ตัวเหนี่ยวนำและสนามแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กบนแกนของขดลวดสั้นด้วยกระแส วิธีหาสนามแม่เหล็กของขดลวด

เพื่อให้สนามแม่เหล็กมีสมาธิในบริเวณใดพื้นที่หนึ่ง ขดลวดจึงถูกสร้างขึ้นจากเส้นลวดซึ่งมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

การเพิ่มขึ้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามทำได้โดยการเพิ่มจำนวนรอบของขดลวดและวางไว้บนแกนเหล็กซึ่งเป็นกระแสโมเลกุลซึ่งสร้างสนามของตัวเองเพิ่มสนามผลลัพธ์ของขดลวด

ข้าว. 3-11. วงแหวนคอยล์.

ขดลวดวงแหวน (รูปที่ 3-11) มีการกระจายเท่าๆ กันไปตามแกนที่ไม่ใช่แม่เหล็ก พื้นผิวที่ล้อมรอบด้วยรัศมีซึ่งตรงกับเส้นแม่เหล็กเฉลี่ยจะถูกกระแสไฟเต็มทะลุผ่าน

เนื่องจากความสมมาตร ความแรงของสนามแม่เหล็ก H ที่ทุกจุดที่วางอยู่บนเส้นแม่เหล็กเฉลี่ยจะเท่ากัน ดังนั้น ppm

ตามกฎของกระแสรวม

ดังนั้นความแรงของสนามแม่เหล็กบนเส้นแม่เหล็กเฉลี่ยที่สอดคล้องกับเส้นกึ่งกลางของขดลวดวงแหวน

และการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

เมื่อพิจารณาการเหนี่ยวนำแม่เหล็กบนเส้นกึ่งกลางด้วยความแม่นยำเพียงพอเท่ากับค่าเฉลี่ยของมัน และด้วยเหตุนี้ ฟลักซ์แม่เหล็กจึงผ่านหน้าตัดของขดลวด

สมการ (3-20) สามารถกำหนดรูปแบบของกฎของโอห์มสำหรับวงจรแม่เหล็กได้

โดยที่ Ф คือฟลักซ์แม่เหล็ก - แพทยศาสตร์บัณฑิต; - ความต้านทานของวงจรแม่เหล็ก (แกน)

สมการ (3-21) คล้ายกับสมการของกฎของโอห์มสำหรับวงจรไฟฟ้า กล่าวคือ ฟลักซ์แม่เหล็กเท่ากับอัตราส่วนของ ppm ต่อความต้านทานแม่เหล็กของวงจร

ข้าว. 3-12. ขดลวดทรงกระบอก

ขดลวดทรงกระบอก (รูปที่ 3-12) ถือได้ว่าเป็นส่วนหนึ่งของขดลวดวงแหวนที่มีรัศมีขนาดใหญ่เพียงพอและมีขดลวดอยู่ที่ส่วนหนึ่งของแกนกลางเท่านั้นซึ่งมีความยาวเท่ากับความยาวของขดลวด ความแรงของสนามแม่เหล็กและการเหนี่ยวนำแม่เหล็กบนเส้นแกนที่อยู่ตรงกลางของขดลวดทรงกระบอกถูกกำหนดโดยสูตร (3-18) และ (3-19) ซึ่งในกรณีนี้เป็นการประมาณและใช้ได้เฉพาะกับขดลวดที่มี (รูปที่ 3- 12)

แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นชุดของปรากฏการณ์ที่เกิดจากการเชื่อมต่อของกระแสไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก บางครั้งการเชื่อมต่อนี้นำไปสู่ผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ ตัวอย่างเช่น กระแสที่ไหลผ่านสายไฟฟ้าบนเรือทำให้เกิดการโก่งตัวของเข็มทิศโดยไม่จำเป็น อย่างไรก็ตาม ไฟฟ้ามักถูกใช้อย่างจงใจเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มสูง ตัวอย่างคือแม่เหล็กไฟฟ้า เราจะพูดถึงพวกเขาวันนี้

และฟลักซ์แม่เหล็ก

ความเข้มของสนามแม่เหล็กสามารถกำหนดได้จากจำนวนเส้นฟลักซ์แม่เหล็กต่อหน่วยพื้นที่ เกิดขึ้นทุกที่ที่กระแสไฟฟ้าไหล และฟลักซ์แม่เหล็กในอากาศจะเป็นสัดส่วนกับกระแสไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านลวดตรงสามารถโค้งงอเป็นขดลวดได้ ด้วยรัศมีของขดลวดที่เล็กเพียงพอ ส่งผลให้ฟลักซ์แม่เหล็กเพิ่มขึ้น ในกรณีนี้ความแรงของกระแสจะไม่เพิ่มขึ้น

ผลกระทบของความเข้มข้นของฟลักซ์แม่เหล็กสามารถเพิ่มขึ้นได้อีกโดยการเพิ่มจำนวนรอบ นั่นคือ การบิดลวดให้เป็นขด ตรงกันข้ามก็เป็นจริงเช่นกัน สนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าสามารถอ่อนลงได้โดยการลดจำนวนรอบ

ขอให้เราได้รับความสัมพันธ์ที่สำคัญ ณ จุดที่มีความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กสูงสุด (ซึ่งมีเส้นฟลักซ์ต่อหน่วยพื้นที่มากที่สุด) ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้า I จำนวนรอบของเส้นลวด n และฟลักซ์แม่เหล็ก B แสดงได้ดังนี้ In เป็นสัดส่วน ถึง B. กระแส 12 A ไหลผ่านขดลวด 3 รอบ สร้างสนามแม่เหล็กเดียวกันกับกระแส 3 A ที่ไหลผ่านขดลวด 12 รอบ นี่เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องรู้เมื่อแก้ไขปัญหาในทางปฏิบัติ

โซลินอยด์

ขดลวดพันขดลวดที่สร้างสนามแม่เหล็กเรียกว่าโซลินอยด์ ลวดพันรอบเหล็กได้ (แกนเหล็ก) ฐานที่ไม่ใช่แม่เหล็ก (เช่น แกนอากาศ) ก็เหมาะสมเช่นกัน อย่างที่คุณเห็น คุณสามารถใช้มากกว่าเหล็กเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ในแง่ของขนาดฟลักซ์ แกนที่ไม่ใช่แม่เหล็กจะเทียบเท่ากับอากาศ นั่นคือความสัมพันธ์ข้างต้นที่เชื่อมต่อกระแสจำนวนรอบและฟลักซ์ค่อนข้างแม่นยำในกรณีนี้ ดังนั้นสนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าสามารถอ่อนลงได้หากใช้หลักการนี้

การใช้เหล็กในโซลินอยด์

เหล็กใช้ทำอะไรในโซลินอยด์? การมีอยู่ของมันส่งผลต่อสนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแสไหลอยู่สองวิธี มันเพิ่มกระแสบ่อยครั้งหลายพันครั้งหรือมากกว่านั้น อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้อาจเป็นการละเมิดความสัมพันธ์ตามสัดส่วนที่สำคัญประการหนึ่ง เรากำลังพูดถึงสิ่งที่มีอยู่ระหว่างฟลักซ์แม่เหล็กกับกระแสในขดลวดที่มีแกนอากาศ

บริเวณกล้องจุลทรรศน์ในเหล็ก, โดเมน (อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นพวกมันถูกสร้างขึ้นในทิศทางเดียวภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแส เป็นผลให้เมื่อมีแกนเหล็กกระแสนี้จะสร้างฟลักซ์แม่เหล็กที่มากขึ้นต่อ หน้าตัดของหน่วยของเส้นลวด ดังนั้น ความหนาแน่นของฟลักซ์จึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก เมื่อโดเมนทั้งหมดเรียงกันในทิศทางเดียวกัน กระแสที่เพิ่มขึ้นอีก (หรือจำนวนรอบในขดลวด) จะเพิ่มความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

ตอนนี้เรามาพูดถึงการเหนี่ยวนำกันสักหน่อย นี่เป็นส่วนสำคัญของหัวข้อที่เราสนใจ

การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กของขดลวดกระแส

แม้ว่าสนามแม่เหล็กของโซลินอยด์แกนเหล็กจะแรงกว่าสนามแม่เหล็กของโซลินอยด์แกนอากาศมาก แต่ขนาดของมันถูกจำกัดโดยคุณสมบัติของเหล็ก ในทางทฤษฎีไม่มีการจำกัดขนาดที่สร้างโดยคอยล์แกนอากาศ อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปเป็นเรื่องยากและมีราคาแพงมากในการรับกระแสไฟฟ้าจำนวนมหาศาลที่จำเป็นในการสร้างสนามไฟฟ้าที่มีขนาดเทียบเคียงได้กับขนาดของโซลินอยด์แกนเหล็ก คุณไม่จำเป็นต้องไปทางนี้เสมอไป

จะเกิดอะไรขึ้นหากคุณเปลี่ยนสนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแสไหลผ่าน? การกระทำนี้สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าในลักษณะเดียวกับที่กระแสไฟฟ้าสร้างสนามแม่เหล็ก เมื่อแม่เหล็กเข้าใกล้ตัวนำ เส้นแรงแม่เหล็กที่ตัดผ่านตัวนำจะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าในตัวนำ ขั้วของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับขั้วและทิศทางการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็ก เอฟเฟกต์นี้จะแข็งแกร่งกว่าในการหมุนแต่ละครั้งมาก โดยจะเป็นสัดส่วนกับจำนวนรอบในการพัน เมื่อมีแกนเหล็ก แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำในโซลินอยด์จะเพิ่มขึ้น ด้วยวิธีนี้ ตัวนำจำเป็นต้องเคลื่อนที่สัมพันธ์กับฟลักซ์แม่เหล็ก หากตัวนำไม่ข้ามเส้นฟลักซ์แม่เหล็ก ก็จะไม่มีแรงดันไฟฟ้าเกิดขึ้น

เราจะได้รับพลังงานได้อย่างไร?

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตกระแสไฟฟ้าตามหลักการเดียวกัน โดยปกติแล้วแม่เหล็กจะหมุนระหว่างขดลวด ขนาดของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับขนาดของสนามแม่เหล็กและความเร็วของการหมุน (เป็นตัวกำหนดอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็ก) แรงดันไฟฟ้าในตัวนำเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วของฟลักซ์แม่เหล็กในนั้น

ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลายเครื่อง แม่เหล็กจะถูกแทนที่ด้วยโซลินอยด์ ในการสร้างสนามแม่เหล็กในขดลวดนำกระแสไฟฟ้านั้น โซลินอยด์จะเชื่อมต่อกับพลังงานไฟฟ้าที่กำเนิดจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในกรณีนี้จะเป็นเท่าใด มันเท่ากับผลคูณของแรงดันและกระแส ในทางกลับกัน ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสในตัวนำและฟลักซ์แม่เหล็กทำให้ฟลักซ์ที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าในสนามแม่เหล็กถูกนำมาใช้เพื่อสร้างการเคลื่อนที่ทางกล มอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องมือวัดทางไฟฟ้าบางชนิดทำงานบนหลักการนี้ อย่างไรก็ตามเพื่อสร้างการเคลื่อนไหวในตัวพวกเขาจำเป็นต้องใช้พลังงานไฟฟ้าเพิ่มเติม

สนามแม่เหล็กแรงสูง

ในปัจจุบันการใช้สามารถรับความเข้มของสนามแม่เหล็กของขดลวดกับกระแสที่ไม่เคยมีมาก่อน แม่เหล็กไฟฟ้าสามารถมีพลังมาก ในกรณีนี้กระแสจะไหลโดยไม่มีการสูญเสียเช่น ไม่ทำให้วัสดุร้อน ซึ่งช่วยให้สามารถใช้แรงดันไฟฟ้าสูงกับโซลินอยด์แกนอากาศได้ และหลีกเลี่ยงข้อจำกัดด้านความอิ่มตัว สนามแม่เหล็กอันทรงพลังของคอยล์ที่มีกระแสไฟฟ้าเปิดโอกาสที่ดีมาก แม่เหล็กไฟฟ้าและการประยุกต์เป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์หลายคนด้วยเหตุผลที่ดี ท้ายที่สุดแล้ว สนามแม่เหล็กแรงสามารถใช้เพื่อเคลื่อนที่ด้วยแม่เหล็กลอยและสร้างมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภทใหม่ มีความสามารถด้านพลังงานสูงด้วยต้นทุนที่ต่ำ

พลังงานของสนามแม่เหล็กของขดลวดปัจจุบันถูกใช้อย่างแข็งขันโดยมนุษยชาติ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมานานหลายปี โดยเฉพาะบนทางรถไฟ ตอนนี้เราจะพูดถึงวิธีการใช้เส้นสนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของรถไฟ

แม่เหล็กบนทางรถไฟ

โดยปกติแล้วทางรถไฟจะใช้ระบบที่แม่เหล็กไฟฟ้าและแม่เหล็กถาวรประกอบกันเพื่อความปลอดภัยที่มากขึ้น ระบบเหล่านี้ทำงานอย่างไร? อันที่แข็งแรงจะติดไว้ใกล้กับรางในระยะหนึ่งจากสัญญาณไฟจราจร ขณะที่รถไฟเคลื่อนผ่านแม่เหล็ก แกนของแม่เหล็กถาวรแบบแบนในห้องคนขับจะหมุนเป็นมุมเล็กๆ หลังจากนั้นแม่เหล็กจะยังคงอยู่ในตำแหน่งใหม่

การควบคุมการจราจรบนทางรถไฟ

การเคลื่อนที่ของแม่เหล็กแบนจะทำให้เกิดเสียงระฆังหรือไซเรน จากนั้นสิ่งต่อไปนี้จะเกิดขึ้น หลังจากนั้นไม่กี่วินาที ห้องคนขับจะเคลื่อนผ่านแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเชื่อมต่อกับสัญญาณไฟจราจร หากเขาให้ไฟเขียวแก่รถไฟ แม่เหล็กไฟฟ้าจะมีพลังงานและแกนของแม่เหล็กถาวรในรถจะหมุนไปยังตำแหน่งเดิม และจะปิดสัญญาณในห้องโดยสาร เมื่อสัญญาณไฟจราจรเป็นสีแดงหรือสีเหลือง แม่เหล็กไฟฟ้าจะดับลง และหลังจากนั้นครู่หนึ่ง ระบบเบรกก็จะทำงานโดยอัตโนมัติ เว้นแต่คนขับจะลืมทำสิ่งนี้ วงจรเบรก (รวมถึงสัญญาณเสียง) เชื่อมต่อกับเครือข่ายตั้งแต่วินาทีแรกที่หมุนแกนแม่เหล็ก หากแม่เหล็กกลับสู่ตำแหน่งเดิมระหว่างการหน่วงเวลา เบรกจะไม่ทำงาน

สร้างสนามแม่เหล็กรอบๆ ตัวมันเอง คนๆ หนึ่งจะไม่ใช่ตัวเขาเองถ้าเขาไม่รู้ว่าจะใช้คุณสมบัติอันมหัศจรรย์ของกระแสน้ำได้อย่างไร จากปรากฏการณ์นี้ มนุษย์ได้สร้างแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นมา

การใช้งานของพวกเขาแพร่หลายและแพร่หลายมากในโลกสมัยใหม่ แม่เหล็กไฟฟ้ามีความโดดเด่นเนื่องจากสามารถเปิดและปิดได้ตามต้องการ แตกต่างจากแม่เหล็กถาวร และความแรงของสนามแม่เหล็กรอบตัวสามารถเปลี่ยนแปลงได้ คุณสมบัติทางแม่เหล็กของกระแสที่ใช้เป็นอย่างไร? แม่เหล็กไฟฟ้าถูกสร้างและใช้งานอย่างไร?

สนามแม่เหล็กของขดลวดกระแส

จากการทดลองพบว่าสนามแม่เหล็กรอบตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าสามารถเสริมกำลังได้หากขดลวดเป็นรูปเกลียว มันกลายเป็นขดลวดชนิดหนึ่ง สนามแม่เหล็กของขดลวดดังกล่าวมีค่ามากกว่าสนามแม่เหล็กของตัวนำเดี่ยวมาก

นอกจากนี้ เส้นสนามแม่เหล็กของขดลวดนำกระแสยังอยู่ในลักษณะเดียวกันกับเส้นสนามแม่เหล็กรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าทั่วไป ขดลวดมีสองขั้วและมีเส้นแม่เหล็กแยกส่วนโค้งไปตามขดลวด แม่เหล็กดังกล่าวสามารถเปิดและปิดได้ตลอดเวลาตามลำดับโดยเปิดและปิดกระแสในสายขดลวด

วิธีมีอิทธิพลต่อแรงแม่เหล็กของขดลวด

อย่างไรก็ตามปรากฎว่าคอยล์ปัจจุบันมีคุณสมบัติที่น่าทึ่งอื่น ๆ ยิ่งขดลวดมีการหมุนมากเท่าใด สนามแม่เหล็กก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น สิ่งนี้ทำให้คุณสามารถรวบรวมแม่เหล็กที่มีความแข็งแกร่งต่างกันได้ อย่างไรก็ตาม มีวิธีที่ง่ายกว่าในการมีอิทธิพลต่อขนาดของสนามแม่เหล็ก

ดังนั้นเมื่อกระแสไฟฟ้าในขดลวดเพิ่มขึ้น ความแรงของสนามแม่เหล็กจะเพิ่มขึ้น และในทางกลับกัน เมื่อกระแสไฟฟ้าลดลง สนามแม่เหล็กก็จะอ่อนลง นั่นคือด้วยการเชื่อมต่อที่เรียบง่ายของลิโน่เราจึงได้แม่เหล็กที่ปรับได้

สนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างมีนัยสำคัญโดยการนำแท่งเหล็กเข้าไปภายในขดลวด มันเรียกว่าแกนกลาง การใช้แกนช่วยให้คุณสร้างแม่เหล็กที่ทรงพลังมากได้ ตัวอย่างเช่นในการผลิตพวกเขาใช้แม่เหล็กที่สามารถยกและรองรับน้ำหนักได้หลายสิบตัน นี่คือความสำเร็จดังต่อไปนี้

แกนกลางงอเป็นรูปส่วนโค้งและมีขดลวดสองเส้นติดอยู่ที่ปลายทั้งสองข้างซึ่งกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ขดลวดเชื่อมต่อกับสาย 4e เพื่อให้ขั้วตรงกัน แกนกลางช่วยเพิ่มสนามแม่เหล็ก จากด้านล่างจะมีการติดตั้งแผ่นที่มีตะขอเข้ากับโครงสร้างนี้ซึ่งโหลดจะถูกระงับ อุปกรณ์ดังกล่าวใช้ในโรงงานและท่าเรือเพื่อขนย้ายสิ่งของที่มีน้ำหนักมาก ตุ้มน้ำหนักเหล่านี้เชื่อมต่อและตัดการเชื่อมต่อได้ง่ายเมื่อเปิดและปิดกระแสในคอยล์

แม่เหล็กไฟฟ้าและการประยุกต์

แม่เหล็กไฟฟ้าถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายจนเป็นเรื่องยากที่จะตั้งชื่ออุปกรณ์ไฟฟ้าเครื่องกลที่ไม่ได้ใช้งาน ประตูทางเข้าถูกยึดด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า

มอเตอร์ไฟฟ้าในอุปกรณ์หลากหลายชนิดจะแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลโดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้า เสียงในลำโพงถูกสร้างขึ้นโดยใช้แม่เหล็ก และนี่ไม่ใช่รายการทั้งหมด สิ่งอำนวยความสะดวกมากมายของชีวิตสมัยใหม่เกิดจากการใช้แม่เหล็กไฟฟ้า

หากตัวนำตรงถูกม้วนเป็นวงกลม ก็สามารถศึกษาสนามแม่เหล็กของกระแสวงกลมได้
เรามาทำการทดลองกัน (1) เราจะส่งลวดเป็นรูปวงกลมผ่านกระดาษแข็ง ลองวางลูกศรแม่เหล็กอิสระหลายๆ ลูกลงบนพื้นผิวของกระดาษแข็งตามจุดต่างๆ ลองเปิดกระแสไฟดูว่าลูกศรแม่เหล็กที่อยู่ตรงกลางคอยล์แสดงทิศทางเดียวกัน และด้านนอกคอยล์ทั้งสองด้านไปในทิศทางอื่น
ตอนนี้เรามาทำการทดลองซ้ำ (2) การเปลี่ยนขั้ว และทิศทางของกระแสน้ำ เราจะเห็นว่าลูกศรแม่เหล็กเปลี่ยนทิศทางทั่วทั้งพื้นผิวของกระดาษแข็ง 180 องศา
ให้เราสรุป: เส้นแม่เหล็กของกระแสวงกลมยังขึ้นอยู่กับทิศทางของกระแสในตัวนำด้วย
เรามาทำการทดลองกัน 3. นำลูกศรแม่เหล็กออก เปิดกระแสไฟฟ้า แล้วค่อยๆ เทตะไบเหล็กเล็กๆ ลงบนพื้นผิวกระดาษแข็งทั้งหมด เราได้ภาพเส้นแรงแม่เหล็ก ซึ่งเรียกว่า "สเปกตรัมของสนามแม่เหล็ก" ของกระแสวงกลม” ในกรณีนี้ เราจะกำหนดทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็กได้อย่างไร? เราใช้กฎสว่านอีกครั้ง แต่ใช้กับกระแสวงกลม หากทิศทางการหมุนของด้ามจับของสว่านรวมกับทิศทางของกระแสในตัวนำแบบวงกลม ทิศทางของการเคลื่อนที่ในการแปลของสว่านจะตรงกับทิศทางของเส้นแรงแม่เหล็ก
ลองพิจารณาหลายกรณี
1. ระนาบของขดลวดอยู่ในระนาบของแผ่นกระแสไฟฟ้าตามขดลวดจะไหลตามเข็มนาฬิกา โดยการหมุนคอยล์ตามเข็มนาฬิกา เราจะพบว่าเส้นแรงแม่เหล็กที่อยู่ตรงกลางคอยล์นั้นพุ่งเข้าไปในคอยล์ “ห่างจากเรา” โดยทั่วไปจะระบุด้วยเครื่องหมาย "+" (บวก) เหล่านั้น. เราใส่ "+" ไว้ตรงกลางคอยล์
2. ระนาบของขดลวดอยู่ในระนาบของแผ่นกระแสไฟฟ้าตามขดลวดจะไหลทวนเข็มนาฬิกา โดยการหมุนขดลวดทวนเข็มนาฬิกา เราจะพบว่าเส้นแรงแม่เหล็กออกมาจากศูนย์กลางของขดลวด “มาหาเรา” โดยทั่วไปจะระบุด้วย "∙" (จุด) เหล่านั้น. ที่จุดกึ่งกลางของเทิร์นเราต้องใส่จุด (“∙”)
ถ้าตัวนำตรงพันรอบกระบอกสูบ คุณจะได้ขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าหรือโซลินอยด์
เรามาทำการทดลองกัน (4.) การทดลองใช้วงจรเดียวกัน ตอนนี้มีเพียงลวดเท่านั้นที่ถูกส่งผ่านกระดาษแข็งในรูปของขดลวด วางเข็มแม่เหล็กอิสระหลายๆ เข็มไว้บนระนาบของกระดาษแข็งตามจุดต่างๆ: ที่ปลายทั้งสองข้างของขดลวด ด้านในขดลวด และด้านนอกทั้งสองด้าน ให้วางขดลวดในแนวนอน (จากซ้ายไปขวา) ลองเปิดวงจรแล้วพบว่าลูกศรแม่เหล็กที่อยู่ตามแนวแกนของขดลวดแสดงทิศทางเดียว เราสังเกตว่าที่ด้านขวาสุดของขดลวด ลูกศรแสดงว่าเส้นแรงเข้าสู่ขดลวดซึ่งหมายความว่านี่คือ "ขั้วใต้" (S) และทางด้านซ้าย ลูกศรแม่เหล็กแสดงว่าพวกมันออกมา นี่คือ “ขั้วโลกเหนือ” (N) ที่ด้านนอกของขดลวด เข็มแม่เหล็กจะมีทิศทางตรงกันข้ามเมื่อเปรียบเทียบกับทิศทางภายในขดลวด
เรามาทำการทดลองกัน (5) ในวงจรเดียวกันให้เปลี่ยนทิศทางของกระแส เราจะพบว่าทิศทางของเข็มแม่เหล็กทั้งหมดเปลี่ยนไป หมุนได้ 180 องศา สรุปได้ว่า: ทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็กขึ้นอยู่กับทิศทางของกระแสไปตามการหมุนของขดลวด
เรามาทำการทดลองกัน (6) ลองเอาลูกศรแม่เหล็กออกแล้วเปิดวงจร ค่อยๆ ใส่เกลือลงในกระดาษแข็งด้วยตะไบเหล็กทั้งด้านในและด้านนอกวงล้อ เราได้ภาพเส้นสนามแม่เหล็กซึ่งเรียกว่า “สเปกตรัมของสนามแม่เหล็กของขดลวดกับกระแส”
เราจะกำหนดทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็กได้อย่างไร? ทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็กถูกกำหนดโดยกฎสว่านในลักษณะเดียวกับขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้า: ถ้าทิศทางการหมุนของด้ามจับสว่านรวมกับทิศทางของกระแสในขดลวด ทิศทางของการแปล การเคลื่อนไหวจะตรงกับทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็กภายในโซลินอยด์ สนามแม่เหล็กของโซลินอยด์จะคล้ายกับสนามแม่เหล็กของแท่งแม่เหล็กถาวร ปลายของขดลวดที่เส้นสนามออกไปจะเป็น "ขั้วโลกเหนือ" (N) และปลายที่เส้นสนามเข้าไปจะเป็น "ขั้วโลกใต้" (S)
หลังจากการค้นพบ Hans Oersted นักวิทยาศาสตร์หลายคนเริ่มทำการทดลองซ้ำโดยคิดค้นสิ่งใหม่เพื่อค้นหาหลักฐานของความเชื่อมโยงระหว่างไฟฟ้าและแม่เหล็ก นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Dominique Arago วางแท่งเหล็กไว้ในหลอดแก้วแล้วพันลวดทองแดงไว้ด้านบนเพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ทันทีที่ Arago ปิดวงจรไฟฟ้า แท่งเหล็กก็กลายเป็นแม่เหล็กอย่างแรงจนดึงดูดกุญแจเหล็กเข้าหาตัวมันเอง ต้องใช้ความพยายามอย่างมากในการถอดกุญแจออก เมื่อ Arago ปิดแหล่งพลังงาน กุญแจก็หล่นลงมาเอง! ดังนั้น Arago จึงคิดค้นแม่เหล็กไฟฟ้าตัวแรก แม่เหล็กไฟฟ้าสมัยใหม่ประกอบด้วยสามส่วน: ขดลวด แกนกลาง และกระดอง สายไฟถูกวางไว้ในปลอกพิเศษซึ่งทำหน้าที่เป็นฉนวน ขดลวดหลายชั้นพันด้วยลวด - ขดลวดของแม่เหล็กไฟฟ้า ใช้แท่งเหล็กเป็นแกน แผ่นที่ถูกดึงดูดเข้ากับแกนกลางเรียกว่ากระดอง แม่เหล็กไฟฟ้าถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเนื่องจากคุณสมบัติของพวกมัน: จะล้างอำนาจแม่เหล็กอย่างรวดเร็วเมื่อปิดกระแสไฟฟ้า สามารถทำได้หลายขนาดขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ คุณสามารถควบคุมการกระทำทางแม่เหล็กของแม่เหล็กไฟฟ้าได้โดยการเปลี่ยนความแรงของกระแส แม่เหล็กไฟฟ้าถูกใช้ในโรงงานเพื่อขนส่งผลิตภัณฑ์เหล็กและเหล็กหล่อ แม่เหล็กเหล่านี้มีแรงยกที่ดี แม่เหล็กไฟฟ้ายังใช้ในกระดิ่งไฟฟ้า ตัวแยกแม่เหล็กไฟฟ้า ไมโครโฟน และโทรศัพท์ วันนี้เรามาดูสนามแม่เหล็กของกระแสวงกลม ขดลวดกับกระแส เราคุ้นเคยกับแม่เหล็กไฟฟ้า การใช้ในอุตสาหกรรมและเศรษฐกิจของประเทศ

เพื่อให้สนามแม่เหล็กมีสมาธิในบริเวณใดพื้นที่หนึ่ง ขดลวดจึงถูกสร้างขึ้นจากเส้นลวดซึ่งมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

การเพิ่มขึ้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามทำได้โดยการเพิ่มจำนวนรอบของขดลวดและวางไว้บนแกนเหล็กซึ่งเป็นกระแสโมเลกุลซึ่งสร้างสนามของตัวเองเพิ่มสนามผลลัพธ์ของขดลวด

ข้าว. 3-11. วงแหวนคอยล์.

ขดลวดวงแหวน (รูปที่ 3-11) มีการกระจายเท่าๆ กันไปตามแกนที่ไม่ใช่แม่เหล็ก พื้นผิวที่ล้อมรอบด้วยรัศมีซึ่งตรงกับเส้นแม่เหล็กเฉลี่ยจะถูกกระแสไฟเต็มทะลุผ่าน

เนื่องจากความสมมาตร ความแรงของสนามแม่เหล็ก H ที่ทุกจุดที่วางอยู่บนเส้นแม่เหล็กเฉลี่ยจะเท่ากัน ดังนั้น ppm

ตามกฎของกระแสรวม

ดังนั้นความแรงของสนามแม่เหล็กบนเส้นแม่เหล็กเฉลี่ยที่สอดคล้องกับเส้นกึ่งกลางของขดลวดวงแหวน

และการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

เมื่อพิจารณาการเหนี่ยวนำแม่เหล็กบนเส้นกึ่งกลางด้วยความแม่นยำเพียงพอเท่ากับค่าเฉลี่ยของมัน และด้วยเหตุนี้ ฟลักซ์แม่เหล็กจึงผ่านหน้าตัดของขดลวด

สมการ (3-20) สามารถกำหนดรูปแบบของกฎของโอห์มสำหรับวงจรแม่เหล็กได้

โดยที่ Ф คือฟลักซ์แม่เหล็ก - แพทยศาสตร์บัณฑิต; - ความต้านทานของวงจรแม่เหล็ก (แกน)

สมการ (3-21) คล้ายกับสมการของกฎของโอห์มสำหรับวงจรไฟฟ้า กล่าวคือ ฟลักซ์แม่เหล็กเท่ากับอัตราส่วนของ ppm ต่อความต้านทานแม่เหล็กของวงจร

ข้าว. 3-12. ขดลวดทรงกระบอก

ขดลวดทรงกระบอก (รูปที่ 3-12) ถือได้ว่าเป็นส่วนหนึ่งของขดลวดวงแหวนที่มีรัศมีขนาดใหญ่เพียงพอและมีขดลวดอยู่ที่ส่วนหนึ่งของแกนกลางเท่านั้นซึ่งมีความยาวเท่ากับความยาวของขดลวด ความแรงของสนามแม่เหล็กและการเหนี่ยวนำแม่เหล็กบนเส้นแกนที่อยู่ตรงกลางของขดลวดทรงกระบอกถูกกำหนดโดยสูตร (3-18) และ (3-19) ซึ่งในกรณีนี้เป็นการประมาณและใช้ได้เฉพาะกับขดลวดที่มี (รูปที่ 3- 12)