Elektromagnet a cievka
Prečo zdvihne cievka s jadrom klinec až po zapnutí prúdu a po vypnutí ho pustí?
Čo sa naučíš
- Určím smer poľa podľa smeru prúdu.
- Použijem B = μ₀ μr N I / L len pre dlhú cievku.
Experiment
Dlhá cievka 200 závitov, 2 A a 0,2 m má vo vzduchu pole približne 0,0025 T. Železo v modeli násobí pole číslom μr = 200, kým je lineárne. Okolo priameho vodiča sú kružnice a pole klesá so vzdialenosťou.
Načítavam simuláciu…
Vyskúšaj
Aké veľké je pole vzduchovej cievky 200 závitov?
Overiť približne 0,0025 T.
- Nastav 200 závitov, 2 A, dĺžku 0,2 m a vzduch.
- Prečítaj pole vnútri.
Pole je medzi 0,0024 T a 0,0026 T.
Overenie pochopenia
Po vypnutí prúdu elektromagnet:
μr = 200 pri železe v atlase znamená:
Vysvetlenie
Viac závitov alebo väčší prúd pole zvýši, väčšia dĺžka ho zníži. Otočenie prúdu otočí šípku. Železné jadro pole v čísle zväčší. Vypnutie prúdu ho v modeli vynuluje, preto klinec spadne.
Pohybujúci sa náboj, teda prúd, je zdrojom magnetického poľa. V dlhej cievke je vnútri pole približne rovnaké a platí B = μ₀ μr N I / L. Bez dĺžky veta „viac závitov, väčšie pole“ neplatí, lebo závity môžu byť rozťahané. μr = 200 je lineárna voľba mäkkého železa. Skutočné železo sa nasýti a μr klesne. Okolo priameho drôtu majú čiary tvar kružníc a veľkosť je μ₀ I / (2πr).
Pojmy
- Elektromagnet
- Cievka, ktorej pole zapne a vypne prúd.
- Jadro
- Železo vnútri cievky. V modeli len násobí pole stálym μr.
Príklad
Zvonček alebo šrotový magnet pustí železo, keď prúd skončí. Trvalý magnet by ho držal ďalej.
Čo sa často mýli
- Viac závitov samo osebe neurčí teslu. Treba prúd a dĺžku.
- Pole priameho vodiča nie je pole vnútra cievky.
Čo model zjednodušuje
Vzťah patrí vnútru dlhej cievky. μr = 200 nie je univerzálna konštanta železa. Sýtenie model nepočíta.
Vzorce
Pole v dlhej cievke
Magnetická indukcia vnútri dlhej cievky.
- B
- magnetická indukcia, T
- N
- počet závitov, 1
- I
- prúd, A
- L
- dĺžka cievky, m
- \mu_r
- relatívna permeabilita, 1
Kedy platí: Dlhá cievka, pole vnútri, lineárne jadro. μ₀ = 4π·10⁻⁷ N·A⁻². Nie je to vzorec pri povrchu krátkej cievky.