Magnetismul si inductia magnetica

Magnetismul

Un magnet este o bara de otel dreapta sau indoita, care are proprietatea de a atrage pilitura de fier sau metalele feroase. Magnetul are doi poli: un pol nord si un pol sud. Daca se apropie intre ei polii a doi magneti de acelasi semn se resping, in timp ce polii de semn contrar se atrag.

Forta de actiunea intre polii a doi magneti creste cu intensitatile magnetice ale poliilor (cu gradul lor de magnetizare) si descreste cu patratul distantei dintre poli. Daca se inseamna cu m₁ si m₂ intensitatile magnetice ale celor doi poli si cu 1 distanta dintre ei, forta de respingere sau de atractie, dupa cum polii sunt de acelasi nume sau de nume contrar, este data relatia:

F = m₁ ∙ m₂

1

Din cele aratate mai sus rezulta ca in spatiul din jurul magnetilor se creeaza forte magnetice de atractie si de respingere. Acest spatiu poarta numele de camp magnetic.

Intensitatea unui camp magnetic se materializeaza in linii de forta.

Intensitatea campului magnetic notata cu H este proportionala cu intensitatea curentului electri I (in amperi), care produce campul si invers proportionala cu distanta r (in cm) pana la curentului electric:

H = 0,2 I Oe.

r

In sistemul CGS em unitatea de masura a intensitatii campului magentic este oesterdul (Oe), iar in sistemul international amperul pe metru (A/m) care reprezinta campul magnetic produs in centrul unei spire circulare de 1 m diametru parcursa de un curent de 1 A (1 Oe = 10³ A/m).

4 π

Daca in campul unui magnet permanent M se asaza o bucata de fier moale m, acesta devine la randul ei un magnet. Acest fenomen se numeste magnetizare prin influenta. Liniile de forta sunt mai dese in interiorul piesei de fier decat in aer. In acest caz, sub influenta campului magnetic H, a luat nastere o inductie magnetica B, data de relatia:

B = μ ∙ H

in care,

μ este un coeficient numeric care poarta numele de permeabilitate.

Daca se ia permeabilitatea aerului egala cu unitatea atunci

B = H.

Unitatea de masura a inductiei magnetice in S.I. este tesla (T)¹, iar in sistemul CGS em gauss.

_____

T reprezinta inductia magnetica care produce un flux uniform de 1 Wb (weber) printr-o suprafata cu aria de 1 m, normala pe camp.

Totalitatea liniilor de forta care strabat o portiune a unui circuit magentic se numeste flux magnetic.

Φ = B ∙ S.

in care,

B este inductia magnetica a materialului respectiv;

S - sectiunea fluxului magnetic.

Unitatea de masura in SI este weberul, iar in sistemul CGS em maxwelul (1 Mx = 1 ∙ 10^-8 Wb).

O proprietate foarte importanta a curentului electric este aceea ca el produce intotdeauna in jurul sau un camp magnetic; nu poate exista curent fara sa existe si un camp magnetic.

Daca curentul strabate un conductor liniar, liniile de forta ale campului magnetic, se orienteaza intr-un plan perpendicular pe directia lui, si au forma unor cercuri concentrice, mai dese in apropierea conductorului si mai rare pe masura ce se indeparteaza de el.

In cazul unui solenoid sau bobina, liniile de forta produse se strang intr-un manunchi care strabat bobina in lungul ei. Acest manunchi constituie fluxul magnetic al solenoidului. In exterior, sprectul magnetic al solenoidului este la fel cu cel al unei bare magnetice, in interior insa liniile de forta sunt paralele cu axul si echidistante.

Intensitatea campului magnetic din interiorul unui solenoid, este data de relatia:

N = 10 ∙ N ∙ I [A]

l m

in care,

N este numarul total de spire al solenoidului;

I - intensitatea curentului in amperi;

l - lungimea bobinei in centrimetri.

In cazul unui solenoid in forma de tor, infasurat pe un miez de fier moale de permeabilitate μ, plecand de la formula de mai sus, inductia in interiorul circuitului magnetic devine:

B = μ H = 10 ∙ N ∙ I       μ

l

iar fluxul magnetic pentru suprafata S a selenoidului:

Φ = B ∙ S = 10 ∙ N ∙ I       ∙ μS

l

sau

Φ = 10 ∙ N ∙ I      

__l__

μ S

Expresia 4 π NI se numeste forta magnetomotoare (analoga cu forta electromotoare E), iar expresia NI este denumita amperispire. In cazul circuitelor magnetice se utilizeaza si expresia nI, in care,

n este numarul de spire pe centimetru de lungime a circuitului magnetic, adica,

n = N .

l