Una forma especial de l'existència de la matèria: el camp magnètic de la Terra va contribuir a l'origen i preservació de la vida. Fragments d'aquest camp, trossos de mineral, que atrauen ferro, led electricitat al servei de la humanitat. Sense electricitat, la supervivència seria impensable.
Contingut
Què són les línies d'inducció magnètica
El camp magnètic està determinat per la força en cada punt del seu espai. Les corbes que uneixen punts de camp amb intensitats iguals en magnitud s'anomenen línies d'inducció magnètica. La intensitat del camp magnètic en un punt concret és una característica de potència, i per avaluar-la s'utilitza el vector de camp magnètic B. La seva direcció en un punt concret de la línia d'inducció magnètica es produeix tangencialment a aquest.
Si un punt de l'espai es veu afectat per diversos camps magnètics, aleshores la intensitat es determina sumant els vectors d'inducció magnètica de cada camp magnètic actuant. En aquest cas, la intensitat en un punt concret es resumeix en valor absolut, i el vector d'inducció magnètica es defineix com la suma dels vectors de tots els camps magnètics.
Malgrat que les línies d'inducció magnètica són invisibles, tenen certes propietats:
- Generalment s'accepta que les línies de camp magnètic surten al pol (N) i tornen des de (S).
- La direcció del vector d'inducció magnètica és tangencial a la recta.
- Malgrat la forma complexa, les corbes no es creuen i necessàriament es tanquen.
- El camp magnètic dins de l'imant és uniforme i la densitat de línia és màxima.
- Només una línia d'inducció magnètica passa pel punt de camp.
La direcció de les línies d'inducció magnètica dins d'un imant permanent
Històricament, en molts llocs de la Terra, la qualitat natural d'algunes pedres per atraure productes de ferro fa temps que s'ha notat. Amb el pas del temps, a l'antiga Xina, les fletxes tallades d'una determinada manera a partir de peces de mineral de ferro (mineral de ferro magnètic) es van convertir en brúixoles, mostrant la direcció cap als pols nord i sud de la Terra i permetent navegar pel terreny.
Els estudis d'aquest fenomen natural han determinat que una propietat magnètica més forta dura més temps en els aliatges de ferro. Els imants naturals més febles són els minerals que contenen níquel o cobalt. En el procés d'estudi de l'electricitat, els científics van aprendre a obtenir productes magnetitzats artificialment a partir d'aliatges que contenien ferro, níquel o cobalt.Per fer-ho, s'introduïen en un camp magnètic creat per corrent elèctric continu i, si calia, desmagnetitzats per corrent altern.
Els productes magnetitzats en condicions naturals o obtinguts artificialment tenen dos pols diferents: els llocs on es concentra més el magnetisme. Els imants interactuen entre ells mitjançant un camp magnètic de manera que els pols semblants es repel·len i els pols diferents s'atrauen. Això genera parells per a la seva orientació en l'espai de camps més forts, com el camp terrestre.
Una representació visual de la interacció d'elements poc magnetitzats i un imant fort ofereix l'experiència clàssica amb llimadures d'acer escampades sobre cartró i un imant pla a sota. Sobretot si la serradures és oblonga, es veu clarament com s'alineen al llarg de les línies del camp magnètic. En canviar la posició de l'imant sota el cartró, s'observa un canvi en la configuració de la seva imatge. L'ús de brúixoles en aquest experiment millora encara més l'efecte de la comprensió de l'estructura del camp magnètic.
Una de les qualitats de les línies de força magnètiques, descoberta per M. Faraday, suggereix que són tancades i contínues. Les línies que surten del pol nord d'un imant permanent entren al pol sud. Tanmateix, dins de l'imant no s'obren i entren des del pol sud cap al nord. El nombre de línies dins del producte és màxim, el camp magnètic és uniforme i la inducció es pot debilitar quan es desmagnetitza.
Determinació de la direcció del vector d'inducció magnètica mitjançant la regla del gimlet
A principis del segle XIX, els científics van descobrir que es crea un camp magnètic al voltant d'un conductor amb corrent que hi circula. Les línies de força resultants es comporten segons les mateixes regles que amb un imant natural.A més, la interacció del camp elèctric d'un conductor amb el corrent i el camp magnètic va servir com a base de la dinàmica electromagnètica.
Comprendre l'orientació a l'espai de les forces en camps que interactuen ens permet calcular els vectors axials:
- inducció magnètica;
- La magnitud i la direcció del corrent d'inducció;
- Velocitat angular.
Aquesta comprensió es va formular a la regla del gimlet.
Combinant el moviment de translació de la branca dreta amb la direcció del corrent en el conductor, obtenim la direcció de les línies del camp magnètic, que s'indica amb la rotació del mànec.
Al no ser una llei de la física, la regla del gimlet en enginyeria elèctrica s'utilitza per determinar no només la direcció de les línies de camp magnètic en funció del vector actual del conductor, sinó també a l'inrevés, determinant la direcció del corrent en els cables del solenoide. a causa de la rotació de les línies d'inducció magnètica.
La comprensió d'aquesta relació va permetre a Ampère fonamentar la llei dels camps rotatius, que va portar a la creació de motors elèctrics de diversos principis. Tots els equips retràctils que utilitzen inductors segueixen la regla del gimlet.
Regla de la mà dreta
La determinació de la direcció d'un corrent que es mou en un camp magnètic d'un conductor (un costat d'un bucle tancat de conductors) demostra clarament la regla de la mà dreta.
Diu que el palmell dret, girat cap al pol N (les línies de camp entren al palmell), i el polze desviat 90 graus mostra la direcció del moviment del conductor, després en un circuit tancat (bobina) el camp magnètic indueix un corrent elèctric , el vector de moviment del qual assenyalen quatre dits.
Aquesta regla demostra com van aparèixer originalment els generadors de corrent continu. Una certa força de la naturalesa (aigua, vent) va fer girar un circuit tancat de conductors en un camp magnètic, generant electricitat. Aleshores els motors, havent rebut un corrent elèctric en un camp magnètic constant, el van convertir en un moviment mecànic.
La regla de la mà dreta també és certa per als inductors. El moviment del nucli magnètic al seu interior fa que apareguin corrents d'inducció.
Si els quatre dits de la mà dreta estan alineats amb la direcció del corrent en els girs de la bobina, aleshores el polze desviat 90 graus apuntarà al pol nord.
Les regles del gimlet i la mà dreta demostren amb èxit la interacció dels camps elèctrics i magnètics. Permeten entendre el funcionament de diversos dispositius en enginyeria elèctrica per a gairebé tothom, no només per als científics.
Articles semblants:
