चुंबकीय क्षेत्र की ताकत। चुम्बकीय बल

तार या तार के चारों ओर हमेशा विद्युत प्रवाह होता है चुंबकीय क्षेत्र... एक स्थायी चुंबक का चुंबकीय क्षेत्र परमाणु में उनकी कक्षाओं में इलेक्ट्रॉनों की गति के कारण होता है।

एक चुंबकीय क्षेत्र की विशेषता इसकी ताकत से होती है। चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति एच यांत्रिक शक्ति के समान है। यह एक सदिश राशि है, अर्थात इसमें परिमाण और दिशा होती है।

चुंबकीय क्षेत्र, यानी चुंबक के चारों ओर का स्थान, चुंबकीय रेखाओं से भरे हुए के रूप में दर्शाया जा सकता है, जो चुंबक के उत्तरी ध्रुव से निकलकर दक्षिणी ध्रुव में प्रवेश करने वाली मानी जाती हैं (चित्र 1)। चुंबकीय रेखा की स्पर्श रेखाएँ चुंबकीय क्षेत्र की प्रबलता की दिशा दर्शाती हैं।

चुंबकीय क्षेत्र वहां अधिक मजबूत होता है जहां चुंबकीय रेखाएं सघन होती हैं (चुंबक के ध्रुवों पर या करंट ले जाने वाली कुंडली के अंदर)।

जितना अधिक वर्तमान I और कॉइल के घुमावों की संख्या ω, तार के पास (या कॉइल के अंदर) चुंबकीय क्षेत्र उतना ही अधिक होगा।

अंतरिक्ष में किसी भी बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र एच की ताकत अधिक होती है, उत्पाद ∙ ω जितना अधिक होता है और चुंबकीय रेखा की लंबाई कम होती है:

एच = (मैं ∙ ω) / एल।

यह समीकरण से अनुसरण करता है कि चुंबकीय क्षेत्र की ताकत को मापने की इकाई एम्पीयर प्रति मीटर (A / m) है।

किसी दिए गए समान क्षेत्र में प्रत्येक चुंबकीय रेखा के लिए, उत्पाद H1 ∙ l1 = H2 ∙ l2 = … = H ∙ l = I ∙ ω बराबर हैं (चित्र 1)।

चावल। 1.

चुंबकीय परिपथों में उत्पाद H∙ l विद्युत परिपथों में वोल्टेज के समान होता है और इसे चुंबकीय वोल्टेज कहा जाता है, और चुंबकीय प्रेरण रेखा की पूरी लंबाई के साथ लिया जाता है जिसे चुंबकत्व बल (ns) Fm: Fm = H ∙ l = कहा जाता है मैं ∙ ω।

चुम्बकीय बल Fm को एम्पीयर में मापा जाता है, लेकिन तकनीकी व्यवहार में, एम्पीयर नाम के बजाय, एम्पीयर-टर्न नाम का उपयोग किया जाता है, जो इस बात पर जोर देता है कि Fm वर्तमान और घुमावों की संख्या के समानुपाती है।

कोर के बिना एक बेलनाकार कुंडल के लिए, जिसकी लंबाई इसके व्यास (l≫d) से बहुत अधिक है, कुंडली के अंदर चुंबकीय क्षेत्र को एकसमान माना जा सकता है, अर्थात कॉइल के पूरे आंतरिक स्थान में समान चुंबकीय क्षेत्र की ताकत H के साथ (चित्र 1)। चूँकि ऐसी कुंडली के बाहर का चुंबकीय क्षेत्र उसके अंदर की तुलना में बहुत कमजोर होता है, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की उपेक्षा की जा सकती है और गणना में यह मान लिया जाता है कि n। सी कॉइल कॉइल की लंबाई के कॉइल के अंदर फील्ड स्ट्रेंथ के उत्पाद के बराबर है।

तार और करंट कॉइल के चुंबकीय क्षेत्र की ध्रुवीयता जिम्बल नियम द्वारा निर्धारित की जाती है। यदि जिम्बल की आगे की गति धारा की दिशा के साथ मेल खाती है, तो जिम्बल हैंडल के घूमने की दिशा चुंबकीय रेखाओं की दिशा को इंगित करेगी।

इसके उदाहरण

1. 2000 फेरों वाली एक कुण्डली में 3 A की धारा प्रवाहित होती है। एन क्या है? वी। कॉइल?

Fm = I ∙ ω = 3 ∙ 2000 = 6000 A. कॉइल की चुंबकीय शक्ति 6000 एम्पीयर-टर्न है।

2. 2500 फेरों वाली एक कुण्डली में n होना चाहिए। पी. 10000 ए. इसमें से कौन सी धारा प्रवाहित होनी चाहिए?

मैं = एफएम / ω = (मैं ∙ ω) / ω = 10000/2500 = 4 ए।

3.कुंडली में धारा I = 2 A प्रवाहित होती है। n प्रदान करने के लिए कुंडली में कितने फेरे होने चाहिए। गांव 8000 ए?

ω = Fm / I = (I ∙ ω) / I = 8000/2 = 4000 घुमाव।

4. 100 घुमावों वाली 10 सेमी लंबी कुंडली के भीतर चुंबकीय क्षेत्र H = 4000 A/m की प्रबलता सुनिश्चित करना आवश्यक है। कॉइल को कितना करंट ले जाना चाहिए?

कॉइल का चुंबकीय बल Fm = H ∙ l = I ∙ ω है। इसलिए, 4000 ए / एम ∙ 0.1 मीटर = मैं ∙ 100; मैं = 400/100 = 4 ए।

5. कॉइल (सोलनॉइड) का व्यास D = 20 मिमी है, और इसकी लंबाई l = 10 सेमी है। कॉइल को तांबे के तार से d = 0.4 मिमी के व्यास के साथ लपेटा जाता है। यदि कुंडली को 4.5V पर चालू किया जाए तो कुंडली के अंदर चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति क्या है?

इन्सुलेशन की मोटाई को ध्यान में रखे बिना घुमावों की संख्या ω = l∶d = 100∶0.4 = 250 घुमाव।

लूप की लंबाई π ∙ d = 3.14 ∙ 0.02 मीटर = 0.0628 मीटर।

कुंडली की लंबाई l1 = 250 ∙ 0.0628 m = 15.7 m।

कुंडल r = ρ ∙ l1 / S = 0.0175 ∙ (4 ∙ 15.7) / (3.14 ∙ 0.16) = 2.2 ओम का सक्रिय प्रतिरोध।

वर्तमान मैं = यू / आर = 4.5 / 2.2 = 2.045 ए ≈2 ए।

कुंडल H = (I ∙ ω) / l = (2 ∙ 250) / 0.1 = 5000 A / m के अंदर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत।

6. जिस सीधे तार से I = 100 A प्रवाहित होता है, उससे 1, 2, 5 सेमी की दूरी पर चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता ज्ञात कीजिए।

आइए सूत्र H ∙ l = I ∙ ω का उपयोग करें।

सीधे तार के लिए ω = 1 और l = 2 ∙ π ∙ r,

जहां से एच = मैं / (2 ∙ π ∙ आर)।

एच1 = 100 / (2 ∙ 3.14 ∙ 0.01) = 1590 ए / एम; एच2 = 795 ए/एम; एच3 = 318 ए/एम।