridas por el circuito. En este caso, cada corriente se tiene en cuenta tantas veces como el número de veces que la recorre el circuito, y se considera positiva una corriente cuyo sentido forma un sistema diestro con el sentido de recorrido a lo largo del circuito. - un elemento de circuito l.

Apliquemos el teorema sobre la circulación del vector de inducción magnética a un solenoide de longitud yo teniendo norte con giros con fuerza actual I(Figura 4). En el cálculo tenemos en cuenta que casi todo el campo está concentrado dentro del solenoide (despreciamos los efectos de borde) y es uniforme. Entonces la fórmula 11 tomará la forma:

,

de donde encontramos la inducción del campo magnético creado por la corriente dentro del solenoide:

Arroz. 4. Solenoide con corriente y su campo magnético.

Diagrama de instalación

Arroz. 5 fundamentales diagrama eléctrico instalaciones

1 – medidor de inducción de campo magnético (teslametro), A – amperímetro, 2 – cable de conexión, 3 – sonda de medición, 4 – sensor Hall*, 5 – objeto en estudio (bobina corta, conductor recto, solenoide), 6 – fuente de corriente, 7 – regla para fijar la posición del sensor, 8 – portasonda.

* – el principio de funcionamiento del sensor se basa en el fenómeno del efecto Hall (ver trabajo de laboratorio nº 15 Estudio del efecto Hall)

Orden de trabajo

1. Estudio del campo magnético de una bobina corta.

1.1. Enciende los dispositivos. Los interruptores de fuente de alimentación y teslámetro se encuentran en los paneles traseros.

1.2. Como objeto en estudio 5 (ver Fig. 5), instale una bobina corta en el soporte y conéctela a la fuente de corriente 6.

1.3. Coloque el regulador de voltaje en la fuente 6 en la posición media. Establezca la intensidad actual en cero ajustando la salida de corriente en la fuente 6 y monitoree con un amperímetro (el valor debe ser cero).

1.4. Utilice los reguladores de ajuste grueso 1 y fino 2 (Fig. 6) para lograr lecturas cero en el teslametro.

1.5. Coloque el soporte con la sonda de medición sobre la regla en una posición conveniente para la lectura, por ejemplo, en la coordenada 300 mm. En el futuro, tome esta posición como cero. Durante la instalación y durante las mediciones, asegúrese del paralelismo entre la sonda y la regla.

1.6. Coloque el soporte con una bobina corta de modo que el sensor Hall 4 quede en el centro de las vueltas de la bobina (Fig. 7). Utilice para ello el tornillo tensor de ajuste de altura situado en el soporte de la sonda de medición. El plano de la bobina debe ser perpendicular a la sonda. Durante la preparación de las mediciones, mueva el soporte con la muestra de prueba, dejando la sonda de medición inmóvil.

1.7. Asegúrese de que mientras el teslametro se calienta, sus lecturas permanezcan en cero. Si esto no se hace, instale lecturas cero Teslametro a corriente cero en la muestra.

1.8. Ajuste la corriente en la bobina corta a 5 A (ajustando la salida en la fuente de alimentación 6, Constanter/Netzgerät Universal).

1.9. Medir la inducción magnética B exp en el eje de la bobina dependiendo de la distancia al centro de la bobina. Para hacer esto, mueva el soporte de la sonda de medición a lo largo de la regla, manteniendo el paralelismo con su posición original. Los valores z negativos corresponden a un desplazamiento de la sonda en un área de coordenadas más pequeñas que la inicial, y viceversa (valores z positivos) en un área de coordenadas grandes. Ingrese los datos en la tabla 1.

Tabla 1 Dependencia de la inducción magnética en el eje de una bobina corta de la distancia al centro de la bobina

1.10. Repita los puntos 1.2 – 1.7.

1.11. Mida la dependencia de la inducción en el centro de la espira de la corriente que pasa por la bobina. Introduzca los datos en la tabla 2.

Tabla 2 Dependencia de la inducción magnética en el centro de una bobina corta de la intensidad de la corriente en ella

2. Estudio del campo magnético del solenoide.

2.1. Como objeto de prueba 5, instale el solenoide en un banco metálico de altura ajustable hecho de material no magnético (Fig. 8).

2.2. Repita 1,3 – 1,5.

2.3. Ajuste la altura del banco de modo que la sonda de medición pase a lo largo del eje de simetría del solenoide y el sensor Hall esté en el medio de las vueltas del solenoide.

2.4. Repita los pasos 1.7 – 1.11 (aquí se utiliza un solenoide en lugar de una bobina corta). Ingrese los datos respectivamente en las tablas 3 y 4. En este caso, determine la coordenada del centro del solenoide de la siguiente manera: instale el sensor Hall al inicio del solenoide y fije la coordenada del soporte. Luego mueva el soporte a lo largo de la regla a lo largo del eje del solenoide hasta que el extremo del sensor esté en el otro lado del solenoide. Fije la coordenada del soporte en esta posición. La coordenada del centro del solenoide será igual a la media aritmética de las dos coordenadas medidas.

Tabla 3 Dependencia de la inducción magnética del eje del solenoide de la distancia a su centro.

2.5. Repita los puntos 1.3 – 1.7.

2.6. Mida la dependencia de la inducción en el centro del solenoide de la corriente que pasa a través de la bobina. Ingrese los datos en la tabla 4.

Tabla 4 Dependencia de la inducción magnética en el centro del solenoide de la intensidad de la corriente en él

3. Investigación del campo magnético. conductor recto con corriente

3.1. Como objeto en estudio 5, instale un conductor recto con corriente (Fig. 9, a). Para hacer esto, conecte los cables que vienen del amperímetro y la fuente de alimentación entre sí (cortocircuite el circuito externo) y coloque el conductor directamente en el borde de la sonda 3 en el sensor 4, perpendicular a la sonda (Fig. 9, b). Para sujetar el conductor, utilice en un lado de la sonda un banco metálico de altura ajustable hecho de material no magnético y en el otro lado un soporte para las muestras de prueba (para más información se puede insertar un terminal de conductor en uno de los casquillos del soporte). fijación fiable de este conductor). Dale al conductor una forma recta.

3.2. Repita los puntos 1.3 – 1.5.

3.3. Determine la dependencia de la inducción magnética de la intensidad de la corriente en el conductor. Introduzca los datos medidos en la tabla 5.

Tabla 5 Dependencia de la inducción magnética creada. conductor recto, según la fuerza de la corriente en él

4. Determinación de parámetros de los objetos estudiados.

4.1. Determine (mida, si es necesario) y registre en la Tabla 6 los datos necesarios para los cálculos: norte a– número de vueltas de una bobina corta, R– su radio; norte– número de vueltas del solenoide, yo– su longitud, l– su inductancia (indicada en el solenoide), d– su diámetro.

Tabla 6 Parámetros de las muestras estudiadas

norte A	R	norte Con	d	yo	l

Procesando los resultados

1. Usando la fórmula (10), calcule la inducción magnética creada por una bobina corta con corriente. Ingrese los datos en las tablas 1 y 2. Con base en los datos de la tabla 1, construya una dependencia teórica y experimental de la inducción magnética en el eje de una bobina corta con respecto a la distancia z al centro de la bobina. Construir dependencias teóricas y experimentales en los mismos ejes de coordenadas.

2. Con base en los datos de la Tabla 2, construya una dependencia teórica y experimental de la inducción magnética en el centro de una bobina corta de la intensidad de la corriente en ella. Construir dependencias teóricas y experimentales en los mismos ejes de coordenadas. Calcule la intensidad del campo magnético en el centro de la bobina cuando la corriente en ella es de 5 A usando la fórmula (10).

3. Usando la fórmula (12), calcule la inducción magnética creada por el solenoide. Ingrese los datos en las tablas 3 y 4. Con base en los datos de la tabla 3, construya una dependencia teórica y experimental de la inducción magnética en el eje del solenoide con la distancia z a su centro. Construir dependencias teóricas y experimentales en los mismos ejes de coordenadas.

4. Con base en los datos de la Tabla 4, construya una dependencia teórica y experimental de la inducción magnética en el centro del solenoide de la intensidad de la corriente en él. Construir dependencias teóricas y experimentales en los mismos ejes de coordenadas. Calcule la intensidad del campo magnético en el centro del solenoide cuando la corriente en él es de 5 A.

5. Con base en los datos de la Tabla 5, construya una dependencia experimental de la inducción magnética creada por el conductor de la intensidad de la corriente en él.

6. Según la fórmula (5), determine la distancia más corta. r o desde el sensor hasta el conductor que transporta corriente (esta distancia está determinada por el espesor del aislamiento del conductor y el espesor del aislamiento del sensor en la sonda). Ingrese los resultados del cálculo en la tabla 5. Calcule el valor medio aritmético r o, comparar con un valor observado visualmente.

7. Calcule la inductancia del solenoide. l. Ingrese los resultados del cálculo en la tabla 4. Compare el valor promedio resultante l con un valor de inductancia fijo en la Tabla 6. Para calcular, use la fórmula, donde Y– enlace de flujo, Y = N con BS, Dónde EN– inducción magnética en el solenoide (según Tabla 4), S=p d 2/4 – área de la sección transversal del solenoide.

Preguntas de control

1. ¿Qué es la ley de Biot-Savart-Laplace y cómo aplicarla al calcular los campos magnéticos de los conductores portadores de corriente?

2. Cómo se determina la dirección del vector h en la ley Biot-Savart-Laplace?

3. ¿Cómo se interconectan los vectores de inducción magnética? B y tensión h¿entre ellos mismos? ¿Cuáles son sus unidades de medida?

4. ¿Cómo se utiliza la ley de Biot-Savart-Laplace para calcular los campos magnéticos?

5. ¿Cómo se mide el campo magnético en este trabajo? ¿En qué fenómeno físico se basa el principio de medición del campo magnético?

6. Definir inductancia, flujo magnético y enlace de flujo. Especifique las unidades de medida para estas cantidades.

bibliografía

literatura educativa

1. Kalashnikov N.P. Fundamentos de la Física. M.: Avutarda, 2004. T. 1

2. Savelyev I.V.. Curso de física. M.: Nauka, 1998. T.2.

3. Detlaf A.A.,Yavorsky B.M. Curso de física. METRO.: Escuela de posgrado, 2000.

4. Irodov, es decir. Electromagnetismo. M.: Binom, 2006.

5. Yavorsky B.M.,Detlaf A.A. Manual de Física. M.: Nauka, 1998.

¿Qué quieres decir con la palabra "carrete"? Bueno... esto probablemente sea una especie de "higo" en el que hay hilos, hilo de pescar, cuerda, ¡lo que sea! Una bobina inductora es exactamente lo mismo, pero en lugar de un hilo, hilo de pescar o cualquier otra cosa, allí se enrolla un alambre de cobre común aislado.

El aislamiento puede estar hecho de barniz transparente, aislamiento de PVC o incluso tela. El truco aquí es que aunque los cables del inductor estén muy cerca uno del otro, todavía aislados unos de otros. Si enrolla bobinas inductoras con sus propias manos, ¡bajo ninguna circunstancia piense en utilizar alambre de cobre desnudo común!

Inductancia

Cualquier inductor tiene inductancia. La inductancia de la bobina se mide en Enrique(Gn), indicado por una letra l y se mide usando un medidor LC.

¿Qué es la inductancia? Si una corriente eléctrica pasa a través de un cable, se creará un campo magnético a su alrededor:

Dónde

B – campo magnético, Wb

I -

Tomemos este cable, enrollémoslo en espiral y apliquemos voltaje a sus extremos.

Y obtenemos esta imagen con líneas de fuerza magnéticas:

A grandes rasgos, cuantas más líneas de campo magnético atraviesen el área de este solenoide, en nuestro caso el área del cilindro, mayor será el flujo magnético. (F). Dado que una corriente eléctrica fluye a través de la bobina, significa que a través de ella pasa una corriente con la intensidad actual (I), y el coeficiente entre el flujo magnético y la intensidad de la corriente se llama inductancia y se calcula mediante la fórmula:

Desde un punto de vista científico, la inductancia es la capacidad de extraer energía de una fuente de corriente eléctrica y almacenarla en forma de campo magnético. Si la corriente en la bobina aumenta, el campo magnético alrededor de la bobina se expande y si la corriente disminuye, el campo magnético se contrae.

Autoinducción

El inductor también tiene una muy propiedad interesante. Cuando se aplica un voltaje constante a la bobina, aparece un voltaje opuesto en la bobina durante un corto período de tiempo.

Este voltaje opuesto se llama Fem autoinducida. Esto depende del valor de inductancia de la bobina. Por lo tanto, en el momento en que se aplica el voltaje a la bobina, la corriente cambia gradualmente su valor de 0 a un cierto valor en una fracción de segundo, porque el voltaje, en el momento en que se aplica la corriente eléctrica, también cambia su valor de cero a un valor estable. Según la ley de Ohm:

Dónde

I– intensidad de corriente en la bobina, A

Ud.– voltaje en la bobina, V

R– resistencia de la bobina, ohmios

Como podemos ver en la fórmula, el voltaje cambia de cero al voltaje suministrado a la bobina, por lo tanto, la corriente también cambiará de cero a algún valor. La resistencia de la bobina para CC también es constante.

Y el segundo fenómeno en el inductor es que si abrimos el circuito entre el inductor y la fuente de corriente, nuestra fem de autoinducción se sumará al voltaje que ya hemos aplicado a la bobina.

Es decir, tan pronto como rompamos el circuito, el voltaje en la bobina en ese momento puede ser muchas veces mayor que antes de que se rompiera el circuito, y la intensidad de la corriente en el circuito de la bobina disminuirá silenciosamente, ya que la autoinducción La fem mantendrá el voltaje decreciente.

Saquemos las primeras conclusiones sobre el funcionamiento del inductor cuando se le suministra corriente continua. Cuando se suministra corriente eléctrica a la bobina, la intensidad de la corriente aumentará gradualmente, y cuando se retira la corriente eléctrica de la bobina, la intensidad de la corriente disminuirá suavemente hasta cero. En resumen, la intensidad de la corriente en la bobina no puede cambiar instantáneamente.

Tipos de inductores

Los inductores se dividen principalmente en dos clases: con núcleo magnético y no magnético. A continuación, en la foto, se muestra una bobina con un núcleo no magnético.

¿Pero dónde está su núcleo? El aire es un núcleo no magnético :-). Estas bobinas también pueden enrollarse en algunos cilindros. Tubo de papel. Las bobinas de inductancia con núcleo no magnético se utilizan cuando la inductancia no supera los 5 milihenrios.

Y aquí están los inductores con núcleo:

Se utilizan principalmente núcleos de ferrita y placas de hierro. Los núcleos aumentan significativamente la inductancia de las bobinas. Los núcleos en forma de anillo (toroidales) permiten obtener una inductancia mayor que los núcleos de cilindros.

Para bobinas de inductancia media se utilizan núcleos de ferrita:

Las bobinas con alta inductancia se fabrican como un transformador con núcleo de hierro, pero con un devanado, a diferencia de un transformador.

Estranguladores

También hay clase especial inductores. Estos son los llamados. Un estrangulador es un inductor cuyo trabajo es crear una gran resistencia en el circuito a corriente alterna para suprimir corrientes de alta frecuencia.

La corriente continua pasa por el inductor sin problemas. Puedes leer por qué sucede esto en este artículo. Normalmente, los aceleradores se conectan en los circuitos de alimentación de los dispositivos amplificadores. Los choques están diseñados para proteger las fuentes de alimentación de señales de alta frecuencia (señales de RF). En bajas frecuencias (LF) se utilizan en circuitos de alimentación y suelen tener núcleos de metal o ferrita. A continuación, en la foto, se muestran los estranguladores de potencia:

También existe otro tipo especial de estranguladores: este. Consta de dos inductores contrabobinados. Debido al contrabobinado y la inducción mutua, es más eficiente. Los chokes gemelos se utilizan ampliamente como filtros de entrada para fuentes de alimentación, así como en tecnología de audio.

Experimentos con una bobina.

¿De qué factores depende la inductancia de la bobina? Hagamos algunos experimentos. Enrollé una bobina con un núcleo no magnético. Su inductancia es tan pequeña que el medidor LC me marca cero.

Tiene un núcleo de ferrita.

Empiezo a insertar la bobina en el núcleo hasta el borde.

El medidor LC marca 21 microhenrios.

Inserto la bobina en el medio de la ferrita.

35 microhenrios. Ya mejor.

Continúo insertando la bobina en el borde derecho de la ferrita.

20 microhenrios. Concluimos La mayor inductancia de una ferrita cilíndrica se produce en su centro. Por lo tanto, si enrolla en un cilindro, intente hacerlo en el medio de la ferrita. Esta propiedad se utiliza para cambiar suavemente la inductancia en inductores variables:

Dónde

1 – este es el marco de la bobina

2 – estas son las vueltas de la bobina

3 – núcleo, que tiene una ranura en la parte superior para un destornillador pequeño. Al atornillar o desenroscar el núcleo, cambiamos la inductancia de la bobina.

¡La inductancia ha llegado a ser de casi 50 microhenrios!

Intentemos enderezar los giros a lo largo de la ferrita.

13 microhenrios. Concluimos: Para obtener la máxima inductancia, la bobina debe enrollarse "vuelta a vuelta".

Reduzcamos las vueltas de la bobina a la mitad. Había 24 órbitas, ahora hay 12.

Inductancia muy baja. Reduje el número de vueltas 2 veces, la inductancia disminuyó 10 veces. Conclusión: cuanto menor es el número de vueltas, menor es la inductancia y viceversa. La inductancia no cambia linealmente entre vueltas.

Experimentemos con un anillo de ferrita.

Medimos la inductancia

15 microhenrios

Alejemos las vueltas de la bobina una de la otra.

midamos de nuevo

Mmmm, también 15 microhenrios. Concluimos: La distancia entre espiras no influye en un inductor toroidal.

Hagamos más vueltas. Eran 3 turnos, ahora son 9.

Medimos

¡Guau! ¡Aumenté el número de vueltas 3 veces y la inductancia aumentó 12 veces! Conclusión: La inductancia no cambia linealmente entre vueltas.

Si crees en las fórmulas para calcular las inductancias, la inductancia depende de las “vueltas al cuadrado”. No publicaré estas fórmulas aquí porque no veo la necesidad. Solo diré que la inductancia también depende de parámetros como el núcleo (de qué material está hecho), el área sección transversal núcleo, longitud de la bobina.

Designación en diagramas.

Conexión en serie y paralelo de bobinas.

En conexión en serie de inductores, su inductancia total será igual a la suma de las inductancias.

Y cuando coneccion paralela obtenemos esto:

Al conectar inductancias, se debe hacer lo siguiente: La regla es que deben estar espaciados espacialmente en el tablero. Esto se debe a que cuando ubicación cercana entre sí, sus campos magnéticos se influirán entre sí y, por tanto, las lecturas de las inductancias serán incorrectas. No coloque dos o más bobinas toroidales en un eje de hierro. Esto puede resultar en lecturas incorrectas de inductancia total.

Resumen

El inductor juega un papel muy importante en la electrónica, especialmente en los equipos transceptores. También se construyen varios tipos de equipos de radio electrónicos sobre bobinas inductoras y, en ingeniería eléctrica, también se utilizan como limitador de sobretensión.

Los chicos de Soldering Iron hicieron un vídeo muy bueno sobre un inductor. Definitivamente recomiendo ver:

Prueba de física Campo magnético de una bobina con corriente, Electroimanes para alumnos de 8vo grado con respuestas. La prueba incluye 11 preguntas de opción múltiple.

1. La bobina con corriente es

1) vueltas de cable incluidas en un circuito eléctrico
2) un dispositivo que consta de vueltas de cable conectadas a un circuito eléctrico
3) un marco en forma de bobina en el que se enrolla un cable, conectado a terminales conectados a una fuente de corriente

2. ¿Cómo se ubica una bobina con corriente, suspendida de conductores flexibles y capaz de girar libremente en un plano horizontal?

1) Arbitrariamente, es decir. en cualquier dirección
2) Perpendicular a la dirección norte-sur
3) Como una brújula: su eje se dirige hacia los polos sur y norte de la Tierra.

3. ¿Qué polos tiene una bobina portadora de corriente? ¿Dónde están ubicados?

1) Norte y Sur; en los extremos de la bobina
2) Norte y Sur; en medio del carrete
3) occidental y oriental; en los extremos de la bobina

4. ¿Cuál es la forma de las líneas del campo magnético de una bobina portadora de corriente? ¿Cuál es su dirección?

1) Curvas que cubren el exterior de la bobina; del polo norte al sur
2) Curvas cerradas que cubren todas las espiras de la bobina y pasan por sus orificios; del polo norte al sur
3) Curvas cerradas que pasan por dentro y por fuera de la bobina; del polo sur al norte

5. ¿Qué determina la acción magnética de una bobina portadora de corriente?

1) Del número de vueltas, corriente y voltaje en sus extremos.
2) Sobre la intensidad de la corriente, la resistencia del cable y la presencia o ausencia de un núcleo de hierro dentro de la bobina.
3) Sobre el número de vueltas, la intensidad de la corriente y la presencia o ausencia de un núcleo de hierro.

6. en los diagramas signos convencionales Se muestran bobinas que se diferencian entre sí sólo en el número de vueltas. ¿Cuál de ellos tendrá el menor efecto magnético en fuerzas iguales actual en ellos?

1) №1
2) №2
3) №3

7. La corriente en la bobina se redujo. ¿Cómo cambió su acción magnética?

1) aumentado
2) Disminuido
3) No ha cambiado

8. Un electroimán es

1) bobina con núcleo de hierro en el interior
2) cualquier bobina con corriente
3) una bobina en la que se puede cambiar la corriente

9. ¿Qué dispositivo debe incluirse en el circuito del electroimán para poder regular su acción magnética?

1) Galvanómetro
2) amperímetro
3) reóstato

10. Un electroimán conectado a un circuito formaba los polos indicados en la figura, hacia los cuales eran atraídos los clavos de hierro. ¿Qué hay que hacer para que tenga el polo norte a su izquierda y el polo sur a su derecha? ¿Se sentirán atraídos los claveles hacia los polos después de esto?

1) Cambiar la dirección de la corriente eléctrica; Sí
2) Cambiar la dirección de la corriente eléctrica; No
3) Cambiar el voltaje en el circuito; Sí

11. ¿Qué acción se debe realizar para que el electroimán deje de atraer cuerpos de hierro?

1) Cambiar la dirección de la corriente.
2) Abrir el circuito eléctrico.
3) Reducir la corriente

Respuestas al examen de física Campo magnético de una bobina con corriente, Electroimanes
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Si en el espacio alrededor de lo inmóvil cargas eléctricas Si hay un campo electrostático, entonces en el espacio alrededor de cargas en movimiento (así como alrededor de campos eléctricos que varían en el tiempo, como sugirió originalmente Maxwell) existe. Esto es fácil de observar experimentalmente.

Es gracias al campo magnético que interactúan las corrientes eléctricas entre sí, así como los imanes permanentes y las corrientes con imanes. En comparación con la interacción eléctrica, la interacción magnética es mucho más fuerte. Esta interacción fue estudiada una vez por André-Marie Ampère.

En física, la característica de un campo magnético es B, y cuanto mayor es, más fuerte es el campo magnético. La inducción magnética B es una cantidad vectorial, su dirección coincide con la dirección de la fuerza que actúa sobre el polo norte de una aguja magnética convencional colocada en algún punto del campo magnético; el campo magnético orientará la aguja magnética en la dirección del vector B. , es decir, en la dirección del campo magnético.

El vector B en cada punto de la línea de inducción magnética se dirige tangencialmente a él. Es decir, la inducción B caracteriza el efecto de fuerza del campo magnético sobre la corriente. Un papel similar lo desempeña la intensidad E del campo eléctrico, que caracteriza el efecto de fuerza del campo eléctrico sobre la carga.

El experimento más simple con limaduras de hierro permite demostrar claramente el fenómeno de la acción de un campo magnético sobre un objeto magnetizado, ya que en un campo magnético constante se magnetizan pequeños trozos de ferroimán (tales piezas son limaduras de hierro) a lo largo del campo. , agujas magnéticas, como pequeñas agujas de brújula.

Si toma un conductor de cobre vertical y lo pasa a través de un agujero en una hoja de papel horizontal (o plexiglás o madera contrachapada), y luego vierte limaduras de metal sobre la hoja, la agita un poco y luego pasa corriente continua a través del conductor, es fácil ver cómo el aserrín se alineará en forma de vórtice en círculos alrededor del conductor, en un plano perpendicular a la corriente en él.

Estos círculos hechos de aserrín serán una imagen simbólica de las líneas de inducción magnética B del campo magnético de un conductor por el que circula corriente. El centro de los círculos, en este experimento, estará ubicado exactamente en el centro, a lo largo del eje del conductor con corriente.

La dirección de los vectores de inducción magnética B de un conductor que transporta corriente es fácil de determinar mediante la regla del tornillo derecho: cuando el eje del tornillo avanza en la dirección de la corriente en el conductor, la dirección de rotación del tornillo o el mango del gimlet (enroscamos o desenroscamos el tornillo) indicará la dirección del campo magnético alrededor de la corriente.

¿Por qué se aplica la regla de Gimlet? Dado que la operación del rotor (denotada en la teoría de campos por rot), utilizada en las dos ecuaciones de Maxwell, puede escribirse formalmente como un producto vectorial (con el operador nabla), y lo más importante, porque el rotor de un campo vectorial puede compararse (representa una analogía) con la velocidad angular de rotación del líquido ideal (como lo imaginó el propio Maxwell), cuyo campo de velocidad de flujo representa un campo vectorial dado, se pueden usar para el rotor las mismas formulaciones de la regla que se describen para la velocidad angular.

Por lo tanto, si gira la barrena en la dirección del vórtice del campo vectorial, se girará en la dirección del vector del rotor de este campo.

Como puedes ver, a diferencia de las líneas del campo electrostático, que están abiertas en el espacio, las líneas de inducción magnética que rodean la corriente eléctrica están cerradas. Si las líneas de intensidad eléctrica E comienzan con cargas positivas y terminan con cargas negativas, entonces las líneas de inducción magnética B simplemente se cierran alrededor de la corriente que las genera.

Ahora compliquemos el experimento. En lugar de un conductor recto con corriente, considere una bobina con corriente. Supongamos que nos conviene colocar dicho contorno perpendicular al plano del dibujo, con la corriente dirigida hacia nosotros por la izquierda y lejos de nosotros por la derecha. Si ahora coloca una brújula con una aguja magnética dentro de la bobina con corriente, entonces la aguja magnética indicará la dirección de las líneas de inducción magnética: se dirigirán a lo largo del eje de la bobina.

¿Por qué? Porque los lados opuestos del plano de la bobina serán similares a los polos de la aguja magnética. De donde vienen las líneas B es el polo norte magnético, por donde entran... Polo Sur. Esto es fácil de entender si primero consideramos un conductor con corriente y su campo magnético, y luego simplemente lo enrollamos formando un anillo.

Para determinar la dirección de la inducción magnética de una bobina con corriente, también se utiliza la regla del gimlet o la regla del tornillo derecho. Coloque la punta de la barrena en el centro de la bobina y comience a girarla en el sentido de las agujas del reloj. El movimiento hacia adelante de la barrena coincidirá en dirección con el vector de inducción magnética B en el centro de la bobina.

Obviamente, la dirección del campo magnético de la corriente está relacionada con la dirección de la corriente en el conductor, ya sea un conductor recto o una bobina.

Generalmente se acepta que el lado de la bobina o espira con corriente por donde salen las líneas de inducción magnética B (la dirección del vector B es hacia afuera) es el polo norte magnético, y por donde entran las líneas (el vector B se dirige hacia adentro ) es el polo sur magnético.

Si muchas vueltas con corriente forman una bobina larga: un solenoide (la longitud de la bobina es muchas veces mayor que su diámetro), entonces el campo magnético dentro de ella es uniforme, es decir, las líneas de inducción magnética B son paralelas entre sí y tienen la misma densidad en toda la longitud de la bobina. Por cierto, el campo magnético de un imán permanente es similar desde el exterior al campo magnético de una bobina con corriente.

Para una bobina con corriente I, longitud l, con número de vueltas N, la inducción magnética en el vacío será numéricamente igual a:

Entonces, el campo magnético dentro de la bobina con corriente es uniforme y se dirige de sur a Polo Norte(¡dentro de la bobina!) La inducción magnética dentro de la bobina es proporcional en magnitud al número de amperios-vueltas por unidad de longitud de la bobina con corriente.