Solenoidas yra N identiškų izoliuotos laidžios vielos vijų, tolygiai apvyniotų aplink bendrą rėmą arba šerdį, rinkinys. Ta pati srovė praeina per posūkius. Magnetiniai laukai, kuriuos sukuria kiekvienas posūkis atskirai, sumuojasi pagal superpozicijos principą. Indukcija magnetinis laukas solenoido viduje jis yra didelis, o išorėje - mažas. Nes be galo ilgas solenoidas magnetinio lauko indukcija už solenoido yra linkusi į nulį. Jei solenoido ilgis yra daug kartų didesnis nei jo posūkių skersmuo, tai solenoidas praktiškai gali būti laikomas be galo ilgas. Tokio solenoido magnetinis laukas yra visiškai sutelktas jo viduje ir yra vienodas (6 pav.).
Magnetinio lauko indukcijos dydį be galo ilgo solenoido viduje galima nustatyti naudojant vektorių cirkuliacijos teorema
:vektorinė cirkuliacija 
išilgai savavališko uždaro kontūro yra lygus algebrinė suma srovės, kurias apima grandinė, padaugintos iš magnetinės konstantos μ O :
,
(20)
kur μ 0 = 4π 10 -7 H/m.
6 pav. Solenoidinis magnetinis laukas
Norėdami nustatyti magnetinės indukcijos B dydį solenoido viduje, pasirenkame uždarą stačiakampio formos ABCD grandinę, kur 
- kontūro ilgio elementas, nurodantis važiavimo kryptį (6 pav.). Šiuo atveju ilgiai AB ir CD bus laikomi begaliniais.
Tada vektoriaus cirkuliacija 
išilgai uždaro kontūro ABCD, apimančio N posūkius, yra lygus:
AB ir CD skyriuose produktas 
, nes vektorius 
Ir 
viena kitai statmenos. Štai kodėl
.
(22)
DA dalyje, esančioje už solenoido, integralas 
, nes magnetinis laukas už grandinės yra lygus nuliui.
Tada (21) formulė bus tokia:
,
(23)
kur l yra atkarpos BC ilgis. Grandine padengtų srovių suma lygi
,
(24)
kur I c yra solenoido srovė; N yra ABCD grandinės apsukų skaičius.
Pakeitę (23) ir (24) į (20), gauname:
. (25)
Iš (25) gauname be galo ilgo solenoido magnetinio lauko indukcijos išraišką:
.
(26)
Kadangi solenoido n ilgio vieneto apsisukimų skaičius yra lygus:
(27)
tada pagaliau gauname:
.
(28)
Jei solenoido viduje yra šerdis, B formulė (28) bus tokia:
.
(29),
čia – šerdies medžiagos magnetinis pralaidumas.
Taigi, solenoido magnetinio lauko indukciją B lemia solenoido srovėaš c , apsisukimų skaičiusnvienam solenoido ilgio vienetui ir šerdies medžiagos magnetiniam pralaidumui.
Cilindrinis magnetronas
Magnetronas vadinamas dviejų elektrodų elektronų vamzdžiu (diodu), turinčiu šildomą katodą ir šaltą anodą ir įdėtą į išorinį magnetinį lauką.
Diodo anodas yra cilindro formos su spinduliu 
. Katodas yra tuščiaviduris cilindras, kurio spindulys 
, išilgai kurio ašies yra siūlelis, dažniausiai pagamintas iš volframo (7 pav.).
Dėl termioninės emisijos reiškinio karštas katodas skleidžia termioninius elektronus, kurie aplink katodą sudaro elektronų debesį. Taikant anodo įtampą 
(8 pav.), elektronai pradeda judėti iš katodo į anodą išilgai spindulių, todėl atsiranda anodo srovė 
. Anodo srovė registruojama miliampermetru.
7 pav. Diodų grandinė
8 pav. Grandinės schema
Anodo įtampos dydis reguliuojamas potenciometru RA. Kuo didesnė anodo įtampa, tuo didesnis elektronų skaičius per laiko vienetą pasiekia anodą, taigi, tuo didesnė anodo srovė.
Elektrinio lauko stipris E tarp katodo ir anodo yra toks pat kaip cilindriniame kondensatoriuje:
,
(30)
kur r yra atstumas nuo katodo ašies iki tam tikro erdvės taško tarp katodo ir anodo.
Iš (30) formulės matyti, kad lauko stipris E yra atvirkščiai proporcingas atstumui r iki katodo ašies. Vadinasi, prie katodo lauko stiprumas yra didžiausias.
r į< tada logaritmo reikšmė ln Išorinis magnetinis laukas, kuriame yra diodas, sukuriamas solenoidu (8 pav.). Solenoido l ilgis yra daug didesnis nei jo posūkių skersmuo, todėl lauką solenoido viduje galima laikyti vienodu. Srovė solenoido grandinėje keičiama potenciometru R C (8 pav.) ir registruojama ampermetru. Elektronų judėjimo pobūdis priklausomai nuo solenoido lauko stiprumo parodytas 9 pav. Jei solenoido grandinėje nėra srovės, tai magnetinio lauko indukcija B = 0. Tada elektronai nuo katodo iki anodo juda beveik spinduliais. Srovės padidėjimas solenoido grandinėje veda prie V vertės padidėjimo. Tuo pačiu metu elektronų judėjimo trajektorijos pradeda lenktis, bet visi elektronai pasiekia anodą. Anodo grandinėje tekės ta pati srovė, kaip ir nesant magnetinio lauko. 9 pav. Anodo srovės I A priklausomybė nuo solenoido srovės I c dydžio idealiuoju (1) ir realiuoju (2) atveju, taip pat elektronų judėjimo pobūdis, priklausantis nuo solenoido lauko dydžio. Esant tam tikrai srovės vertei solenoide, apskritimo, kuriuo juda elektronas, spindulys tampa lygus pusei atstumo tarp katodo ir anodo: Šiuo atveju elektronai paliečia anodą ir pereina prie katodo (9 pav.). Šis diodo veikimo būdas vadinamas kritiškas. Šiuo atveju per solenoidą teka kritinė srovė I cr, kuri atitinka magnetinio lauko indukcijos B = B cr kritinę vertę. Esant V = V, idealiu atveju anodo srovė turėtų staiga sumažėti iki nulio. Esant B > B cr, elektronai nepasiekia anodo (9 pav.), o anodo srovė taip pat bus lygi nuliui (9 pav., 1 kreivė). Tačiau praktikoje dėl tam tikros elektronų greičių sklaidos ir katodo bei solenoido nesutapimo anodo srovė mažėja ne staigiai, o sklandžiai (9 pav., 2 kreivė). Šiuo atveju solenoido srovės vertė, atitinkanti 2 kreivės vingio tašką, laikoma kritine I kr. Kritinė solenoido srovės vertė atitinka anodo srovę, lygią: – didžiausia anodo srovės vertė, kai V = 0. Anodo srovės I A priklausomybė nuo magnetinio lauko indukcijos B dydžio (arba nuo srovės solenoide), esant pastoviai anodo įtampai ir pastoviai šilumai, vadinama atstatyti magnetrono charakteristikas. Solenoidas vadinamas laidininku, susuktu spirale, per kurią teka elektros srovė (1 pav.). A Jei mintyse perpjausite solenoido posūkius skersai, nurodykite juose srovės kryptį, kaip nurodyta aukščiau, ir nustatysite magnetinės indukcijos linijų kryptį pagal „įstrižainės taisyklę“, tada viso solenoido magnetinis laukas bus turėti formą, kaip parodyta 1 paveiksle,. b vadinamas laidininku, susuktu spirale, per kurią teka elektros srovė (1 pav. 1 pav. Solenoidas ( Jei mintyse perpjausite solenoido posūkius skersai, nurodykite juose srovės kryptį, kaip nurodyta aukščiau, ir nustatysite magnetinės indukcijos linijų kryptį pagal „įstrižainės taisyklę“, tada viso solenoido magnetinis laukas bus turėti formą, kaip parodyta 1 paveiksle,) ) ir jo magnetinis laukas ( 2 pav. Kompiuterinis solenoido modelis n Ant begalinio ilgio solenoido ašies, ant kurio kiekvieno ilgio vieneto suvyniotas 0 apsisukimų, magnetinio lauko stiprumas solenoido viduje nustatomas pagal formulę: = aš × n 0 . H Toje vietoje, kur magnetinės linijos patenka į solenoidą, susidaro pietinis polius, o ten, kur jos išeina, – šiaurės polius. Norėdami nustatyti solenoido polius, jie naudoja „įvorės taisyklę“, taikydami ją taip: jei statysite antgalį išilgai solenoido ašies ir pasukite jį srovės kryptimi solenoido ritės posūkiuose, tada gimleto transliacinis judėjimas parodys magnetinio lauko kryptį (3 pav.). Vadinamas solenoidas, kurio viduje yra plieninė (geležies) šerdis elektromagnetas(4 ir 5 pav.). Elektromagneto magnetinis laukas yra stipresnis nei solenoido, nes į solenoidą įdėtas plieno gabalas įmagnetinamas ir susidaręs magnetinis laukas sustiprėja. Elektromagneto polius galima nustatyti taip pat, kaip ir solenoido, naudojant „įstrižainės taisyklę“. 5 pav. Elektromagneto ritė Elektromagnetai plačiai naudojami technikoje. Jie naudojami magnetiniam laukui sukurti elektros generatoriuose ir varikliuose, elektriniuose matavimo prietaisuose, elektros prietaisuose ir pan. Didelės galios įrenginiuose vietoj saugiklių naudojami automatiniai, alyvos ir oro grandinės pertraukikliai, kad būtų atjungta pažeista grandinės dalis. Įvairios relės naudojamos grandinės pertraukiklių suveikimo ritėms įjungti. Relės – tai įrenginiai arba mašinos, reaguojančios į srovės, įtampos, galios, dažnio ir kitų parametrų pokyčius. Iš daugybės relių, kurios skiriasi savo paskirtimi, veikimo principu ir konstrukcija, trumpai apžvelgsime elektromagnetinių relių konstrukciją. 6 paveiksle parodyta šių relių konstrukcija. Relės veikimas pagrįstas magnetinio lauko, kurį sukuria stacionari ritė, per kurią praeina srovė, ir plieninės kilnojamos elektromagneto armatūros sąveika. Keičiantis darbo sąlygoms pagrindinėje srovės grandinėje, sužadinama relės ritė, šerdies magnetinis srautas traukia (pasuka arba atitraukia) armatūrą, kuri uždaro grandinės kontaktus, alyvos ir oro jungiklių pavaros išjungimo ritę. arba pagalbinės relės. 6 pav. Elektromagnetinė relė Relės taip pat buvo pritaikytos automatikoje ir telemechanikoje. Solenoido (elektromagneto) magnetinis srautas didėja jame esant apsisukimų skaičiui ir srovei. Įmagnetinimo jėga priklauso nuo srovės ir apsisukimų skaičiaus sandaugos (amperinių apsisukimų skaičiaus). Jei, pavyzdžiui, paimsime solenoidą, kurio apvija teka 5 A srovę, o apsisukimų skaičius yra 150, tai amperų apsisukimų skaičius bus 5 × 150 = 750. Toks pat magnetinis srautas bus gautas, jei paimame 1500 apsisukimų ir per juos praleidžiame 0,5 Ah srovę, nes 0,5 × 1500 = 750 amperų apsisukimų. Solenoido magnetinį srautą galima padidinti šiais būdais: 1) į solenoidą įkišti plieninę šerdį, paverčiant ją elektromagnetu; 2) padidinti plieninės elektromagneto šerdies skerspjūvį (kadangi esant tam tikrai srovei, magnetinio lauko stiprumui, taigi ir magnetinei indukcijai, skerspjūvio padidėjimas padidina magnetinį srautą); 3) sumažinti elektromagneto šerdies oro tarpą (kadangi sumažinus magnetinių linijų kelią per orą, magnetinė varža mažėja). Vaizdo įrašas apie elektromagnetą: Solenoidas yra cilindrinė vielos ritė. Galima manyti, kad yra daug sukrautų apskritų ritių, nešančių srovę. Magnetinio lauko linijos, kurias sukuria elektros srovė solenoide, parodytos fig. 6.6. Kaip matyti iš šio paveikslo, jėgos linijos solenoido viduje yra beveik tiesios. Kuo ilgesnis solenoidas, t.y. kuo didesnis jo ilgis, palyginti su spinduliu, tuo mažesnis lauko linijų kreivumas solenoido viduje. Šiuo atveju vektorius IN
Magnetinės indukcijos laukas solenoido viduje bus nukreiptas lygiagrečiai jo ašiai. Be to, jo kryptis bus susieta su srovės kryptimi solenoide pagal dešiniojo varžto taisyklę. Nukreipkime ašį X palei solenoido ašį. Šiuo atveju magnetinės indukcijos vektoriaus projekcija į ašį X bus lygus jo moduliui, o visos kitos jo projekcijos bus lygios nuliui: B x = B, B y = B z = 0. Pakeiskime šias vektorines projekcijas IN
į (6.12) lygtį. Mes gauname Iš šios lygybės matyti, kad solenoido viduje magnetinės indukcijos vektorius ne tik išlaiko kryptį, bet ir jo dydis visur yra vienodas. Taigi darome išvadą, kad ilgo solenoido viduje magnetinis laukas yra vienodas. Ryžiai. 6.6. Solenoidinis magnetinis laukas Raskime magnetinio lauko indukcijos vektoriaus dydį solenoido viduje, naudodami teoremą (6.8) apie šio vektoriaus cirkuliaciją. Kaip kontūrą C, pagal kurį apskaičiuosime magnetinės indukcijos vektoriaus cirkuliaciją, pasirinksime trūkinę liniją, pavaizduotą punktyrine linija Fig. 6.6. Šios l ilgio linijos segmentas yra solenoido viduje ir sutampa su viena iš magnetinio lauko linijų. Dvi tiesios linijos, statmenos šiai atkarpai, prasideda jos galuose ir eina iki begalybės. Visuose šių tiesių taškuose magnetinės indukcijos vektorius yra arba statmenas joms (solenoido viduje) arba lygus nuliui (išorėje solenoido). Todėl skaliarinė sandauga Вdl
šiuose taškuose yra lygus nuliui. Taigi, magnetinės indukcijos cirkuliacija nagrinėjamoje grandinėje SU bus lygus integralui per l ilgio lauko linijos atkarpą. Atsižvelgdami į tai, kad magnetinės indukcijos vektoriaus dydis yra pastovi reikšmė, turėsime Tegul solenoido apsisukimų skaičius, kurį apima grandinė C, yra lygus N.Šiuo atveju grandinės padengtų srovių suma bus lygi NI, Kur aš - srovės stiprumas viename solenoido posūkyje. Teorema (6.8) veda į lygybę Вl = μ o NI, iš kurios randame magnetinio lauko indukciją solenoide: В = μ o nI n – apsisukimų skaičius solenoido ilgio vienete. Nuolatinės srovės magnetinis laukas Apsvarstykite magnetinį lauką, kurį sukuria elektros srovė, tekanti per ploną, be galo ilgą laidą. Tokia sistema turi cilindrinę simetriją. Dėl to magnetinis laukas turi turėti šias savybes: 1) bet kurioje tiesėje, lygiagrečioje srovės laidui, magnetinės indukcijos vektorius visur turi būti vienodas; 2) kai visas magnetinis laukas visiškai sukasi aplink laidą, jis nesikeičia. Šiuo atveju magnetinio lauko jėgos linijos turėtų būti apskritimai, kurių centrai yra ant laido ašies su srove (6.7 pav.), o vektorius IN bet kuriame iš šių apskritimų visur yra vienodas modulis. Naudodamiesi teorema (6.8) apie magnetinės indukcijos vektoriaus cirkuliaciją, rasime šio vektoriaus modulį. Šiuo tikslu apskaičiuojame magnetinės indukcijos cirkuliaciją išilgai vienos iš elektros linijų SU, kurio spindulys lygus A. Nuo vektoriaus IN yra lauko linijos liestinė, jis yra kolinearinis vektoriniam elementui dlši linija. Štai kodėl Kur IN yra magnetinės indukcijos vektoriaus, kuris, kaip minėta, yra visur apskritime, dydis SU vienas ir tas pats. Išimsime IN integraliniam ženklui. Po integracijos turėsime = IN 2p a Ryžiai. 6.7. Nuolatinių srovių magnetinio lauko linijos Kadangi grandinė SU dengia tik vieną laidą su srove I, teorema (6.8) veda į lygybę 2p a IN= μ o aš Iš čia tai matome per atstumą vadinamas laidininku, susuktu spirale, per kurią teka elektros srovė (1 pav. iš begalinio tiesaus laido su srove aš jo sukuriamo magnetinio lauko indukcija bus IN= μ o aš/(2p a) (6,15) Kaip matyti iš fig. 6.7, vektoriaus kryptis IN o srovės I kryptis yra susijusi su dešiniojo varžto taisykle. Naudojant Biot-Savart-Laplace dėsnį, nesunku patikrinti, ar taip yra. Srovių sąveika Panagrinėkime du plonus tiesius laidus, lygiagrečius vienas kitam, kurių srovės I 1 ir I 2 (6.8 pav.). Jei atstumas R tarp laidų yra daug mažesnis už jų ilgį, tada pirmojo laido sukurto lauko magnetinę indukciją tokiu atstumu galima rasti naudojant (6.15) formulę: IN= μ o aš 1 /(2p R) Ryžiai. 6.8. Srovių sąveika Pirmosios srovės sukurtas magnetinis laukas antrąjį laidą veiks ampero jėga F
21 ,
kuris nustatomas pagal (5.8) formulę: F21 = I 2[l 2 B 1 ] Kur l 2 yra vektorius, kurio ilgis lygus antrojo nagrinėjamo laido atkarpos ilgiui l. Šis vektorius nukreiptas išilgai laido srovės kryptimi. Jėgos modulis (6.17) bus F 21 =
I 2 l B 1 .
(6.18) Pakeitę išraišką (6.16) į formulę (6.18), gauname tokią jėgos, kuria pirmasis laidas veikia antrojo l ilgio laido atkarpą, išraišką: F 21 =
μ o I 1 I 2 l /
(2p R) Jėgos kryptis F
21
randame naudodami (6.17) formulę. Kai srovės I 1, I 2 teka viena kryptimi, ši jėga bus nukreipta į pirmąjį laidą. Jėga F
12
, su kuria antrasis laidas veikia l ilgio pirmojo laido atkarpą, yra vienodo dydžio ir priešingos krypties jėgai F
21
. Taigi, nustatyta, kad lygiagrečiai laidai, kurių srovės teka ta pačia kryptimi, traukia vienas kitą. Nesunku įrodyti, kad laidai, kurių srovės teka priešingomis kryptimis, atstumia vienas kitą. Naudojant (6.19) formulę, nustatomas srovės vienetas SI. Kaip žinote, šis vienetas vadinamas amperas. Pagal apibrėžimą, du ilgi ploni laidai, kurių srovės yra lygios vienam amperas, yra lygiagrečiai 1 atstumu m vienas nuo kito sąveikauja su 2 10 -7 N jėga 1 m ilgio. Pakeitę šias reikšmes į formulę (6.19), mes nustatome, kad magnetinė konstanta m 0 = 4p 10 -7 N/m. SI įkrovos vienetas yra pakabukas- išreikštas srovės vienetu: Cl = A*s. Dviejų taškinių krūvių sąveikos jėgos matavimas 1 Cl atvedė į prasmę F= 9 10 9 N atstumu tarp įkrovimų R= 1 m. Naudodami šias vertes randame elektros konstantą e 0 iš Kulono dėsnio F =| Q 1 Q 2 |
/(4pe 0 R 2
) Įdomu pastebėti, kad vertė 1/Öe 0 m 0 =3 10 8 m/s skaičiais lygus šviesos greičiui vakuume. Elektros srovės magnetinis laukas Magnetinį lauką sukuria ne tik natūralūs ar dirbtiniai, bet ir laidininkas, jei per jį praeina elektros srovė. Todėl yra ryšys tarp magnetinių ir elektrinių reiškinių. Nesunku patikrinti, ar aplink laidininką, kuriuo teka srovė, susidaro magnetinis laukas. Virš judančios magnetinės adatos lygiagrečiai uždėkite tiesų laidininką ir praleiskite per ją elektros srovę. Rodyklė užims statmeną laidininkui padėtį. Kokios jėgos gali priversti magnetinę adatą pasisukti? Akivaizdu, kad magnetinio lauko, kuris atsiranda aplink laidininką, stiprumas. Išjunkite srovę ir magnetinė adata grįš į normalią padėtį. Tai rodo, kad išjungus srovę išnyko ir laidininko magnetinis laukas. Taigi, elektros srovė, einanti per laidininką, sukuria magnetinį lauką. Norėdami sužinoti, kuria kryptimi nukryps magnetinė adata, naudokite dešinės rankos taisyklę. Jei dešinę ranką uždedate ant laidininko delnu žemyn taip, kad srovės kryptis sutaptų su pirštų kryptimi, tada sulenktas nykštys parodys magnetinės adatos, padėtos po laidu, šiaurinio poliaus nukreipimo kryptį. . Naudodami šią taisyklę ir žinodami rodyklės poliškumą, taip pat galite nustatyti srovės kryptį laidininke.
Tiesiojo laidininko magnetinis laukas turi koncentrinių apskritimų formą. Jei dešinę ranką uždėsite ant laidininko delnu žemyn taip, kad atrodo, kad srovė teka iš pirštų, tada sulenktas nykštys bus nukreiptas į magnetinės adatos šiaurinį ašigalį.Toks laukas vadinamas apskritu magnetiniu lauku. Apvalių lauko jėgos linijų kryptis priklauso nuo laidininko ir yra nulemta vadinamųjų gimlet taisyklė. Jei mintyse prisukite antgalį srovės kryptimi, tada jo rankenos sukimosi kryptis sutaps su magnetinio lauko linijų kryptimi. Taikydami šią taisyklę, galite sužinoti srovės kryptį laidininke, jei žinote šios srovės sukuriamų lauko linijų kryptį. Grįžtant prie eksperimento su magnetine adata, galime įsitikinti, kad ji visada yra su šiauriniu galu magnetinio lauko linijų kryptimi. Taigi, Aplink tiesų laidininką, per kurį teka elektros srovė, susidaro magnetinis laukas. Jis turi koncentrinių apskritimų formą ir vadinamas apskritu magnetiniu lauku. Marinuoti agurkai d. solenoido magnetinis laukas Magnetinis laukas atsiranda aplink bet kurį laidininką, nepaisant jo formos, jei per laidininką praeina elektros srovė. Elektros inžinerijoje mes susiduriame su tais, kurie susideda iš kelių posūkių. Norėdami ištirti mus dominantį ritės magnetinį lauką, pirmiausia pasvarstykime, kokios formos yra vieno posūkio magnetinis laukas.
Įsivaizduokime storos vielos ritę, perveriančią kartono lakštą ir prijungtą prie srovės šaltinio. Kai elektros srovė teka per ritę, aplink kiekvieną atskirą ritės dalį susidaro apskritas magnetinis laukas. Pagal „antramsnio“ taisyklę nesunku nustatyti, kad magnetinės jėgos linijos ritės viduje yra vienodos krypties (į mus arba nuo mūsų, priklausomai nuo srovės krypties ritėje) ir jos išeina. iš vienos ritės pusės ir įeikite į kitą pusę. Tokių posūkių serija, turinti spiralės formą, yra vadinamoji solenoidas (ritė).
Aplink solenoidą, kai per jį teka srovė, susidaro magnetinis laukas. Jis gaunamas pridedant kiekvieno posūkio magnetinius laukus ir yra suformuotas kaip tiesinio magneto magnetinis laukas. Solenoido magnetinio lauko jėgos linijos, kaip ir tiesiame magnete, palieka vieną solenoido galą ir grįžta į kitą. Solenoido viduje jie turi tą pačią kryptį. Taigi solenoido galai turi poliškumą. Pabaiga, iš kurios atsiranda jėgos linijos, yra šiaurės ašigalį solenoidinis, o galas, į kurį patenka elektros linijos, yra jo pietinis ašigalis. Solenoidiniai poliai galima nustatyti pagal dešinės rankos taisyklė, bet tam reikia žinoti srovės kryptį jos posūkiuose. Jei dešinę ranką dedate ant solenoido delnu žemyn taip, kad atrodo, kad srovė teka iš pirštų, tada sulenktas nykštys bus nukreiptas į šiaurinį solenoido ašigalį.. Iš šios taisyklės išplaukia, kad solenoido poliškumas priklauso nuo srovės krypties jame. Praktiškai tai patikrinti nesunku magnetine adata privedus vieną iš solenoido polių ir tada pakeičiant srovės kryptį solenoide. Rodyklė akimirksniu pasisuks 180°, t.y. rodys, kad pasikeitė solenoido poliai. Solenoidas turi savybę įtraukti lengvus geležinius daiktus. Jei solenoido viduje įdedamas plieninis strypas, po kurio laiko, veikiant solenoido magnetiniam laukui, strypas įmagnetins. Šis metodas naudojamas gamyboje.
Elektromagnetai Tai ritė (solenoidas), kurios viduje yra geležinė šerdis. Elektromagnetų formos ir dydžiai yra įvairūs, tačiau bendra jų visų struktūra yra vienoda. Elektromagneto ritė yra rėmas, dažniausiai pagamintas iš presuotos medienos arba pluošto ir yra įvairių formų, priklausomai nuo elektromagneto paskirties. Ant rėmo keliais sluoksniais suvyniota izoliuota varinė viela – elektromagneto apvija. Jis turi skirtingą apsisukimų skaičių ir yra pagamintas iš skirtingo skersmens vielos, priklausomai nuo elektromagneto paskirties. Siekiant apsaugoti apvijos izoliaciją nuo mechaninių pažeidimų, apvija padengiama vienu ar keliais popieriaus sluoksniais ar kita izoliacine medžiaga. Apvijos pradžia ir pabaiga išvedamos ir prijungiamos prie išvesties gnybtų, sumontuotų ant rėmo, arba prie lanksčių laidų su antgaliais galuose.
Jei per elektromagneto apviją praleidžiama elektros srovė, aplink apviją susidaro magnetinis laukas, kuris įmagnetina šerdį. Kadangi šerdis yra pagaminta iš minkštos geležies, ji akimirksniu bus įmagnetinta. Jei tada išjungsite srovę, šerdies magnetinės savybės taip pat greitai išnyks ir nustos būti magnetu. Elektromagneto, kaip ir solenoido, poliai nustatomi pagal dešinės rankos taisyklę. Jei pakeisite elektromagneto apviją, elektromagneto poliškumas pasikeis pagal tai. Elektromagneto veikimas panašus į nuolatinio magneto veikimą. Tačiau tarp jų yra didelis skirtumas. Nuolatinis magnetas visada turi magnetinių savybių, o elektromagnetas tik tada, kai per jo apviją teka elektros srovė. Be to, nuolatinio magneto traukos jėga yra pastovi, nes nuolatinio magneto magnetinis srautas yra pastovus. Elektromagneto traukos jėga nėra pastovi vertė. Tas pats elektromagnetas gali turėti skirtingas traukos jėgas. Bet kurio magneto traukos jėga priklauso nuo jo magnetinio srauto dydžio.
Traukos jėga, taigi ir jos magnetinis srautas, priklauso nuo srovės, einančios per šio elektromagneto apviją, dydžio. Kuo didesnė srovė, tuo didesnė elektromagneto traukos jėga, ir, atvirkščiai, kuo mažesnė srovė elektromagneto apvijoje, tuo mažesnė jėga pritraukia prie savęs magnetinius kūnus. Tačiau elektromagnetams, kurie skiriasi savo konstrukcija ir dydžiu, jų traukos jėga priklauso ne tik nuo srovės dydžio apvijoje. Jei, pavyzdžiui, paimtume du tos pačios konstrukcijos ir dydžio elektromagnetus, bet vieną su nedideliu apvijų skaičiumi, o kitą su daug didesniu skaičiumi, tada nesunku pastebėti, kad esant tokiai pačiai srovei, traukos jėga. pastarųjų bus daug didesnis. Iš tiesų, kuo didesnis apvijos apsisukimų skaičius, tuo didesnis magnetinis laukas, sukuriamas aplink šią apviją esant tam tikrai srovei, nes jį sudaro kiekvieno apsisukimo magnetiniai laukai. Tai reiškia, kad elektromagneto magnetinis srautas, taigi ir jo traukos jėga, bus didesnis, tuo didesnis apvijos apsisukimų skaičius. Yra dar viena priežastis, kuri turi įtakos elektromagneto magnetinio srauto dydžiui. Tai yra jo magnetinės grandinės kokybė. Magnetinė grandinė yra kelias, kuriuo magnetinis srautas yra uždarytas. Magnetinė grandinė turi tam tikrą magnetinė varža. Magnetinis pasipriešinimas priklauso nuo terpės, per kurią praeina magnetinis srautas, magnetinio pralaidumo. Kuo didesnis šios terpės magnetinis pralaidumas, tuo mažesnė jos magnetinė varža.
Pavyzdžiui, per 1200 apsisukimų elektromagneto apviją praeina 50 mA srovė. M magnetovaros jėga toks elektromagnetas lygus 0,05 x 1200 = 60 amperų apsisukimų. Magnetovaros jėgos veikimas yra panašus į elektrovaros jėgos veikimą elektros grandinėje. Kaip EML sukelia elektros srovę, magnetovaros jėga sukuria magnetinį srautą elektromagnete. Kaip ir elektros grandinėje, padidėjus emf, srovės vertė didėja, taip ir magnetinėje grandinėje, didėjant magnetovaros jėgai, didėja magnetinis srautas. Veiksmas magnetinė varža panašus į elektros varžos veikimą grandinėje. Kaip srovė mažėja didėjant elektros grandinės varžai, taip ir srovė magnetinėje grandinėje. Magnetinio pasipriešinimo padidėjimas sukelia magnetinio srauto sumažėjimą. Elektromagneto magnetinio srauto priklausomybę nuo magnetovaros jėgos ir jo magnetinės varžos galima išreikšti formule, panašia į Omo dėsnio formulę: magnetovaros jėga = (magnetinis srautas / magnetinė varža) Magnetinis srautas yra lygus magnetovaros jėgai, padalytai iš magnetinio pasipriešinimo. Apvijos apsisukimų skaičius ir kiekvieno elektromagneto magnetinė varža yra pastovi vertė. Todėl tam tikro elektromagneto magnetinis srautas kinta tik pasikeitus srovei, tekėjusiai per apviją. Kadangi elektromagneto traukos jėgą lemia jo magnetinis srautas, norint padidinti (arba sumažinti) elektromagneto traukos jėgą, reikia atitinkamai padidinti (arba sumažinti) srovę jo apvijoje. Poliarizuotas elektromagnetas Poliarizuotas elektromagnetas yra nuolatinio magneto ir elektromagneto jungtis. Jis sukurtas taip. Prie nuolatinio magneto polių tvirtinami vadinamieji minkštųjų geležinių polių ilgintuvai. Kiekvienas polių pratęsimas tarnauja kaip elektromagneto šerdis, ant jo sumontuota ritė su apvija. Abi apvijos yra sujungtos viena su kita nuosekliai. Kadangi polių pratęsimai yra tiesiogiai sujungti su nuolatinio magneto poliais, jie turi magnetinių savybių net ir nesant srovės apvijose; Tuo pačiu metu jų traukos jėga yra pastovi ir ją lemia nuolatinio magneto magnetinis srautas. Poliarizuoto elektromagneto veikimas yra tas, kad kai srovė teka per jo apvijas, jo polių traukos jėga didėja arba mažėja priklausomai nuo apvijų srovės dydžio ir krypties. Šia poliarizuoto elektromagneto savybe pagrįstas kitų elektromagnetų veikimas. elektros prietaisai.
Magnetinio lauko poveikis srovės laidininkui Jei įdėsite laidininką į magnetinį lauką taip, kad jis būtų statmenai lauko linijoms, ir per šį laidininką praleisite elektros srovę, laidininkas pradės judėti ir bus išstumtas iš magnetinio lauko. Dėl magnetinio lauko sąveikos su elektros srove laidininkas pradeda judėti, t.y. elektros energija paverčiama mechanine energija. Jėga, kuria laidininkas išstumiamas iš magnetinio lauko, priklauso nuo magneto magnetinio srauto dydžio, srovės stiprumo laidininke ir tos laidininko dalies, kurią kerta lauko linijos, ilgio.Šios jėgos veikimo kryptis, t.y. laidininko judėjimo kryptis, priklauso nuo srovės krypties laidininke ir ją lemia kairės rankos taisyklė. Jei laikote kairės rankos delną taip, kad į jį patektų magnetinio lauko linijos, o ištiesti keturi pirštai būtų nukreipti į srovės kryptį laidininke, tada sulenktas nykštys parodys laidininko judėjimo kryptį.. Taikydami šią taisyklę turime atsiminti, kad lauko linijos išeina iš šiaurinio magneto poliaus. Prietaisai ir priedai: laboratorinė sąranka su solenoidu, maitinimo šaltiniu, milivoltmetru, ampermetru. Trumpa teorija atstatyti magnetrono charakteristikas. vadinama cilindrine ritė, kurioje yra daug laido vijų, kuriomis teka srovė. Jei ritę sudarančio laidininko spiralinės linijos žingsnis yra mažas, tada kiekvienas posūkis su srove gali būti laikomas atskira apskrito srove, o solenoidas - nuosekliai sujungtų to paties spindulio žiedinių srovių sistema, turinčia bendrą ašį. Magnetinis laukas solenoido viduje gali būti laikomas kiekvieno posūkio sukuriamų magnetinių laukų suma. Magnetinio lauko indukcijos vektorius solenoido viduje yra statmenas posūkių plokštumai, t.y. yra nukreiptas išilgai solenoido ašies ir sudaro dešinę sistemą su posūkių žiedinių srovių kryptimi. Apytikslis solenoido magnetinio lauko linijų vaizdas parodytas Fig. 1. Magnetinio lauko linijos yra uždaros. 2 paveiksle pavaizduotas solenoido skerspjūvis, kurio ilgis L ir posūkių skaičius N ir skerspjūvio spindulys R. Apskritimai su taškais žymi ritės posūkių atkarpas, kuriomis teka srovė I, nukreipta iš brėžinio į mus, ir apskritimai su kryželiais nurodo posūkių atkarpas, kuriose srovė nukreipta už brėžinio. Pažymime apsisukimų skaičių solenoido ilgio vienete. Magnetinio lauko indukcija taške A, esančiame ant solenoido ašies, nustatoma integruojant kiekvieno posūkio sukuriamus magnetinius laukus ir yra lygi kur ir yra kampai, suformuoti su solenoido ašimi spindulio vektoriais ir nubrėžti nuo taško A iki išorinių solenoido vijų, yra terpės magnetinis pralaidumas, Taigi magnetinė indukcija B yra tiesiogiai proporcinga srovės stipriui, elektromagnetą užpildančios terpės magnetiniam pralaidumui ir apsisukimų skaičiui ilgio vienete. Magnetinė indukcija taip pat priklauso nuo taško A padėties solenoido galų atžvilgiu. Panagrinėkime keletą ypatingų atvejų: 1. Tegul taškas A yra solenoido centre, tada , 2. Tegul taškas A yra tolimiausio posūkio centre, tada , Iš (2) ir (3) formulių aišku, kad solenoido magnetinė indukcija jo krašte yra perpus mažesnė už jo vertę centre. 3. Jeigu solenoido ilgis daug kartų didesnis už jo posūkių spindulį Netoli solenoido kraštų sutrinka magnetinio lauko vienodumas. Šiuo atveju indukciją galima nustatyti pagal formulę kur k yra koeficientas, atsižvelgiant į lauko nehomogeniškumą. Eksperimentinis solenoido magnetinio lauko tyrimas šiame darbe atliekamas naudojant specialų zondą - mažą ritę, sumontuotą strypo viduje su mastelio liniuote. Ritės ašis sutampa su solenoido ašimi, ritė prijungta prie kintamosios srovės milivoltmetro, kurio įėjimo varža yra daug didesnė už zondo ritės varžą. Jei per solenoidą teka kintamoji srovė Magnetinės indukcijos amplitudė šioje formulėje priklauso nuo taško padėties solenoido viduje. Jei į solenoidą įdedate zondo ritę, pagal elektromagnetinės indukcijos dėsnį jame atsiranda indukuota emf: kur N 1 yra ritės apsisukimų skaičius, S yra ritės skerspjūvio plotas, F yra magnetinis srautas (nes ritės ašis sutampa su solenoido ašimi, taigi ir magnetine indukcijos vektorius yra statmenas ritės skerspjūvio plokštumai.). Kadangi indukcijos B dydis kinta pagal dėsnį Iš (7) išraiškos aišku, kad EML amplitudė priklauso nuo . Taigi, išmatuodami EML amplitudę, galime nustatyti: Koeficientas k, kuriame atsižvelgiama į solenoido magnetinio lauko nehomogeniškumą kraštuose, gali būti nustatytas naudojant formulę. (5), žinodamas ir: kur yra kintamos srovės, einančios per solenoidą, amplitudė. Iš (7) ir (9) formulių matyti, kad indukuotos emf amplitudė yra tiesiogiai proporcinga kintamosios srovės amplitudei: Ampermetras ir milivoltmetras, prijungti prie kintamosios srovės grandinės, matuoja efektyvias srovės ir emf vertes, kurios yra susijusios su amplitude ir santykiais: Efektyvioms srovės ir EML vertėms (10) formulė yra tokia Iš (11) formulės matyti, kad santykis yra proporcingas magnetinio lauko indukcijos nehomogeniškumo koeficientui K solenoido taške, kuriame atliekami matavimai. kur A yra proporcingumo koeficientas. Šiame darbe būtini du uždaviniai: 1) nustatyti indukcijos pasiskirstymą išilgai solenoido ašies esant tam tikrai pastoviai srovės vertei; 2) nustatyti koeficiento k reikšmę. Saugos priemonės: 1. Nejunkite maitinimo šaltinio ir milivoltmetro atskirai prie 220 V tinklo. 2. Neperjunkite įtampą turinčių grandinių. Nelieskite neizoliuotų grandinių dalių. 3. Nepalikite įjungtos grandinės be priežiūros. Darbo tvarka Užduotis Nr.1. Magnetinio lauko indukcijos pasiskirstymo pagal solenoido ašį tyrimas. 1. Surinkite matavimo grandinę pagal schemą, parodytą pav. 3. Norėdami tai padaryti, prie solenoido grandinės prijunkite maitinimo šaltinį ir ampermetrą, o prie zondo ritės gnybtų (matavimui) zondo ritė turi tokius parametrus: = 200 apsisukimų, S = 2 * 10 -4 m 2, dažnis AC = 50 Hz, Apsisukimų skaičius solenoido ilgio vienetui n = 2400 1/m 1 - laboratorinis stovas Z - strypas " 2- zondo ritė 3 - solenoidas 6 - maitinimo šaltinis su išėjimo įtampos (srovės) reguliatoriumi, 7 - milivoltmetras. 2. Sumontuokite strypą su skalės liniuote taip, kad zondo ritė būtų maždaug solenoido viduryje. 3. Įjunkite solenoido maitinimą ir nustatykite solenoido srovę (pagal ampermetrą) lygiai = 25 mA. Įjunkite milivoltmetrą ir pašildykite (5 minutes) paimkite rodmenis. 4. Perkelkite strypą tiesine skale, išmatuokite naudodami 
linkęs į didelę vertę. Tada, didėjant atstumui r, elektrinio lauko stipris tarp katodo ir anodo sumažėja iki nulio. Todėl galime daryti prielaidą, kad elektronai greitį įgyja veikiami lauko tik prie katodo, o tolesnis jų judėjimas link anodo vyksta pastoviu greičiu.
..
(32)
,
(33)
Kur
Vaizdo įrašas apie solenoidą:
Vektorinė kryptis IN
1
susiję su srovės kryptimi aš 1 dešiniojo varžto taisyklė. Šis vektorius parodytas fig. 6.8. (6.17)
Elektromagneto ritė montuojama ant šerdies, pagamintos iš minkštos, atkaitintos geležies arba geležies lydinių su siliciu, nikeliu ir kt. Tokia geležis turi mažiausią likutį. Šerdys dažniausiai gaminamos iš kompozitinių plonų lakštų, izoliuotų vienas nuo kito. Priklausomai nuo elektromagneto paskirties, šerdies formos gali būti skirtingos.
Kadangi m Feromagnetinių kūnų (geležies, plieno) magnetinis pralaidumas daug kartų didesnis už oro magnetinį laidumą, todėl elektromagnetus labiau apsimoka gaminti taip, kad jų magnetinėje grandinėje nebūtų oro sekcijų. Vadinamas srovės stiprumo ir elektromagneto apvijos apsisukimų skaičiaus sandauga magnetovaros jėga. Magnetovaros jėga matuojama amperų apsisukimų skaičiumi.
, (1)
magnetinė konstanta.
Ir 
. Jei solenoidas yra pakankamai ilgas, tada 
ir (2)Ir . Jei solenoidas yra pakankamai ilgas, tada ir (3)
(„be galo“ ilgas solenoidas), tada visiems viduje esantiems taškams
solenoidą ant savo ašies galite įdėti . Tada
laukas gali būti laikomas vienodu centrinėje solenoido dalyje ir apskaičiuotas naudojant formulę
standartiniu dažniu ( = 50 Hz), tada solenoido viduje ir jo kraštuose kintamojo magnetinio lauko indukcija keičiasi pagal dėsnį (žr. (5)):
, (6) 
, , tada iš (6) gauname EML apskaičiavimo formulę:
(9)
(11)
(12)
5 ampermetras
milivoltmetro efektyvioji indukuotos emf vertė per kiekvieną
centimetro liniuotės padėtis. Naudodami (8) formulę apskaičiuokite .
Įveskite matavimų ir skaičiavimų rezultatus į 1 lentelę (atkreipkite dėmesį, kad ).
