ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿ. ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟೈಸಿಂಗ್ ಶಕ್ತಿ
ತಂತಿ ಅಥವಾ ಸುರುಳಿಯ ಸುತ್ತಲೂ ಯಾವಾಗಲೂ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವಿದೆ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರ… ಶಾಶ್ವತ ಆಯಸ್ಕಾಂತದ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರವು ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿ ಅವುಗಳ ಕಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಚಲನೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ.
ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಅದರ ಶಕ್ತಿಯಿಂದ ನಿರೂಪಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿ H ಯಾಂತ್ರಿಕ ಬಲವನ್ನು ಹೋಲುತ್ತದೆ. ಇದು ವೆಕ್ಟರ್ ಪ್ರಮಾಣವಾಗಿದೆ, ಅಂದರೆ, ಇದು ಪರಿಮಾಣ ಮತ್ತು ದಿಕ್ಕನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.
ಆಯಸ್ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರ, ಅಂದರೆ, ಆಯಸ್ಕಾಂತದ ಸುತ್ತಲಿನ ಜಾಗವನ್ನು ಕಾಂತೀಯ ರೇಖೆಗಳಿಂದ ತುಂಬಿರುವಂತೆ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸಬಹುದು, ಇದು ಆಯಸ್ಕಾಂತದ ಉತ್ತರ ಧ್ರುವದಿಂದ ನಿರ್ಗಮಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದಕ್ಷಿಣ ಧ್ರುವವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 1). ಕಾಂತೀಯ ರೇಖೆಯ ಸ್ಪರ್ಶಕಗಳು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಬಲದ ದಿಕ್ಕನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ.
ಆಯಸ್ಕಾಂತೀಯ ರೇಖೆಗಳು ದಟ್ಟವಾಗಿರುವ (ಕಾಂತದ ಧ್ರುವಗಳಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ಪ್ರಸ್ತುತ-ಸಾಗಿಸುವ ಸುರುಳಿಯೊಳಗೆ) ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಬಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ಪ್ರಸ್ತುತ I ಮತ್ತು ಸುರುಳಿಯ ತಿರುವುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ω, ತಂತಿಯ ಬಳಿ (ಅಥವಾ ಸುರುಳಿಯೊಳಗೆ) ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.
ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದ H ನ ಬಲವು ಉತ್ಪನ್ನದ ಹೆಚ್ಚಿನದಾಗಿರುತ್ತದೆ ∙ ω ಮತ್ತು ಕಾಂತೀಯ ರೇಖೆಯ ಉದ್ದವು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ:
H = (I ∙ ω) / l.
ಆಯಸ್ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಬಲವನ್ನು ಅಳೆಯುವ ಘಟಕವು ಪ್ರತಿ ಮೀಟರ್ಗೆ ಆಂಪಿಯರ್ (A / m) ಎಂದು ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ಇದು ಅನುಸರಿಸುತ್ತದೆ.
ಕೊಟ್ಟಿರುವ ಏಕರೂಪದ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ ಕಾಂತೀಯ ರೇಖೆಗೆ, ಉತ್ಪನ್ನಗಳು H1 ∙ l1 = H2 ∙ l2 = … = H ∙ l = I ∙ ω ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 1).
ಅಕ್ಕಿ. 1.
ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳಲ್ಲಿನ ಉತ್ಪನ್ನ H ∙ l ವಿದ್ಯುತ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳಲ್ಲಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ಗೆ ಹೋಲುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದನ್ನು ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ಇಂಡಕ್ಷನ್ ಲೈನ್ನ ಸಂಪೂರ್ಣ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತದೆ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟೈಸಿಂಗ್ ಫೋರ್ಸ್ (ns) Fm: Fm = H ∙ l = ನಾನು ∙ ω.
ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟೈಸಿಂಗ್ ಫೋರ್ಸ್ Fm ಅನ್ನು ಆಂಪಿಯರ್ಗಳಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ತಾಂತ್ರಿಕ ಅಭ್ಯಾಸದಲ್ಲಿ, ಆಂಪಿಯರ್ ಹೆಸರಿನ ಬದಲಿಗೆ, ಆಂಪಿಯರ್-ಟರ್ನ್ ಎಂಬ ಹೆಸರನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು Fm ಪ್ರಸ್ತುತ ಮತ್ತು ತಿರುವುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಒತ್ತಿಹೇಳುತ್ತದೆ.
ಕೋರ್ ಇಲ್ಲದ ಸಿಲಿಂಡರಾಕಾರದ ಸುರುಳಿಗಾಗಿ, ಅದರ ಉದ್ದವು ಅದರ ವ್ಯಾಸಕ್ಕಿಂತ (l≫d), ಸುರುಳಿಯೊಳಗಿನ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಏಕರೂಪವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು, ಅಂದರೆ. ಸುರುಳಿಯ ಸಂಪೂರ್ಣ ಆಂತರಿಕ ಜಾಗದಲ್ಲಿ ಅದೇ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿ H ನೊಂದಿಗೆ (Fig. 1). ಅಂತಹ ಸುರುಳಿಯ ಹೊರಗಿನ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಅದರೊಳಗೆ ಹೆಚ್ಚು ದುರ್ಬಲವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಬಾಹ್ಯ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ನಿರ್ಲಕ್ಷಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದಲ್ಲಿ n ಎಂದು ಊಹಿಸಲಾಗಿದೆ. c ಸುರುಳಿಯು ಸುರುಳಿಯ ಉದ್ದದ ಸುರುಳಿಯೊಳಗಿನ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಉತ್ಪನ್ನಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ತಂತಿ ಮತ್ತು ಪ್ರಸ್ತುತ ಸುರುಳಿಯ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಧ್ರುವೀಯತೆಯನ್ನು ಗಿಂಬಲ್ ನಿಯಮದಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಗಿಂಬಲ್ನ ಮುಂದಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುವಿಕೆಯು ಪ್ರವಾಹದ ದಿಕ್ಕಿನೊಂದಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾದರೆ, ಗಿಂಬಲ್ ಹ್ಯಾಂಡಲ್ನ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ದಿಕ್ಕು ಕಾಂತೀಯ ರೇಖೆಗಳ ದಿಕ್ಕನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.
ಉದಾಹರಣೆಗಳು
1. 3 ಎ ಪ್ರವಾಹವು 2000 ತಿರುವುಗಳ ಸುರುಳಿಯ ಮೂಲಕ ಹರಿಯುತ್ತದೆ. ಎನ್ ಎಂದರೇನು. v. ಸುರುಳಿಗಳು?
Fm = I ∙ ω = 3 ∙ 2000 = 6000 A. ಸುರುಳಿಯ ಕಾಂತೀಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿ 6000 ಆಂಪಿಯರ್-ತಿರುವುಗಳು.
2. 2500 ತಿರುವುಗಳ ಸುರುಳಿಯು n ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರಬೇಕು. p. 10000 A. ಯಾವ ಪ್ರವಾಹವು ಅದರ ಮೂಲಕ ಹರಿಯಬೇಕು?
I = Fm / ω = (I ∙ ω) / ω = 10000/2500 = 4 ಎ.
3.ಪ್ರಸ್ತುತ I = 2 A ಸುರುಳಿಯ ಮೂಲಕ ಹರಿಯುತ್ತದೆ. n ಅನ್ನು ಒದಗಿಸಲು ಸುರುಳಿಯಲ್ಲಿ ಎಷ್ಟು ತಿರುವುಗಳು ಇರಬೇಕು. ಗ್ರಾಮ 8000 ಎ?
ω = Fm / I = (I ∙ ω) / I = 8000/2 = 4000 ತಿರುವುಗಳು.
4. 100 ತಿರುವುಗಳೊಂದಿಗೆ 10 ಸೆಂ.ಮೀ ಉದ್ದದ ಸುರುಳಿಯೊಳಗೆ, ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ H = 4000 A / m ನ ಬಲವನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಅವಶ್ಯಕ. ಕಾಯಿಲ್ ಎಷ್ಟು ಕರೆಂಟ್ ಅನ್ನು ಸಾಗಿಸಬೇಕು?
ಸುರುಳಿಯ ಕಾಂತೀಯಗೊಳಿಸುವ ಬಲವು Fm = H ∙ l = I ∙ ω. ಆದ್ದರಿಂದ, 4000 A / m ∙ 0.1 m = I ∙ 100; I = 400/100 = 4 A.
5. ಸುರುಳಿಯ ವ್ಯಾಸವು (ಸೊಲೆನಾಯ್ಡ್) D = 20 mm, ಮತ್ತು ಅದರ ಉದ್ದವು l = 10 cm. ಸುರುಳಿಯು d = 0.4 mm ನ ವ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ತಾಮ್ರದ ತಂತಿಯಿಂದ ಸುತ್ತುತ್ತದೆ. 4.5V ನಲ್ಲಿ ಸ್ವಿಚ್ ಆನ್ ಮಾಡಿದರೆ ಸುರುಳಿಯೊಳಗಿನ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿ ಎಷ್ಟು?
ನಿರೋಧನದ ದಪ್ಪವನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳದೆಯೇ ತಿರುವುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ω = l∶d = 100∶0.4 = 250 ತಿರುವುಗಳು.
ಲೂಪ್ ಉದ್ದ π ∙ ಡಿ = 3.14 ∙ 0.02 ಮೀ = 0.0628 ಮೀ.
ಕಾಯಿಲ್ ಉದ್ದ l1 = 250 ∙ 0.0628 ಮೀ = 15.7 ಮೀ.
ಸುರುಳಿಯ ಸಕ್ರಿಯ ಪ್ರತಿರೋಧ r = ρ ∙ l1 / S = 0.0175 ∙ (4 ∙ 15.7) / (3.14 ∙ 0.16) = 2.2 ಓಮ್.
ಪ್ರಸ್ತುತ I = U / r = 4.5 / 2.2 = 2.045 A ≈2 A.
ಸುರುಳಿಯೊಳಗಿನ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿ H = (I ∙ ω) / l = (2 ∙ 250) / 0.1 = 5000 A / m.
6. ಪ್ರಸ್ತುತ I = 100 A ಹರಿಯುವ ನೇರ ತಂತಿಯಿಂದ 1, 2, 5 ಸೆಂ.ಮೀ ದೂರದಲ್ಲಿ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಬಲವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಿ.
H ∙ l = I ∙ ω ಸೂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸೋಣ.
ನೇರ ತಂತಿಗಾಗಿ ω = 1 ಮತ್ತು l = 2 ∙ π ∙ r,
ಎಲ್ಲಿಂದ H = I / (2 ∙ π ∙ r).
H1 = 100 / (2 ∙ 3.14 ∙ 0.01) = 1590 A / m; H2 = 795 A/m; H3 = 318 A/m.