كيفية زيادة قوة المجال المغناطيسي: طرق وحقائق مختلفة


في هذا المنشور ، سنركز بشكل أساسي على كيفية زيادة قوة المجال المغناطيسي.

تعتمد شدة المجال المغناطيسي على عوامل مختلفة حسب مصدر المجال المغناطيسي. إذا كان المصدر هو الملف اللولبي ، فإن قوة المجال المغناطيسي تعتمد على ثلاثة عوامل 1) عدد الدورات لكل وحدة طول ، 2) التيار 3) المادة المغناطيسية داخل القلب.

إذا كان المصدر مغناطيسًا دائمًا ، فإنه يعتمد على 1) عزم ثنائي الاقطاب، 2) المسافة من المصدر. 3) المادة التي تحيط به.

دعونا نفهم "الملف اللولبي" أولاً. ما هذا؟ وكيف يمكن تحديد شدة مجالها المغناطيسي؟

الملف اللولبي هو أحد الأجهزة المغناطيسية الشائعة المألوفة لنا.

يأتي اسم الملف اللولبي من الكلمة اليونانية "Solen" ، والتي تمثل أنبوبًا أو قناة. إنه مغناطيس اصطناعي يعمل على مبدأ الكهرومغناطيسية. عندما يمر تيار عبر موصل ، فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا دائريًا حوله. 

كيفية زيادة شدة المجال المغناطيسي للملف اللولبي

عندما يتم لف الأسلاك في شكل ملف ، فإنها تخلق قوة موحدة المجالات المغناطيسية المشابهة للشريط المغناطيس حوله. طول الملف اللولبي المثالي كبير جدًا مقارنة بقطره لتجنب تأثير الحافة.

الملف اللولبي له زي موحد المجال المغنطيسي في الداخل ومجال مغناطيسي مهمل خارجه.

تعطى شدة المجال المغناطيسي للملف اللولبي بهذه الصيغة

ب = μ0nI

أين ، μ0 هي نفاذية الفضاء الحر ،

n هو عدد الدورات لكل وحدة طول ،

أنا هو مقدار التيار الذي يمر عبره.

من المعادلة أعلاه ، يمكن الاستنتاج بسهولة أن قوة المجال المغناطيسي للملف اللولبي تعتمد بشكل أساسي على

ثلاث طرق لزيادة قوة المجال المغناطيسي

تيار

B∝I

كما نرى ، فإن التيار هو المسؤول الوحيد عن إنتاج المجال المغناطيسي داخل الملف اللولبي. من خلال زيادة كمية التيار في الملف ، يمكننا تقوية شدة المجال المغناطيسي.

عدد الدورات

بن

كل لفة (لفات) من الملف اللولبي تعتبر حلقة دائرية تحمل التيار ، وسوف تولد مجالًا مغناطيسيًا حولها. المجال المغناطيسي الناتج للملف اللولبي هو إضافة متجه للحقل المغناطيسي الذي تنتجه جميع اللفات (المنعطفات). يمكن الاستنتاج أن كلما زاد عدد الدورات لكل وحدة طول ، زادت شدة المجال المغناطيسي داخل الملف اللولبي.

المواد داخل الملف اللولبي

تستجيب المواد بشكل مختلف عند الاحتفاظ بها في مجال مغناطيسي خارجي ، وهو ما يحدث بسبب اتجاه العزم ثنائي القطب ، وهو المسؤول الوحيد عن التغيير في المجال المغناطيسي داخل المادة. خاصية المادة التي تميز استجابتها للخارج القوة المغناطيسية يعرف بالنفاذية المغناطيسية.

النفاذية المغناطيسية هي خاصية للمادة التي تُظهر قدرة المادة على السماح لخطوط المجال المغناطيسي بالمرور خلالها.

المواد المغناطيسية (مثل الحديد) عالية النفاذية المغناطيسية ، تقوية المجال المغناطيسي. ومن ثم ، عندما يتم الاحتفاظ بهذه المواد في الداخل الملف اللولبي ، وهو مغناطيسي بحد ذاته ، سوف يساهم في تدفق الملف اللولبي ، مما ينتج عنه في النهاية مجال مغناطيسي قوي داخل الملف اللولبي. 

كما نعلم ، يتم إعطاء شدة المجال المغناطيسي (B) داخل الملف اللولبي ،

ب = μ0nI

بوكر0

هنا ، μ0  هي النفاذية المغناطيسية للهواء.

لقد صادفنا بعض المغناطيسات الدائمة التي تفقد مجالها المغناطيسي أو تصبح أضعف مع مرور الوقت في حياتنا اليومية. هناك طريقتان يمكننا من خلالهما إعادة تنشيط المغناطيس الضعيف إلى المغناطيس الأقوى.

مغناطيس دائم:

هذه هي المصدر الأكثر شيوعًا للمجال المغناطيسي.

كما نعلم ، تتكون الذرات في المواد من إلكترونات ونواة ، وتدور هذه الإلكترونات حول النواة لتشكل حلقة تيار صغيرة تنتج مجالًا مغناطيسيًا. الإلكترونات والحركة المدارية والإلكترونات والذرات والدوران النووي مسؤولة أيضًا عن سبب المجال المغناطيسي في هذه المواد المغناطيسية.

طريقتان ل زيادة المجال المغناطيسي شدة المغناطيس الدائم:

عن طريق إعادة شحن المغناطيس

في بعض الأحيان ، تفقد هذه المغناطيسات بعض شحناتها ، أو لا تتم محاذاة المجالات بشكل صحيح. في هذه الحالة ، يمكننا زيادة قوة المواد المغناطيسية عن طريق الاحتكاك المستمر بالمغناطيس القوي. من خلال القيام بذلك ، يمكننا بسهولة نقل الرسوم. وسيساعد أيضًا في إعادة محاذاة المجالات المغناطيسية للمغناطيس الأضعف مما سيزيد في النهاية من قوة المجال المغناطيسي.

عن طريق التكديس معًا

يمكننا تعزيز قوة شدة المجال المغناطيسي عن طريق تكديس اثنين أو أكثر من مغناطيسين معًا. بهذه الطريقة ، سيكون للمغناطيس المكدس كثافة أكبر.

دعونا نرى بعض الأمثلة المتعلقة بالملف اللولبي.

المشكلة 1: يحتوي الملف اللولبي على 350 عدد لفات في 50 سم ويتكون من أربع طبقات. يبلغ نصف قطر الطبقة السفلية 1.4 سم. إذا كان التيار 6.0 أ ، حدد حجم كثافة التدفق المغناطيسي أ) داخل الملف اللولبي 2) خارج الملف اللولبي.

المحلول:-  

الكميات المعطاة:

L = 50 سم = 0.5 م

ص = 1.4 سم = 1.4 * 10-2 m

أنا = 6 أ

عدد الدورات لكل وحدة طول n = N / L = 1000 / 0.2 = 5000 لفة لكل متر

حجم B داخل الملف اللولبي ،

خارج الملف اللولبي ، يكون المجال المغناطيسي ضئيلًا أو صفرًا.

المشكلة 2: حدد قوة المجال المغناطيسي الذي ينتجه الملف اللولبي بطول 80 سم وعدد الدورات 360. إذا زاد عدد لفات الملف اللولبي إلى 400 ، فاحسب المجال المغناطيسي داخل الملف.

المحلول:-

الكميات المعطاة ،

N = 360

L = 80 سم = 0.8 م

ن = N / L = 360 / 0.8 = 450 دورة لكل متر

أنا = 15 أ

ب =؟

حجم يتم إعطاء داخل الملف اللولبي بواسطة ؛

إذا زاد عدد الدورات في الملف اللولبي إلى 400 ،

ن = N / L = 400 / 0.8 = 500 دورة لكل متر ؛

من هذا المثال ، من الواضح أنه كلما زاد عدد الدورات ، يزداد المجال المغناطيسي المرتبط داخل الملف اللولبي.

المشكلة 3: في المشكلة أعلاه ، يتم زيادة التيار إلى 20 أمبير. اكتشف المجال المغناطيسي داخل الملف اللولبي.

المحلول:-

الكميات المعطاة ،

N = 360

L = 80 سم = 0.8 م

ن = N / L = 360 / 0.8 = 450 دورة لكل متر

أنا = 20 أ

ب =؟

حجم يتم إعطاء داخل الملف اللولبي بواسطة ؛

المشكلة 4: يحتوي الملف اللولبي على لب من مادة النفاذية المغناطيسية 6.3 * 10-3 H / m. عدد الدورات في الملف اللولبي 1000 لكل متر. يتدفق تيار 2A عبر الملف اللولبي. ابحث عن الشدة المغناطيسية في القلب.

المحلول:-

الكميات المعطاة ،

μ = 6.3 * 10-3ح / م

ن = 1000 دورة لكل متر

أنا = 2 أ

ب =؟

حجم يتم إعطاء داخل الملف اللولبي بواسطة ؛

يزداد المجال المغناطيسي بشكل كبير عندما يتم الاحتفاظ بنواة الحديد داخل الملف اللولبي.

الأسئلة المتداولة: FAQs

ما الذي يؤثر على المجال المغناطيسي للملف اللولبي؟

تتأثر شدة المجال المغناطيسي للملف اللولبي بشكل كبير بثلاثة عوامل ؛ التيار الذي يمر عبره ، وكثافة المنعطفات ، والمواد المستخدمة كنواة.

ما الذي يميز المجال المغناطيسي للملف اللولبي؟

يشبه شكل المجال المغناطيسي للملف اللولبي قضيب مغناطيسي عندما يمر تيار كهربائي خلاله. لها مجال مغناطيسي قوي بداخلها ومجال مغناطيسي لا يكاد يذكر خارجها.

ما الفرق بين الملف اللولبي والمغناطيس الكهربائي؟

الفرق بين الملف اللولبي والمغناطيس الكهربائي ،

المغناطيس الكهربائي هو ملف لولبي ، لكن لا يلزم أن يكون الملف اللولبي مغناطيسًا كهربائيًا. الملف اللولبي هو ملف أسطواني ؛ تتكون من أسلاك حاملة للتيار (في شكل لفات أو حلقات) تنتج مجالًا مغناطيسيًا حولها. الملف اللولبي المثالي له أبعاد أطول مقارنة بقطره.

يحتوي المغناطيس الكهربائي على قلب مغناطيسي ، بينما قد لا يحتوي الملف اللولبي على قلب مغناطيسي. يعتبر الملف اللولبي نوعًا من المغناطيس الكهربائي.

ما الفرق بين المغناطيس الدائم والملف اللولبي؟

كلاهما ينتج مجالًا مغناطيسيًا حولهما ولكن كلاهما مختلف في بعض المجالات.

يقع الملف اللولبي في فئة المغناطيس المؤقت لأنه يولد فقط a المجال المغناطيسي عندما يمر التيار من خلاله ، ويكون المجال المغناطيسي الناتج عنه أكثر قوة. الميزة الكبرى هي أنه يمكننا التغيير مجالها المغناطيسي وفقًا لاحتياجاتنا. وفقًا للاسم ، تحتوي المغناطيسات الدائمة على مجال مغناطيسي دائم ، على عكس الملفات اللولبية ؛ لا يمكننا تشغيل أو إيقاف تشغيل المجال المغناطيسي. لا يمكننا تغيير شدة المجال المغناطيسي لها. 

ما هي استخدامات الملف اللولبي؟

الملفات اللولبية التي لها قلب حديدي ناعم مناسبة مغناطيسات كهربائية. لديها تطبيقات واسعة ، مثل طابعات الكمبيوتر ، وحقن الوقود ، وأقفال الأبواب.

آخر المقالات