Kalıcı bir mıknatıs ile harici manyetik akıların eklenmesi. kalıcı mıknatıslar
Bir mıknatısın gücünü nasıl artıracağınızı anlamak için mıknatıslanma sürecini anlamanız gerekir. Mıknatıs, orijinal olanın zıt tarafı olan bir dış manyetik alana yerleştirilirse bu gerçekleşir. Bir elektromıknatısın gücünde bir artış, akım kaynağı arttığında veya sargının dönüşleri çoğaldığında meydana gelir.
Standart bir gerekli ekipman seti kullanarak mıknatısın gücünü artırabilirsiniz: tutkal, bir dizi mıknatıs (kalıcı olanlara ihtiyaç vardır), bir akım kaynağı ve yalıtılmış bir tel. Aşağıda sunulan mıknatısın gücünü artırma yöntemlerini uygulamak için bunlara ihtiyaç duyulacaktır.
Daha güçlü bir mıknatısla güçlendirme
Bu yöntem, orijinali güçlendirmek için daha güçlü bir mıknatıs kullanmaktan ibarettir. Uygulama için, bir mıknatısı daha fazla güce sahip olan diğerinin harici manyetik alanına yerleştirmek gerekir. Elektromıknatıslar da aynı amaçla kullanılmaktadır. Mıknatısı bir başkasının alanında tuttuktan sonra, amplifikasyon meydana gelecektir, ancak özgüllük, sonuçların öngörülemezliğinde yatmaktadır, çünkü böyle bir prosedür her eleman için ayrı ayrı çalışacaktır.
Başka mıknatıslar ekleyerek güçlendirme
Her mıknatısın iki kutbu olduğu ve her birinin diğer mıknatısların zıt işaretini çektiği ve karşılık gelenin çekmediği, sadece ittiği bilinmektedir. Tutkal ve ek mıknatıslar kullanarak bir mıknatısın gücü nasıl artırılır. Burada toplam gücü artırmak için başka mıknatısların eklenmesi gerekiyor. Sonuçta, daha fazla mıknatıs, buna bağlı olarak daha fazla kuvvet olacaktır. Dikkate alınması gereken tek şey, aynı kutuplara sahip mıknatısların bağlanmasıdır. Bu süreçte fizik yasalarına göre itecekler. Ancak görev, zorluklara rağmen yapıştırmaktır. fiziksel düzlem. Metalleri yapıştırmak için tasarlanmış yapıştırıcı kullanmak daha iyidir.
Curie noktasını kullanan amplifikasyon yöntemi
Bilimde Curie noktası kavramı vardır. Mıknatısın güçlendirilmesi veya zayıflatılması, tam da bu noktaya göre ısıtılarak veya soğutularak yapılabilir. Bu nedenle, Curie noktasının üzerinde ısıtma veya güçlü soğutma (çok altında) demanyetizasyona yol açacaktır.
Bir mıknatısın Curie noktasına göre ısıtma ve soğutma sırasındaki özelliklerinin bir sıçrama özelliğine sahip olduğu, yani doğru sıcaklığa ulaştıktan sonra gücünü artırabileceğiniz belirtilmelidir.
Yöntem 1
Mıknatısın nasıl daha güçlü hale getirileceği sorusu ortaya çıktıysa, gücü elektrik akımı ile düzenleniyorsa, bu, sargıya sağlanan akımı artırarak yapılabilir. Burada elektromıknatısın gücünde ve akım beslemesinde orantılı bir artış vardır. Ana şey, tükenmeyi önlemek için ⸺ kademeli beslemedir.
Yöntem #2
Bu yöntemi uygulamak için dönüş sayısını artırmak gerekir, ancak uzunluk değişmeden kalmalıdır. Yani, toplam dönüş sayısının artması için bir veya iki ek sıra tel yapabilirsiniz.
Bu bölüm, MirMagnit web sitesinde sipariş edebileceğiniz deneyler için evde bir mıknatısın gücünü artırmanın yollarını tartışmaktadır.
Geleneksel bir mıknatısın güçlendirilmesi
Sıradan mıknatıslar doğrudan işlevlerini yerine getirmeyi bıraktığında birçok soru ortaya çıkar. Bunun nedeni genellikle ev tipi mıknatısların aslında mıknatıslanmış metal parçalar olmaları ve zamanla özelliklerini kaybetmeleridir. Bu tür parçaların gücünü artırmak veya başlangıçtaki özelliklerini iade etmek imkansızdır.
Onlara, hatta daha güçlü olanlara mıknatıs takmanın bir anlamı olmadığına dikkat edilmelidir, çünkü ters kutuplarla bağlandıklarında, dış alan çok daha zayıflar ve hatta nötralize olur.
Bu, ortasında mıknatıslarla kapanması gereken sıradan bir ev sivrisinek perdesi ile kontrol edilebilir. Zayıf başlangıç mıknatıslarına yukarıdan daha güçlü olanlar bağlanırsa, sonuç olarak perde genellikle çekim yardımıyla bağlantı özelliklerini kaybeder, çünkü zıt kutuplar her iki tarafta birbirinin dış alanlarını nötralize eder.
Neodimyum mıknatıslarla deneyler
Neomagnet oldukça popülerdir, bileşimi: neodim, bor, demir. Böyle bir mıknatıs, yüksek bir güce sahiptir ve manyetikliği gidermeye karşı dirençlidir.
Neodimyum nasıl güçlendirilir? Neodim korozyona karşı çok hassastır, yani çabuk paslanır, bu nedenle neodimiyum mıknatıslar hizmet ömürlerini uzatmak için nikel ile kaplanır. Ayrıca seramiğe benzerler, kırılması veya parçalanması kolaydır.
Ama gücünü suni olarak arttırmaya çalışmanın bir anlamı yok, çünkü kalıcı bir mıknatıs, kendisi için belirli bir güç seviyesi var. Bu nedenle, daha güçlü bir neodimyuma ihtiyacınız varsa, onu satın almak daha iyidir. doğru güç yeni.
Sonuç: makale, bir neodimyum mıknatısın gücünün nasıl artırılacağı da dahil olmak üzere bir mıknatısın gücünün nasıl artırılacağı konusunu tartışıyor. Bir mıknatısın özelliklerini artırmanın birkaç yolu olduğu ortaya çıktı. Çünkü basitçe mıknatıslanmış bir metal var ve gücü artırılamıyor.
Çoğu basit yollar: yapıştırıcı ve diğer mıknatısların (aynı kutuplarla yapıştırılmaları gerekir) ve ayrıca orijinal mıknatısın yerleştirilmesi gereken dış alanda daha güçlü bir mıknatısın kullanılması.
Bir elektromıknatısın gücünü artırmaya yönelik, tellerle ek sargı veya akım akışını yoğunlaştırmayı içeren yöntemler dikkate alınır. Dikkate alınması gereken tek şey, cihazın emniyeti ve güvenliği için akım akışının gücüdür.
Sıradan ve neodimyum mıknatıslar kendi güçlerindeki artışa yenik düşemezler.
ELEKTROMANYASYON BOBİNLERİ
Bobin, elektromıknatısın ana unsurlarından biridir ve aşağıdaki temel gereksinimleri karşılamalıdır:
1) elektromıknatısın en kötü koşullar altında güvenilir şekilde açılmasını sağlayın, örn. ısıtılmış durumda ve düşük voltajda;
2) tüm olası modlarda, yani yüksek voltajda, izin verilen sıcaklığın üzerinde aşırı ısınmayın;
3) İmalata elverişli olacak şekilde asgari ölçülerde;
4) mekanik olarak güçlü olmak;
5) Belirli bir düzeyde izolasyona sahip olmak ve bazı cihazlarda neme, aside ve yağa dayanıklı olmak.
Çalışma sırasında bobinde gerilimler oluşur: mekanik - dönüşlerdeki ve dönüşler arasındaki elektrodinamik kuvvetler nedeniyle, özellikle alternatif akımda; termal - bireysel parçalarının eşit olmayan ısınması nedeniyle; elektrik - aşırı gerilimler nedeniyle, özellikle kapatma sırasında.
Bobini hesaplarken iki koşulun karşılanması gerekir. Birincisi, gerekli MMF'yi sıcak bobin ve düşük voltaj ile sağlamaktır. İkincisi, serpantinin ısıtma sıcaklığının izin verilen sıcaklığı geçmemesi gerektiğidir.
Hesaplama sonucunda sarım için gerekli olan aşağıdaki miktarlar belirlenmelidir: d- seçilen markanın telinin çapı; w- dönüş sayısı; R- bobin direnci.
Tasarıma göre, bobinler ayırt edilir: çerçeve bobinleri - sarım, metal veya plastik bir çerçeve üzerinde gerçekleştirilir; çerçevesiz bantlı - sargı, sargı bandajlandıktan sonra çıkarılabilir bir şablon üzerinde gerçekleştirilir; manyetik sistemin çekirdeğine sarılı çerçevesiz.
kalıcı mıknatıs manyetize edildiğinde manyetik enerjinin depolanan kısmını sabit bir şekilde tutan bir çelik parçası veya başka bir sert alaşımdır. Mıknatısın amacı, zamanla veya sarsıntı, sıcaklık değişimleri, dış manyetik alanlar gibi faktörlerin etkisi altında belirgin bir şekilde değişmeyen bir manyetik alan kaynağı olarak hizmet etmektir. Kalıcı mıknatıslar çeşitli cihaz ve cihazlarda kullanılır: röleler, elektrikli ölçüm cihazları, kontaktörler, elektrikli makineler.
Kalıcı mıknatıslar için aşağıdaki ana alaşım grupları vardır:
2) bazı durumlarda kobalt, silikon ilavesiyle çelik - nikel - alüminyum bazlı alaşımlar: alni (Fe, Al, Ni), alnisi (Fe, Al, Ni, Si), magnico (Fe, Ni, Al, Co );
3) gümüş, bakır, kobalt bazlı alaşımlar.
Kalıcı bir mıknatısı karakterize eden miktarlar artık indüksiyondur. AT r ve zorlayıcı kuvvet H c. Bitmiş mıknatısların manyetik özelliklerini belirlemek için, bağımlılık olan demanyetizasyon eğrileri kullanılır (Şekil 7-14). AT = f(– H). Eğri, önce doygunluk indüksiyonuna manyetize edilen ve daha sonra AT = 0.
hava boşluğunda akış. Mıknatısın enerjisini kullanmak için hava boşluklu yapmak gerekir. Kalıcı mıknatıs tarafından hava boşluğundaki akışı iletmek için harcanan MMF bileşenine serbest MMF denir.
δ hava boşluğunun varlığı, mıknatıstaki indüksiyonu AT r için AT(Şek. 7-14) tıpkı bir halka üzerine yerleştirilmiş bir bobinden manyetikliği giderici bir akımın geçmesi ve gerilim oluşturması gibi H. Bu değerlendirme, bir mıknatısın hava aralığındaki akıyı hesaplamak için aşağıdaki yöntemin temelidir.
Bir boşluğun yokluğunda, MMF'nin tamamı akışı mıknatıstan geçirmeye harcanır:
nerede benμ mıknatısın uzunluğudur.
Bir hava boşluğunun varlığında, MDS'nin bir parçası Fδ akışı bu boşluktan geçirmek için harcanacaktır:
F=F μ + Fδ(7-35)
Böyle bir manyetikliği giderici manyetik alan kuvveti yarattığımızı varsayalım. H, ne
H l μ = Fδ(7-36)
ve indüksiyon oldu AT.
Saçılma olmadığında, mıknatıstaki akı hava aralığındaki akıya eşittir.
Bs μ = F δ Λ δ = Λ benμ Λ δ , (7-37)
nerede sμ, mıknatısın kesitidir; Λ δ = μ 0 sδ/δ; μ 0, hava boşluğunun manyetik geçirgenliğidir.
Şek. 7-14 bunu takip eder
B/H= ben μ Λ δ / s μ=tga (7-38)
Pirinç. 7-14. manyetikliği giderme eğrileri
Böylece, mıknatısın malzemesi hakkındaki verileri (bir manyetik giderme eğrisi biçiminde) bilmek, mıknatısın boyutları ben μ , sμ ve boşluk boyutları δ, sδ , boşluktaki akışı hesaplamak için denklemi (7-38) kullanabilirsiniz. Bunu yapmak için şemaya düz bir çizgi çizin (Şek. 7-14). nesne bir açıda Çizgi segmenti bс indüksiyonu tanımlar AT mıknatıs. Buradan, hava boşluğundaki akış
tg α belirlenirken, y ekseni ve apsisin ölçekleri dikkate alınır:
nerede p = sayı/dk- B ve H eksenlerinin ölçeklerinin oranı.
Saçılma hesaba katılarak, akı Ф δ aşağıdaki gibi belirlenir.
Düz bir çizgi gerçekleştirin nesneα açısında, burada tg α == Λ δ ben μ ( psµ). Alınan değer AT mıknatısın orta bölümündeki indüksiyonu karakterize eder. Mıknatısın orta kısmındaki akı
Hava Boşluğu Akışı
de σ saçılma katsayısıdır. Çalışma aralığında indüksiyon
Düz mıknatıslar.İfade (7-42), hava boşluklarının iletkenliğinin pratik amaçlar için yeterli doğrulukla hesaplanabildiği kapalı bir şekle sahip mıknatıslar için soruna bir çözüm sunar. Düz mıknatıslar için kaçak akının iletkenliklerini hesaplama problemi çok zordur. Akı, mıknatıs alanının gücünü mıknatısın boyutlarına bağlayan deneysel bağımlılıklar kullanılarak hesaplanır.
serbest manyetik enerji. Bu, mıknatısın hava boşluklarında yaydığı enerjidir. Kalıcı mıknatısları hesaplarken, bir malzeme ve gerekli boyut oranlarını seçerken, serbest manyetik enerjinin maksimum değerini elde etmeye indirgenen mıknatıs malzemesinin maksimum kullanımı için çabalarlar.
Hava boşluğunda yoğunlaşan manyetik enerji, boşluktaki akı ve MMF ile orantılıdır:
Verilen
biz alırız
burada V, mıknatısın hacmidir. Bir mıknatısın malzemesi, hacminin birimi başına düşen manyetik enerji ile karakterize edilir.
Pirinç. 7-15. Bir mıknatısın manyetik enerjisinin tanımına
Demanyetizasyon eğrisi kullanılarak bir eğri oluşturulabilir W m = f(AT) de v= 1 (Şek. 7-15). eğri W m = f(AT) bazı değerlerde bir maksimuma sahiptir AT ve H, gösterdiğimiz AT 0 ve H 0 . Uygulamada, bulma yöntemi AT 0 ve H 0 çizim olmadan W m = f(AT). Kenarları eşit olan bir dörtgenin köşegeninin kesişme noktası AT r ve H c , demanyetizasyon eğrisi ile oldukça yakın değerlere karşılık gelir AT 0 , H 0 . Artık indüksiyon V r, nispeten küçük sınırlar içinde (1-2.5) ve zorlayıcı kuvvet Hc - büyük sınırlar içinde (1-20) dalgalanır. Bu nedenle, malzemeler ayırt edilir: düşük zorlayıcı, burada W m küçüktür (eğri 2), yüksek zorlayıcılık, burada W m büyük (eğri 1 ).
dönüş eğrileri. Çalışma sırasında hava aralığı değişebilir. Çapanın tanıtılmasından önce tümevarımın olduğunu varsayalım. B 1tg a bir . Armatür tanıtıldığında, boşluk δ değişir ve sistemin bu durumu açıya karşılık gelir. a 2; (Şekil 7-16) ve büyük bir indüksiyon. Bununla birlikte, indüksiyondaki artış demanyetizasyon eğrisi boyunca değil, başka bir eğri boyunca meydana gelir. b 1 CD, dönüş eğrisi olarak adlandırılır. Tam kapanmayla (δ = 0), indüksiyonumuz olur B 2. Boşluğu ters yönde değiştirirken, indüksiyon eğri boyunca değişir dfb bir . dönüş eğrileri b 1 CD ve dfb 1, mıknatıslanma ve manyetikliği gidermenin kısmi çevrim eğrileridir. İlmeğin genişliği genellikle küçüktür ve ilmek düz bir b 1 d ile değiştirilebilir. Oran Δ AT/Δ H mıknatısın tersinir geçirgenliği denir.
eskiyen mıknatıslar. Yaşlanma, bir mıknatısın manyetik akısının zamanla azalması olgusu olarak anlaşılmaktadır. Bu fenomen, aşağıda listelenen bir dizi neden tarafından belirlenir.
yapısal yaşlanma Sertleşme veya dökümden sonra mıknatıs malzemesi düzensiz bir yapıya sahiptir. Zamanla, bu eşitsizlik daha kararlı bir duruma geçer ve bu da değerlerde bir değişikliğe yol açar. AT ve H.
Mekanik yaşlanma.Şoklar, şoklar, titreşimler ve etkiler nedeniyle oluşur yüksek sıcaklıklar manyetik akıyı zayıflatır.
manyetik yaşlanma Dış manyetik alanların etkisiyle belirlenir.
Mıknatısların stabilizasyonu. Aparata monte edilmeden önce herhangi bir mıknatıs, ek bir stabilizasyon işlemine tabi tutulmalı, ardından mıknatısın akı azalmasına karşı direnci artar.
yapısal stabilizasyon Mıknatısın mıknatıslanmasından önce gerçekleştirilen ek ısıl işlemden oluşur (sertleştirilmiş mıknatısın sertleşmeden sonra 4 saat kaynatılması). Çelik, nikel ve alüminyum bazlı alaşımlar yapısal stabilizasyon gerektirmez.
mekanik stabilizasyon. Mıknatıslanan mıknatıs aparata takılmadan önce çalışma moduna yakın koşullarda şoklara, şoklara, titreşimlere maruz bırakılır.
manyetik stabilizasyon Mıknatıslanmış bir mıknatıs, değişken işaretli dış alanlara maruz bırakılır, ardından mıknatıs dış alanlara, sıcaklığa ve mekanik etkilere karşı daha dirençli hale gelir.
BÖLÜM 8 ELEKTROMANYETİK MEKANİZMALAR
Şimdi açıklayacağım: Hayatta öyle oldu ki, özellikle güçlü olmak imkansız - o zaman özellikle (sadece korku, nasıl) istiyorsun ... Ve buradaki nokta şu. "Müdavimlerin" üzerinde bir tür kader asılıydı, bir gizem ve suskunluk havası. Tüm fizikçiler (amcalar ve teyzeler farklıdır) kalıcı mıknatıslarda hiç kesmezler (kişisel olarak defalarca kontrol edilir) ve bunun nedeni muhtemelen tüm fizik ders kitaplarında bu sorunun atlanmasıdır. Elektromanyetizma - evet, evet, lütfen, ama sabitler hakkında tek kelime etmeyin ...
Bakalım en zeki kitap olan “I.V. Savelyev'den neler çıkarılabilecek. Genel fizik dersi. Cilt 2. Elektrik ve Manyetizma" - bu atık kağıttan daha soğuk, neredeyse hiçbir şey çıkaramazsınız. Böylece, 1820'de, Oersted adındaki bir adam, bir iletken ve yanında duran bir pusula iğnesiyle deneyi bulandırdı. İzin vermek elektrik iletken boyunca farklı yönlerde, okun kendisini açıkça neyle net bir şekilde yönlendireceğine ikna olmuştu. Karabatak, deneyimlerinden manyetik alanın yönlü olduğu sonucuna vardı. Daha sonra, bir manyetik alanın, elektriksel olandan farklı olarak, durağan bir yükü etkilemediği (acaba nasıl?) keşfedildi. Kuvvet, yalnızca yük hareket ettiğinde ortaya çıkar (not alın). Hareketli yükler (akımlar) çevreleyen alanın özelliklerini değiştirir ve içinde bir manyetik alan oluşturur. Yani, buradan manyetik alanın hareketli yükler tarafından üretildiği sonucu çıkar.
Görüyorsunuz, elektriğe gittikçe daha fazla sapıyoruz. Ne de olsa, mıknatısta hiçbir şey hareket etmez ve içinden akım geçmez. Ampère bu konuda şöyle düşündü: Bir maddenin moleküllerinde dairesel akımların (moleküler akımlar) dolaştığını öne sürdü. Bu tür her akımın bir manyetik momenti vardır ve çevredeki boşlukta bir manyetik alan oluşturur. Harici bir alanın yokluğunda, moleküler akımlar rastgele yönlendirilir, böylece onlardan kaynaklanan sonuç sıfır olur (eğlenceli, ha?). Ancak bu yeterli değildir: Bireysel moleküllerin manyetik momentlerinin kaotik yönelimi nedeniyle, vücudun toplam manyetik momenti de sıfıra eşittir. - Sapkınlığın nasıl güçlendiğini ve güçlendiğini hissediyor musunuz? ? Alanın etkisi altında, moleküllerin manyetik momentleri, mıknatısın mıknatıslanmasının bir sonucu olarak, bir yönde baskın bir yönelim kazanır - toplam manyetik momenti sıfırdan farklı olur. Bu durumda bireysel moleküler akımların manyetik alanları artık birbirini dengeleyemez ve bir alan ortaya çıkar. Yaşasın!
Pekala bu nedir?! - Mıknatısın malzemesinin her zaman (!) Mıknatıslandığı ortaya çıktı, Sadece rastgele. Yani, büyük bir parçayı daha küçük parçalara ayırmaya başlarsak ve mikro çiplerle çok mikroya ulaşırsak, yine de herhangi bir mıknatıslanma olmadan normal çalışan mıknatıslar (mıknatıslanmış) elde ederiz !!! - Bu saçmalık.
Genel gelişim için küçük bir referans: Bir mıknatısın mıknatıslanması, birim hacim başına bir manyetik moment ile karakterize edilir. Bu değere manyetizasyon denir ve "J" harfi ile gösterilir.
Dalışımıza devam edelim. Biraz elektrikten: Doğru akım alanının manyetik indüksiyon çizgilerinin, teli kaplayan eşmerkezli daireler sistemi olduğunu biliyor musunuz? Değil? Şimdi biliyorsun ama inanma. Basit bir şekilde derseniz, o zaman bir şemsiye hayal edin. Bir şemsiyenin sapı akımın yönüdür, ancak şemsiyenin kenarı (örneğin), yani. bir daire, bir manyetik indüksiyon çizgisi gibidir. Üstelik böyle bir çizgi havadan başlar ve elbette hiçbir yerde de bitmez! - Bu saçmalığı fiziksel olarak hayal ediyor musun? Bu dava kapsamında üç kadar adam imzalandı: Biot-Savart-Laplace yasası denir. Tüm park, alanın özünün bir yerlerde yanlış temsil edilmesinden geliyor - neden göründüğü, ne olduğu, aslında nerede başladığı, nerede ve nasıl yayıldığı.
Kesinlikle basit şeylerde bile, onlar (bu şeytani fizikçiler) herkesin kafasını kandırırlar: Manyetik alanın yönü, bir vektör miktarıyla ("B" - teslas cinsinden ölçülür) karakterize edilir. "E" elektrik alanının gücüne benzetilerek, manyetik alanın gücünü "B" olarak adlandırmak mantıklı olacaktır (tip, işlevleri benzerdir). Ancak (dikkat!) Manyetik alanın ana güç özelliğine manyetik indüksiyon deniyordu ... Ama bu bile onlara yeterli gelmedi ve her şeyi tamamen karıştırmak için yardımcı değere "manyetik alan gücü" adı verildi. "H", elektrik alanının yardımcı karakteristiği "D"ye benzer. Nedir…
Ayrıca, Lorentz kuvvetini bularak, manyetik kuvvetin Coulomb kuvvetinden, yük hızının ışık hızına oranının karesine eşit bir faktör kadar (yani, manyetik bileşenin) daha zayıf olduğu sonucuna varırlar. kuvvet elektrikli bileşenden daha azdır). Böylece manyetik etkileşimlere göreli bir etki atfedilir!!! Çok genç olanlar için açıklayacağım: Einstein Amca yüzyılın başında yaşadı ve tüm süreçleri ışık hızına bağlayan görelilik teorisini ortaya attı (tamamen saçmalık). Yani ışık hızına çıkarsanız zaman durur ve onu aşarsanız geri döner ... Bunun sadece şakacı Einstein'ın dünya dövmesi olduğu uzun zamandır herkes tarafından anlaşıldı ve tüm bunlar, en hafif deyimiyle, doğru değil. Şimdi bu labudyatin'e özellikleriyle mıknatısları da zincirlediler - neden böyleler? ...
Başka bir küçük not: Bay Ampère harika bir formül çıkardı ve bir teli bir mıknatısa veya bir tür demir parçasına getirirseniz, mıknatısın teli değil, hareket eden yükleri çekeceği ortaya çıktı. iletken boyunca. Buna acıklı bir şekilde "Ampère Yasası" dediler! İletken aküye bağlı değilse ve içinden akım geçmezse, yine de mıknatısa yapışacağını çok az hesaba katmadı. Öyle bir bahane buldular ki, hala suçlamalar var diyorlar, rastgele hareket ediyorlar. Burada mıknatısa yapışırlar. İlginç bir şekilde, mikro hacimlerde geldiği yer burasıdır, bu yükleri kaotik bir şekilde sosis yapmak için EMF alınır. Bu sadece bir sürekli hareket makinesi! Ve sonuçta hiçbir şeyi ısıtmıyoruz, enerji ile pompalamıyoruz ... Ya da başka bir şaka: Örneğin, alüminyum da bir metaldir, ancak nedense kaotik yükleri yoktur. Peki, alüminyum bir mıknatısa YAPIŞMAZ !!! ...yoksa tahtadan mı yapılmış...
Oh evet! Manyetik indüksiyon vektörünün nasıl yönlendirildiğini henüz söylemedim (bunu bilmeniz gerekiyor). Öyleyse, şemsiyemizi hatırlayarak, çevrede (şemsiyenin kenarı) akıntıya başladığımızı hayal edin. Bu basit işlemin bir sonucu olarak, vektör, düşüncemiz tarafından çubuğun tam ortasındaki sapa doğru yönlendirilir. Akımlı iletkenin düzensiz hatları varsa, o zaman her şey kaybolur - basitlik buharlaşır. Dipol manyetik moment adı verilen ek bir vektör belirir (bir şemsiye durumunda, o da mevcuttur, basitçe manyetik indüksiyon vektörü ile aynı yöne yönlendirilir). Formüllerde korkunç bir bölünme başlar - kontur boyunca her türlü integral, sinüs-kosinüs vb. - Kimin ihtiyacı var, kendisine sorabilir. Ayrıca akımın doğru jimlet kuralına göre başlatılması gerektiğini de belirtmekte fayda var, yani. saat yönünde, o zaman vektör bizden uzaklaşacaktır. Bu, pozitif normal kavramıyla ilişkilidir. Tamam, devam edelim...
Yoldaş Gauss biraz düşündü ve doğada manyetik yüklerin bulunmamasının (aslında Dirac bunların var olduğunu öne sürdü, ancak henüz keşfedilmediler) "B" vektörünün çizgilerinin ne başlangıcı ne de başlangıcı olmadığı gerçeğine yol açtığına karar verdi. son. Bu nedenle, "B" çizgileri bir "S" yüzeyi ile sınırlanan hacimden çıktığında meydana gelen kesişmelerin sayısı her zaman çizgiler bu hacme girdiğinde meydana gelen kesişmelerin sayısına eşittir. Bu nedenle, herhangi bir kapalı yüzey boyunca manyetik indüksiyon vektörünün akısı sıfırdır. Artık her şeyi normal Rusça olarak yorumluyoruz: Herhangi bir yüzey, hayal etmesi kolay olduğu gibi, bir yerde biter ve bu nedenle kapalıdır. “Sıfıra eşit”, var olmadığı anlamına gelir. Basit bir sonuç çıkarıyoruz: "Asla hiçbir yerde akış yoktur" !!! - Gerçekten havalı! (Aslında bu sadece akışın tekdüze olduğu anlamına gelir). Bunun durdurulması gerektiğini düşünüyorum, çünkü o zaman O KADAR saçmalık ve derinlik var ki ... Diverjans, rotor, vektör potansiyeli gibi şeyler küresel olarak karmaşık ve bu mega iş bile tam olarak anlaşılmış değil.
Şimdi, akımlı iletkenlerdeki manyetik alanın şekli hakkında biraz (daha fazla konuşmamızın temeli olarak). Bu konu düşündüğümüzden çok daha belirsiz. Düz bir iletken hakkında zaten yazmıştım - iletken boyunca ince bir silindir şeklinde bir alan. Silindirik bir karton üzerine bir bobin sararsanız ve bir akım başlatırsanız, o zaman böyle bir tasarımın alanı (ve akıllıca - bir solenoid olarak adlandırılır), benzer bir silindirik mıknatısınkiyle aynı olacaktır, yani. çizgiler mıknatısın (veya önerilen silindirin) ucundan çıkar ve diğer uca girerek uzayda bir tür elips oluşturur. Bobin veya mıknatıs ne kadar uzunsa, elipsler o kadar düz ve uzundur. Yaylı bir halkanın soğuk bir alanı vardır: yani simit şeklinde (sarılmış düz bir iletkenin alanını hayal edin). Bir toroid ile, genellikle bir şakadır (bu artık bir halka şeklinde katlanmış bir solenoiddir) - kendi dışında manyetik indüksiyona sahip değildir (!). Sonsuz uzunlukta bir solenoid alırsak, o zaman aynı çöp. Hiçbir şeyin sonsuz olmadığını bir tek biz biliyoruz, o yüzden selenoid uçlarından sıçrıyor, bir nevi fışkırıyor;))). Ve yine de - solenoid ve toroidin içindeki alan tekdüzedir. Nasıl.
Peki, başka ne bilmek iyidir? - İki mıknatısın sınırındaki koşullar, tam olarak iki ortamın sınırındaki bir ışık huzmesine benzer (kırılır ve yönünü değiştirir), sadece bir ışınımız yok, manyetik indüksiyon vektörü ve farklı manyetik geçirgenlik (optik değil) mıknatıslarımızın (medya). Veya bir şey daha: Üzerinde bir çekirdek ve bir bobin var (bir elektromıknatıs gibi), manyetik indüksiyon çizgilerinin nerede takıldığını düşünüyorsunuz? -Çoğunlukla çekirdeğin içinde yoğunlaşırlar, çünkü çekirdeğin inanılmaz bir manyetik geçirgenliği vardır ve ayrıca çekirdek ile bobin arasındaki hava boşluğuna sıkıca sıkıştırılırlar. Bu sadece sargının kendisinde, incir yok. Bu nedenle, bobinin yan yüzeyi ile hiçbir şeyi mıknatıslamazsınız, sadece çekirdek ile mıknatıslarsınız.
Hey, uyuyor musun? Değil? O zaman devam edelim. Doğadaki tüm malzemelerin manyetik ve manyetik olmayan olarak iki sınıfa ayrılmadığı, ancak üçe (manyetik duyarlılığın işaretine ve büyüklüğüne bağlı olarak) ayrıldığı ortaya çıktı: 1. Küçük ve negatif olduğu diamagnets (kısacası, pratik olarak sıfır ve onları hiçbir şey için mıknatıslayamazsınız), 2. Aynı zamanda küçük ama pozitif olduğu paramanyetikler (ayrıca sıfıra yakın; biraz mıknatıslayabilirsiniz, ancak yine de yapamazsınız) hissedin, yani bir incir), 3. Pozitif olduğu ve basitçe devasa değerlere ulaştığı ferromanyetler (paramanyetlerinkinden 1010 kat daha fazla!), Ek olarak, ferromanyetlerin duyarlılığı manyetik alan gücünün bir fonksiyonudur . Aslında başka bir tür madde daha var - bunlar dielektrikler, tamamen zıt özelliklere sahipler ve bizi ilgilendirmiyorlar.
Tabii ki, demir (ferrum) içermeleri nedeniyle bu şekilde adlandırılan ferromanyetlerle ilgileniyoruz. Demir, benzer kimyasal özelliklerle değiştirilebilir. elementler: nikel, kobalt, gadolinyum, bunların alaşımları ve bileşiklerinin yanı sıra manganez ve kromun bazı alaşımları ve bileşikleri. Mıknatıslanma ile tüm bu kano, yalnızca madde kristal halindeyse çalışır. (Mıknatıslanma, "Histerezis Döngüsü" adı verilen bir etki nedeniyle kalır - bunu hepiniz zaten biliyorsunuz). Belirli bir "Curie sıcaklığı" olduğunu bilmek ilginçtir ve bu belirli bir sıcaklık değildir, ancak her malzeme için, üzerinde tüm ferromanyetik özelliklerin kaybolduğu kendi sıcaklığıdır. Beşinci grubun maddelerinin olduğunu bilmek kesinlikle harika - bunlara antiferromanyetler (erbiyum, eğilim, manganez ve BAKIR alaşımları !!!) denir. Bu özel malzemelerin başka bir sıcaklığı vardır: "antiferromanyetik Curie noktası" veya "Néel noktası", bunun altında bu sınıfın kararlı özellikleri de kaybolur. (Üst noktanın üzerinde, madde bir paramanyet gibi davranır ve alt Neel noktasının altındaki sıcaklıklarda, bir ferromanyete dönüşür).
Bunu neden bu kadar sakince söylüyorum? - Kimyanın yanlış bir bilim olduğunu asla söylemediğime dikkatinizi çekiyorum (sadece fizik), ama bu en saf kimyadır. Düşünün: bakır alıyorsunuz, biraz soğutuyorsunuz, mıknatıslıyorsunuz ve elinizde bir mıknatıs var (eldivenlerde mi?) Ama bakır manyetik değil !!!
Örneğin bir alternatör oluşturmak için bu kitaptaki birkaç tamamen elektromanyetik şeye de ihtiyacımız olabilir. Olay 1: 1831'de Faraday, kapalı bir iletken devrede, manyetik indüksiyon akışının bu devre tarafından sınırlanan yüzey boyunca değiştiğinde bir elektrik akımının ortaya çıktığını keşfetti. Bu fenomene elektromanyetik indüksiyon denir ve ortaya çıkan akım endüktiftir. Ve şimdi en önemli şey: İndüksiyon EMF'sinin büyüklüğü, manyetik akıdaki değişikliğin gerçekleştirilme şekline bağlı değildir ve yalnızca akı değişim oranı ile belirlenir! - Düşünce olgunlaşıyor: Panjurlu rotor ne kadar hızlı dönerse, indüklenen EMF'nin değeri o kadar büyük olur ve alternatörün ikincil devresinden (bobinlerden) çıkarılan voltaj o kadar büyük olur. Doğru, Lenz Amca "Lenz Kuralı" ile bizi şımarttı: endüksiyon akımı her zaman buna neden olan nedeni ortadan kaldıracak şekilde yönlendirilir. Bu konunun alternatörde (ve diğer modellerde de) nasıl çalıştığını daha sonra anlatacağım.
Olgu 2: Endüksiyon akımları katı kütleli iletkenlerde de uyarılabilir. Bu durumda Foucault akımları veya girdap akımları olarak adlandırılırlar. Büyük bir iletkenin elektrik direnci küçüktür, bu nedenle Foucault akımları çok yüksek güçlere ulaşabilir. Lenz'in kuralına uygun olarak, Foucault'nun akımları, iletken içindeki bu tür yolları ve yönleri seçerler, böylece eylemleriyle onlara neden olan nedene mümkün olduğunca güçlü bir şekilde direnirler. Bu nedenle, güçlü bir mıknatıs alanında hareket eden iyi iletkenler, Foucault akımlarının bir manyetik alanla etkileşimi nedeniyle güçlü bir yavaşlama yaşarlar. Bu bilinmeli ve dikkate alınmalıdır. Örneğin bir alternatörde genel kabul görmüş yanlış şemaya göre yapılırsa o zaman hareketli perdelerde Foucault akımları oluşur ve tabii ki süreci yavaşlatırlar. Bildiğim kadarıyla, kimse bunu hiç düşünmedi. (Not: Tek istisna, Faraday tarafından keşfedilen ve Tesla tarafından geliştirilen, kendi kendine indüksiyonun zararlı etkilerine neden olmayan unipolar indüksiyondur).
Olgu 3: Herhangi bir devrede akan bir elektrik akımı, bu devreye nüfuz eden bir manyetik akı oluşturur. Akım değiştiğinde, devrede bir EMF'nin indüklenmesinin bir sonucu olarak manyetik akı da değişir. Bu fenomene kendi kendine indüksiyon denir. Alternatörlerle ilgili makalede bu fenomenden de bahsedeceğim.
Bu arada, Foucault akımları hakkında. Eğlenceli bir deneyim yaşayabilirsiniz. Cehennem kadar hafif. Büyük, kalın (en az 2 mm kalınlığında) bir bakır veya alüminyum levha alın ve zemine açılı olarak yerleştirin. "Güçlü" kalıcı bir mıknatısın eğimli yüzeyinden serbestçe kaymasına izin verin. Ve… Tuhaf!!! Kalıcı mıknatıs levhaya çekiliyor gibi görünüyor ve örneğin ahşap bir yüzeyde olduğundan çok daha yavaş kayıyor. Neden? Niye? Mesela, “uzman” hemen cevap verecektir - “Levha iletkende, mıknatıs hareket ettiğinde, manyetik alanın değişmesini önleyen ve dolayısıyla kalıcı mıknatısın hareket etmesini önleyen girdap elektrik akımları (Foucault akımları) ortaya çıkar. iletkenin yüzeyi.” Ama düşünelim! Girdap elektrik akımı, iletim elektronlarının girdap hareketidir. İletim elektronlarının girdabının iletken yüzeyi boyunca serbest hareketini ne engeller? İletim elektronlarının atalet kütlesi? Bir iletkenin kristal kafesi ile elektronların çarpışması sırasında enerji kaybı? Hayır, bu gözlenmez ve genellikle olamaz. Peki ne duruyor serbest hareket iletken boyunca girdap akımları? Bilmemek? Ve kimse cevap veremez çünkü tüm fizik saçmalıktır.
Şimdi kalıcı mıknatısların özü hakkında birkaç ilginç düşünce. Howard R. Johnson'ın makinesinde, daha doğrusu onun patent belgelerinde şu fikir ifade ediliyordu: "Bu buluş, bir ferromanyet ve manyetik alan kaynağı olan diğer malzemelerdeki eşlenmemiş elektronların dönüşlerini üretmek için kullanma yöntemiyle ilgilidir. elektron akışı olmayan güç, bunun gibi sıradan elektrik iletkenlerinde meydana gelir ve sabit mıknatıslı motorlarda bir güç kaynağı oluştururken bu yöntemi kullanmak. Bu buluşun uygulamasında, sabit mıknatısların içindeki eşlenmemiş elektronların dönüşleri, yalnızca sürekli mıknatısların süper iletken özellikleri ve mıknatıslar tarafından oluşturulan, kontrol edilen ve konsantre edilen manyetik akı tarafından bir itici güç kaynağı oluşturmak için kullanılır. rotorun statora göre yer değiştirmesi gibi faydalı işin sürekli üretimi için manyetik kuvvetleri yönlendirecek bir yol. Johnson'ın patentinde "süper iletken özelliklere" sahip bir sistem olarak kalıcı bir mıknatıs hakkında yazdığını unutmayın! Kalıcı bir mıknatıstaki elektron akımları, sıfır direnç sağlamak için bir iletken soğutma sistemi gerektirmeyen gerçek süperiletkenliğin bir tezahürüdür. Ayrıca, mıknatısın mıknatıslanmış durumunu koruması ve sürdürmesi için "direnç" negatif olmalıdır.
Ve ne, "müdavimler" hakkında her şeyi bildiğini mi sanıyorsun? İşte basit bir soru: - Basit bir ferromanyetik halkanın (geleneksel bir hoparlörden gelen bir mıknatıs) alan çizgilerinin resmi neye benzer? Nedense, herkes bunun herhangi bir telli iletkenle aynı olduğuna inanıyor (ve elbette kitapların hiçbirinde çizilmiyor). Ve işte burada yanılıyorsun!
Hatta (şekle bakınız) halkanın deliğine bitişik alanda hatlara anlaşılmaz bir şey olur. Sürekli olarak içine girmek yerine, sıkıca doldurulmuş bir çantaya benzeyen bir figürün ana hatlarını çizerek birbirinden uzaklaşırlar. Sanki iki teli vardır - üstte ve altta (özel noktalar 1 ve 2), - içlerindeki manyetik alan yön değiştirir.
Harika bir deney yapabilirsiniz (normalde anlaşılmaz gibi;), - aşağıdan ferrit halkaya bir çelik bilye ve alt kısmına bir metal somun getirelim. Hemen ona çekilecek (Şek. a). Burada her şey açık - yüzüğün manyetik alanına giren top bir mıknatıs oldu. Ardından, topu aşağıdan yukarıya halkaya getirmeye başlayacağız. Burada somun düşecek ve masanın üzerine düşecek (şek. b). İşte burada, alt tekil nokta! İçinde sahanın yönü değişti, top yeniden mıknatıslanmaya başladı ve somunu çekmeyi bıraktı. Topu tekil noktanın üzerine kaldırarak, somun tekrar buna mıknatıslanabilir (şekil c). Bu şaka ile manyetik çizgilerİlk keşfeden M.F. Ostrikov.
Not: Ve sonuç olarak, konumumu açıkça formüle etmeye çalışacağım. modern fizik. Deneysel verilere karşı değilim. Bir mıknatıs getirdilerse ve o bir parça demir çektiyse, sonra onu çekti. Manyetik akı bir EMF'yi indüklerse, o zaman indükler. Bununla tartışamazsın. Ama (!) işte bilim adamlarının çıkardığı sonuçlar, ... bunlara ve diğer süreçlere ilişkin açıklamaları bazen tek kelimeyle saçma (en hafif tabirle). Ve bazen değil, sık sık. Neredeyse her zaman…
a) Genel bilgiler. Bir dizi elektrikli cihazda sabit bir manyetik alan oluşturmak için, geniş bir histerezis döngüsüne sahip manyetik olarak sert malzemelerden yapılmış kalıcı mıknatıslar kullanılır (Şekil 5.6).
Kalıcı bir mıknatısın çalışması, H=0önceki H \u003d - H s. Döngünün bu kısmına demanyetizasyon eğrisi denir.
Küçük bir boşluk ile bir toroid şekline sahip kalıcı bir mıknatıstaki temel ilişkileri düşünün. b(şek.5.6). Bir toroidin şekli ve küçük bir boşluk nedeniyle, böyle bir mıknatıstaki başıboş akılar ihmal edilebilir. Boşluk küçükse, içindeki manyetik alan tekdüze kabul edilebilir.
Şekil 5.6. Daimi Mıknatıs Demanyetizasyon Eğrisi
Burkulma ihmal edilirse boşluktaki indüksiyon & ve mıknatısın içinde AT aynıdır.
Kapalı döngü entegrasyonunda toplam akım yasasına dayalı 1231 pilav. alırız:
Şekil 5.7. Bir toroid şeklinde kalıcı mıknatıs
Böylece boşluktaki alan kuvveti, mıknatıs gövdesindeki alan kuvvetinin tersine yönlendirilir. Benzer bir manyetik devre şekline sahip bir DC elektromıknatıs için, doygunluğu hesaba katmadan şunu yazabilirsiniz:
Kıyaslandığında kalıcı bir mıknatıs durumunda n olduğu görülebilir. çalışma aralığında bir akış oluşturan c, mıknatıs gövdesindeki gerilimin ve uzunluğunun zıt işaretli - ile çarpımıdır - Hl.
Şu gerçeğinden yararlanarak
, (5.29)
, (5.30)
nerede S- direğin alanı; - hava boşluğunun iletkenliği.
Denklem, ikinci kadranda orijinden eksene a açısı yapacak şekilde geçen doğrunun denklemidir. H. İndüksiyon ölçeği göz önüne alındığında teneke ve gerilim t n a açısı eşitlik ile tanımlanır
Kalıcı bir mıknatısın gövdesindeki manyetik alanın indüksiyonu ve gücü bir demanyetizasyon eğrisi ile bağlantılı olduğundan, bu düz çizginin demanyetizasyon eğrisi (nokta) ile kesişimi ANCAKŞekil 5.6'da) ve belirli bir boşlukta çekirdeğin durumunu belirler.
Kapalı devre ve
büyüme ile bçalışma aralığının iletkenliği ve tga azalır, çalışma aralığındaki indüksiyon azalır ve mıknatıs içindeki alan şiddeti artar.
Kalıcı bir mıknatısın önemli özelliklerinden biri, çalışma aralığındaki manyetik alanın enerjisidir. W t . Boşluktaki alanın düzgün olduğu düşünüldüğünde,
İkame değer H alırız:
, (5.35)
burada V M, mıknatıs gövdesinin hacmidir.
Böylece çalışma aralığındaki enerji mıknatısın içindeki enerjiye eşittir.
Ürün bağımlılığı B(-H) indüksiyon fonksiyonunda Şekil 5.6'da gösterilmiştir. Açıkçası, C noktası için, burada B(-H) maksimum değerine ulaştığında, hava aralığındaki enerji de maksimum değerine ulaşır ve kalıcı mıknatıs kullanımı açısından bu nokta optimaldir. Ürünün maksimumuna karşılık gelen C noktasının, ışın demanyetizasyon eğrisi ile kesişme noktası olduğu gösterilebilir. TAMAM, koordinatları olan bir noktadan ve .
Boşluğun etkisini daha ayrıntılı olarak ele alalım b indüksiyon miktarına göre AT(şek.5.6). Mıknatısın mıknatıslanması bir boşlukla gerçekleştirildiyse b, daha sonra mıknatıs gövdesindeki dış alanın kaldırılmasından sonra, noktaya karşılık gelen bir indüksiyon kurulacaktır. ANCAK. Bu noktanın konumu boşluk b tarafından belirlenir.
Değere olan boşluğu azaltın , sonra
. (5.36)
Boşlukta bir azalma ile mıknatıs gövdesindeki indüksiyon artar, ancak indüksiyonu değiştirme işlemi demanyetizasyon eğrisini değil, özel bir histerezis döngüsünün dalı boyunca takip eder. AMD. indüksiyon AT 1, bu dalın eksene açılı olarak çizilen bir ışınla kesişme noktası tarafından belirlenir. - H(nokta D).
Boşluğu tekrar değere yükseltirsek b, sonra indüksiyon değere düşecektir AT, ve bağımlılık B (H)Şube tarafından belirlenecektir. DNAözel histerezis döngüsü. Genellikle kısmi histerezis döngüsü AMDNA yeterince dar ve yerine düz AD, buna dönüş hattı denir. Bu doğrunun yatay eksene (+ H) olan eğimine dönüş katsayısı denir:
. (5.37)
Bir malzemenin demanyetizasyon özelliği genellikle tam olarak verilmez, sadece doygunluk indüksiyon değerleri verilir. Bs , artık indüksiyon g olarak, zorlayıcı kuvvet Bir mıknatısı hesaplamak için, manyetik olarak sert malzemelerin çoğu için formülle iyi bir şekilde yaklaşan tüm demanyetizasyon eğrisini bilmek gerekir.
(5.30) tarafından verilen demanyetizasyon eğrisi, eğer biliniyorsa, kolayca grafiksel olarak çizilebilir. B s , B r .
b) Belirli bir manyetik devre için çalışma aralığındaki akışın belirlenmesi. Kalıcı mıknatıslı gerçek bir sistemde, çalışma aralığındaki akış, başıboş ve burkulma akışlarının varlığından dolayı nötr bölümdeki (mıknatısın ortasındaki) akıştan farklıdır (Şek.).
Nötr bölümdeki akış şuna eşittir:
, (5.39)
nötr bölümdeki akış nerede;
Kutuplarda şişkin akış;
Akı saçılması;
iş akışı.
Saçılma katsayısı o eşitlik ile belirlenir
aktığını kabul edersek aynı manyetik potansiyel farkı tarafından yaratılır, o zaman
. (5.41)
İndüksiyonu nötr bölümde aşağıdakileri tanımlayarak buluruz:
,
ve demanyetizasyon eğrisi kullanılarak Şekil 5.6. Çalışma aralığındaki indüksiyon şuna eşittir:
çünkü çalışma aralığındaki akış, nötr bölümdeki akıştan birkaç kat daha azdır.
Çoğu zaman, sistemin manyetizasyonu, ferromanyetik malzemeden yapılmış parçaların olmaması nedeniyle çalışma aralığının iletkenliği azaldığında, monte edilmemiş bir durumda meydana gelir. Bu durumda, hesaplama doğrudan bir getiri kullanılarak gerçekleştirilir. Sızıntı akıları önemliyse, hesaplamanın bir elektromıknatıs durumunda olduğu gibi bölümlere göre yapılması önerilir.
Kalıcı mıknatıslardaki başıboş akılar, elektromıknatıslardakinden çok daha büyük bir rol oynar. Gerçek şu ki, sert manyetik malzemelerin manyetik geçirgenliği, elektromıknatıs sistemlerinin yapıldığı yumuşak manyetik malzemelerinkinden çok daha düşüktür. Kaçak akılar, kalıcı mıknatıs boyunca manyetik potansiyelde önemli bir düşüşe neden olur ve n'yi azaltır. c ve dolayısıyla çalışma aralığındaki akış.
Tamamlanan sistemlerin dağılım katsayısı oldukça geniş bir aralıkta değişmektedir. Saçılma katsayısının ve saçılma akılarının hesaplanması büyük zorluklarla ilişkilidir. Bu nedenle, yeni bir tasarım geliştirirken, kalıcı mıknatısın bir elektromıknatıs ile değiştirildiği özel bir modelde saçılma katsayısının değerinin belirlenmesi önerilir. Mıknatıslama sargısı, çalışma aralığında gerekli akıyı elde edecek şekilde seçilir.
Şekil 5.8. Kalıcı mıknatıs ve kaçak ve burkulma akıları ile manyetik devre
c) Çalışma aralığında gerekli indüksiyona göre mıknatıs boyutlarının belirlenmesi. Bu görev, bilinen boyutlardaki akışı belirlemekten bile daha zordur. Bir manyetik devrenin boyutlarını seçerken, genellikle indüksiyonun 0'da ve gerilim H 0 nötr bölümde, ürünün maksimum değerine karşılık geldi N 0 V 0 . Bu durumda mıknatısın hacmi minimum olacaktır. Malzeme seçimi için aşağıdaki öneriler verilmiştir. Büyük boşluklarda büyük indüksiyon değeri elde etmek isteniyorsa en uygun malzeme magnico'dur. Büyük boşluklu küçük indüksiyonlar oluşturmak gerekirse, o zaman alnisi önerilebilir. Küçük çalışma boşlukları için ve büyük önem indüksiyon, alni kullanılması tavsiye edilir.
Mıknatısın kesiti aşağıdaki hususlardan seçilir. Nötr bölümdeki indüksiyon şuna eşit olarak seçilir: 0'da Daha sonra nötr bölümdeki akış
,
mıknatısın kesiti nerede
.
Çalışma aralığında indüksiyon değerleri r'de ve direğin alanı değerleri verilmiştir. En zoru, katsayının değerini belirlemektir. saçılma. Değeri, çekirdekteki tasarıma ve indüksiyona bağlıdır. Mıknatısın kesitinin büyük olduğu ortaya çıkarsa, paralel bağlı birkaç mıknatıs kullanılır. Mıknatısın uzunluğu, gerekli NS'yi oluşturma koşulundan belirlenir. mıknatısın gövdesindeki gerilim ile çalışma aralığında H 0:
nerede b p - çalışma aralığının değeri.
Ana boyutları seçtikten ve mıknatısı tasarladıktan sonra, daha önce açıklanan yönteme göre bir doğrulama hesabı yapılır.
d) Mıknatısın özelliklerinin stabilizasyonu. Mıknatısın çalışması sırasında, sistemin çalışma boşluğundaki akışta bir azalma gözlenir - mıknatısın eskimesi. Yapısal, mekanik ve manyetik yaşlanma vardır.
Yapısal yaşlanma, malzemenin sertleşmesinden sonra meydana gelir. iç gerilimler, malzeme heterojen bir yapı kazanır. Çalışma sürecinde malzeme daha homojen hale gelir, iç gerilimler ortadan kalkar. Bu durumda artık indüksiyon t olarak ve zorlayıcı güç s azalmak. Yapısal yaşlanmayla mücadele etmek için malzeme tavlama şeklinde ısıl işleme tabi tutulur. Bu durumda malzemedeki iç gerilimler ortadan kalkar. Özellikleri daha kararlı hale gelir. Alüminyum-nikel alaşımları (alni vb.) yapısal stabilizasyon gerektirmez.
Mıknatısın şok ve titreşimi ile mekanik yaşlanma meydana gelir. Mıknatısı mekanik etkilere karşı duyarsız hale getirmek için yapay eskitme işlemine tabi tutulur. Mıknatıs numuneleri, aparata takılmadan önce çalışma esnasında karşılaşılabilecek şok ve titreşimlere maruz bırakılır.
Manyetik yaşlanma, dış manyetik alanların etkisi altında bir malzemenin özelliklerinde bir değişikliktir. Pozitif bir dış alan, dönüş hattı boyunca indüksiyonu arttırır ve negatif olan, demanyetizasyon eğrisi boyunca onu azaltır. Mıknatısı daha kararlı hale getirmek için manyetikliği giderici bir alana tabi tutulur ve ardından mıknatıs bir dönüş hattında çalışır. Dönüş hattının daha alçak olması nedeniyle dış alanların etkisi azaltılmıştır. Kalıcı mıknatıslı manyetik sistemler hesaplanırken, stabilizasyon sürecinde manyetik akının %10-15 oranında azaldığı dikkate alınmalıdır.
Enerji Dönüşümü elektromanyetik alan
Araştırmanın özü:
Araştırmanın ana yönü, yazar tarafından keşfedilen elektromanyetik alan enerjisinin transjenerasyonunun fiziksel süreci nedeniyle elektrik üreten cihazlar yaratmanın teorik ve teknik fizibilitesinin incelenmesidir. Etkinin özü, elektromanyetik alanlar (sabit ve değişken) eklenirken enerjilerin değil, alan genliklerinin eklenmesi gerçeğinde yatmaktadır. Alan enerjisi, toplam elektromanyetik alanın genliğinin karesiyle orantılıdır. Sonuç olarak, alanların basit bir şekilde eklenmesiyle, toplam alanın enerjisi, tüm başlangıç alanlarının ayrı ayrı enerjisinden birçok kez daha büyük olabilir. Elektromanyetik alanın bu özelliği, alan enerjisinin toplamsal olmaması olarak adlandırılır. Örneğin, bir yığına üç düz disk kalıcı mıknatıs eklerken, toplam manyetik alanın enerjisi dokuz kat artar! Besleme hatlarına ve rezonans sistemlerine elektromanyetik dalgaların eklenmesi sırasında da benzer bir süreç meydana gelir. Toplam duran elektromanyetik dalganın enerjisi, eklenmeden önceki dalgaların ve elektromanyetik alanın enerjisinden birçok kez daha büyük olabilir. Sonuç olarak, sistemin toplam enerjisi artar. İşlem, basit bir alan enerji formülü ile tanımlanır:
Üç kalıcı disk mıknatısı eklerken, alanın hacmi üç kat azalır ve manyetik alanın hacimsel enerji yoğunluğu dokuz kat artar. Sonuç olarak, üç mıknatısın toplam alanının enerjisi, bağlantısız üç mıknatısın enerjisinin üç katına çıkıyor.
Bir hacimde elektromanyetik dalgalar eklerken (besleme hatlarında, rezonatörlerde, bobinlerde, elektromanyetik alanın enerjisinde de orijinal olana göre bir artış olur).
Elektromanyetik alan teorisi, elektromanyetik dalgaların ve alanların transferi (trans-) ve eklenmesi nedeniyle enerji üretimi olasılığını gösterir. Yazar tarafından geliştirilen elektromanyetik alanların enerji dönüşümü teorisi, klasik elektrodinamik ile çelişmez. Büyük bir gizli kütle enerjisine sahip süper yoğun bir dielektrik ortam olarak fiziksel bir süreklilik fikri, fiziksel alanın enerjiye sahip olmasına ve transjenerasyonun (ortamın enerjisini hesaba katarak) tam enerji koruma yasasını ihlal etmemesine yol açar. Elektromanyetik alanın enerjisinin toplamsal olmaması, bir elektromanyetik alan için enerjinin korunumu yasasının basit bir şekilde yerine getirilmediğini gösterir. Örneğin, Umov-Poynting vektörü teorisinde, Poynting vektörlerinin eklenmesi, elektrik ve manyetik alan eşzamanlı. Bu nedenle, örneğin, üç Poynting vektörü eklerken, toplam Poynting vektörü ilk bakışta göründüğü gibi üç değil, dokuz kat artar.
Araştırma sonuçları:
Elektromanyetik araştırma dalgaları ekleyerek enerji elde etme olasılığı, çeşitli besleme hatlarında - dalga kılavuzları, iki telli, şerit, koaksiyel - deneysel olarak araştırıldı. Frekans aralığı 300 MHz ila 12,5 GHz arasındadır. Güç hem doğrudan - wattmetrelerle hem de dolaylı olarak - dedektör diyotları ve voltmetrelerle ölçüldü. Sonuç olarak fider hatlarında belirli ayarlar yapıldığında olumlu sonuçlar alınmıştır. Alanların genlikleri toplanırken (yüklerde) yükte ayrılan güç, farklı kanallardan sağlanan güçten fazladır (güç bölücüler kullanılmıştır). Genişlik toplama ilkesini gösteren en basit deney, bir wattmetrenin bağlı olduğu bir alıcı üzerinde dar bir şekilde yönlendirilmiş üç antenin fazda çalıştığı bir deneydir. Bu deneyimin sonucu: alıcı antende kaydedilen güç, her verici antenden ayrı ayrı dokuz kat daha fazladır. Alıcı antende, üç verici antenden gelen genlikler (üç) eklenir ve alma gücü, genliğin karesiyle orantılıdır. Yani, üç ortak mod genliği eklendiğinde, alıcı güç dokuz kat artar!
Havadaki (vakum) girişimin çok fazlı olduğu, besleme hatları, boşluklu rezonatörler, duran dalgalar ah bobinlerde vb. Sözde klasik girişim modelinde, elektromanyetik alanın genliklerinin hem toplanması hem de çıkarılması gözlemlenir. Bu nedenle, genel olarak, çok fazlı girişim durumunda, enerji korunumu yasasının ihlali yerel niteliktedir. Bir rezonatörde veya besleme hatlarında duran dalgaların varlığında, elektromanyetik dalgaların üst üste binmesine, elektromanyetik alanın uzayda yeniden dağılımı eşlik etmez. Bu durumda çeyrek ve yarım dalga rezonatörlerinde sadece alan genliklerinin toplanması gerçekleşir. Tek bir hacimde birleştirilen dalgaların enerjisi, jeneratörden rezonatöre geçen enerjiden gelir.
Deneysel çalışmalar, transjenerasyon teorisini tamamen doğrulamaktadır. Mikrodalga uygulamasından, besleme hatlarında normal bir elektrik kesintisinde bile gücün jeneratörden sağlanan gücü aştığı bilinmektedir. Örneğin, 100 MW'lık bir mikrodalga gücü için tasarlanmış bir dalga kılavuzu, her biri 25 MW'lık iki mikrodalga gücü eklenerek - dalga kılavuzuna iki karşı yayılan mikrodalga dalgası eklenerek delinir. Bu, mikrodalga gücü hattın sonundan yansıtıldığında meydana gelebilir.
Çeşitli girişim türleri kullanılarak enerji üretmek için bir dizi orijinal devre şeması geliştirilmiştir. Ana frekans aralığı metre ve desimetredir (UHF), santimetreye kadar. Transjenerasyon temelinde, kompakt otonom elektrik kaynakları oluşturmak mümkündür.