Untuk memahami karakteristik medan magnet, banyak fenomena yang harus didefinisikan. Pada saat yang sama, Anda perlu mengingat terlebih dahulu bagaimana dan mengapa itu muncul. Cari tahu apa karakteristik kekuatan medan magnet. Penting juga bahwa medan semacam itu dapat terjadi tidak hanya pada magnet. Dalam hal ini, tidak ada salahnya untuk menyebutkan ciri-ciri medan magnet bumi.
Field Emergence
Pertama, kita harus mendeskripsikan tampilan field. Setelah itu, Anda dapat menggambarkan medan magnet dan karakteristiknya. Itu muncul selama pergerakan partikel bermuatan. Dapat mempengaruhi muatan listrik yang bergerak, terutama pada konduktor konduktif. Interaksi antara medan magnet dan muatan yang bergerak, atau konduktor yang dilalui arus, terjadi karena gaya yang disebut elektromagnetik.
Intensitas atau karakteristik daya medan magnet dititik spasial tertentu ditentukan dengan menggunakan induksi magnetik. Yang terakhir dilambangkan dengan simbol B.
Representasi grafis dari bidang
Medan magnet dan karakteristiknya dapat direpresentasikan secara grafis menggunakan garis induksi. Definisi ini disebut garis, garis singgung yang pada setiap titik akan bertepatan dengan arah vektor y dari induksi magnetik.
Garis-garis ini termasuk dalam karakteristik medan magnet dan digunakan untuk menentukan arah dan intensitasnya. Semakin tinggi intensitas medan magnet, semakin banyak garis data yang akan ditarik.
Apa itu garis magnet
Garis magnet pada penghantar lurus berarus berbentuk lingkaran konsentris, yang pusatnya terletak pada sumbu penghantar ini. Arah garis magnet di dekat konduktor dengan arus ditentukan oleh aturan gimlet, yang berbunyi seperti ini: jika gimlet terletak sehingga akan disekrup ke konduktor searah arus, maka arah rotasi pegangan sesuai dengan arah garis magnet.
Untuk kumparan berarus, arah medan magnet juga akan ditentukan oleh aturan gimlet. Juga diperlukan untuk memutar pegangan ke arah arus di belokan solenoida. Arah garis induksi magnetik akan sesuai dengan arah gerakan translasi gimlet.
Definisi keseragaman dan ketidakhomogenan adalah ciri utama medan magnet.
Dibuat oleh satu arus, dalam kondisi yang sama, bidangakan berbeda dalam intensitasnya di media yang berbeda karena sifat magnetik yang berbeda dalam zat ini. Sifat magnetik medium dicirikan oleh permeabilitas magnetik absolut. Diukur dalam henry per meter (g/m).
Karakteristik medan magnet meliputi permeabilitas magnetik absolut dari ruang hampa, yang disebut konstanta magnetik. Nilai yang menentukan berapa kali permeabilitas magnetik absolut media akan berbeda dari konstanta disebut permeabilitas magnetik relatif.
Permeabilitas magnetik zat
Ini adalah besaran tak berdimensi. Zat dengan nilai permeabilitas kurang dari satu disebut diamagnetik. Dalam zat ini, medannya akan lebih lemah daripada di ruang hampa. Sifat-sifat ini terdapat dalam hidrogen, air, kuarsa, perak, dll.
Media dengan permeabilitas magnetik lebih besar dari satu disebut paramagnetik. Dalam zat ini, medannya akan lebih kuat daripada di ruang hampa. Media dan zat tersebut antara lain udara, aluminium, oksigen, platina.
Dalam hal zat paramagnetik dan diamagnetik, nilai permeabilitas magnetik tidak akan bergantung pada tegangan medan magnet luar. Ini berarti bahwa nilainya konstan untuk zat tertentu.
Ferromagnet termasuk dalam kelompok khusus. Untuk zat ini, permeabilitas magnetik akan mencapai beberapa ribu atau lebih. Zat-zat ini, yang memiliki sifat menjadi magnet dan memperkuat medan magnet, banyak digunakan dalam teknik elektro.
Kekuatan medan
Untuk menentukan karakteristik medan magnet, bersama dengan vektor induksi magnet, nilai yang disebut kekuatan medan magnet dapat digunakan. Istilah ini adalah besaran vektor yang menentukan intensitas medan magnet luar. Arah medan magnet pada suatu medium dengan sifat yang sama ke segala arah, vektor intensitas akan berimpit dengan vektor induksi magnet pada titik medan.
Sifat magnet yang kuat dari feromagnet dijelaskan oleh adanya bagian-bagian kecil yang dimagnetisasi secara acak di dalamnya, yang dapat direpresentasikan sebagai magnet kecil.
Tanpa medan magnet, zat feromagnetik mungkin tidak memiliki sifat magnet yang nyata, karena medan domain memperoleh orientasi yang berbeda, dan medan magnet totalnya adalah nol.
Menurut karakteristik utama medan magnet, jika feromagnet ditempatkan di medan magnet luar, misalnya, dalam kumparan dengan arus, maka di bawah pengaruh medan luar, domain akan berubah menjadi arah medan luar. Selain itu, medan magnet pada kumparan akan meningkat, dan induksi magnet akan meningkat. Jika medan luar cukup lemah, maka hanya sebagian dari semua domain yang medan magnetnya mendekati arah medan luar akan terbalik. Ketika kekuatan medan luar meningkat, jumlah domain yang diputar akan meningkat, dan pada nilai tertentu dari tegangan medan luar, hampir semua bagian akan diputar sehingga medan magnet terletak searah dengan medan luar. Keadaan ini disebut saturasi magnetik.
Hubungan antara induksi magnet dan intensitas
Hubungan antara induksi magnet suatu zat feromagnetik dan kuat medan luar dapat digambarkan dengan menggunakan grafik yang disebut kurva magnetisasi. Pada kurva kurva kurva, laju peningkatan induksi magnetik menurun. Setelah tikungan, di mana ketegangan mencapai tingkat tertentu, terjadi kejenuhan, dan kurva naik sedikit, secara bertahap memperoleh bentuk garis lurus. Pada bagian ini, induksi masih tumbuh, tetapi agak lambat dan hanya karena peningkatan kekuatan medan eksternal.
Ketergantungan grafis dari data indikator tidak langsung, yang berarti rasionya tidak konstan, dan permeabilitas magnetik material bukanlah indikator konstan, tetapi tergantung pada medan eksternal.
Perubahan sifat kemagnetan bahan
Saat meningkatkan arus ke saturasi penuh dalam koil dengan inti feromagnetik dan kemudian menurunkannya, kurva magnetisasi tidak akan bertepatan dengan kurva demagnetisasi. Dengan intensitas nol, induksi magnet tidak akan memiliki nilai yang sama, tetapi akan memperoleh beberapa indikator yang disebut induksi magnet sisa. Situasi dengan kelambatan induksi magnet dari gaya magnetisasi disebut histeresis.
Untuk benar-benar mendemagnetisasi inti feromagnetik dalam koil, diperlukan arus balik, yang akan menciptakan tegangan yang diperlukan. Untuk berbagai feromagnetikzat, segmen dengan berbagai panjang diperlukan. Semakin besar, semakin banyak energi yang dibutuhkan untuk demagnetisasi. Nilai di mana material mengalami demagnetisasi sempurna disebut gaya koersif.
Dengan semakin bertambahnya arus dalam kumparan, induksi akan kembali meningkat ke indeks saturasi, tetapi dengan arah garis magnet yang berbeda. Ketika demagnetisasi dalam arah yang berlawanan, induksi sisa akan diperoleh. Fenomena magnet sisa digunakan untuk membuat magnet permanen dari zat dengan magnet sisa tinggi. Bahan dengan kemampuan remagnetisasi digunakan untuk membuat inti untuk mesin dan perangkat listrik.
Aturan tangan kiri
Gaya yang mempengaruhi konduktor dengan arus memiliki arah yang ditentukan oleh aturan tangan kiri: ketika telapak tangan perawan terletak sedemikian rupa sehingga garis magnet masuk, dan empat jari direntangkan dalam arah arus dalam konduktor, ibu jari yang ditekuk menunjukkan arah gaya. Gaya ini tegak lurus terhadap vektor induksi dan arus.
Konduktor pembawa arus yang bergerak dalam medan magnet dianggap sebagai prototipe motor listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.
Aturan tangan kanan
Selama pergerakan konduktor dalam medan magnet, gaya gerak listrik diinduksi di dalamnya, yang memiliki nilai sebanding dengan induksi magnetik, panjang konduktor yang terlibat dan kecepatan gerakannya. Ketergantungan ini disebut induksi elektromagnetik. Padamenentukan arah induksi EMF dalam konduktor, aturan tangan kanan digunakan: ketika tangan kanan terletak dengan cara yang sama seperti pada contoh dari kiri, garis magnet memasuki telapak tangan, dan ibu jari menunjukkan arah gerakan konduktor, jari-jari yang terentang menunjukkan arah EMF yang diinduksi. Konduktor yang bergerak dalam fluks magnet di bawah pengaruh gaya mekanik eksternal adalah contoh paling sederhana dari generator listrik di mana energi mekanik diubah menjadi energi listrik.
Hukum induksi elektromagnetik dapat dirumuskan secara berbeda: dalam rangkaian tertutup, EMF diinduksi, dengan setiap perubahan fluks magnet yang dicakup oleh rangkaian ini, EFE dalam rangkaian secara numerik sama dengan laju perubahan fluks magnet yang menutupi rangkaian ini.
Formulir ini memberikan indikator EMF rata-rata dan menunjukkan ketergantungan EMF bukan pada fluks magnet, tetapi pada laju perubahannya.
Hukum Lenz
Anda juga perlu mengingat hukum Lenz: arus yang diinduksi oleh perubahan medan magnet yang melewati sirkuit, medan magnetnya mencegah perubahan ini. Jika lilitan kumparan ditusuk oleh fluks magnet yang besarnya berbeda, maka EMF yang diinduksi pada seluruh kumparan sama dengan jumlah EMF pada lilitan yang berbeda. Jumlah fluks magnet dari berbagai lilitan kumparan disebut hubungan fluks. Satuan pengukuran besaran ini, serta fluks magnet, adalah weber.
Saat arus listrik dalam rangkaian berubah, fluks magnet yang ditimbulkannya juga berubah. Pada saat yang sama, menurut hukum induksi elektromagnetik, di dalamkonduktor, EMF diinduksi. Muncul sehubungan dengan perubahan arus pada penghantar, oleh karena itu fenomena ini disebut induksi sendiri, dan EMF yang diinduksi dalam konduktor disebut EMF induksi sendiri.
Hubungan fluks dan fluks magnet tidak hanya bergantung pada kekuatan arus, tetapi juga pada ukuran dan bentuk konduktor tertentu, dan permeabilitas magnetik zat di sekitarnya.
Induktansi konduktor
Koefisien proporsionalitas disebut induktansi konduktor. Ini mengacu pada kemampuan konduktor untuk membuat hubungan fluks ketika listrik melewatinya. Ini adalah salah satu parameter utama sirkuit listrik. Untuk rangkaian tertentu, induktansi adalah konstan. Ini akan tergantung pada ukuran kontur, konfigurasinya, dan permeabilitas magnetik medium. Dalam hal ini, kekuatan arus dalam rangkaian dan fluks magnet tidak akan menjadi masalah.
Definisi dan fenomena di atas memberikan penjelasan tentang apa itu medan magnet. Karakteristik utama medan magnet juga diberikan, dengan bantuan yang memungkinkan untuk mendefinisikan fenomena ini.
