Сила магнитного поля также варьируется: иногда она усиливается, а иногда ослабевает. В настоящее время его можно измерять с помощью смартфонов. Просто активируйте приложение, которое показывает данные с датчиков.
Стандарты и методы измерения электромагнитного поля
Электричество является одним из самых значительных изобретений человечества на протяжении всей его истории. Без него дальнейшее развитие невозможно. Электромагнитное излучение (или поле электрона) выступает в роли механизма, позволяющего передавать эту энергию от одного источника к другому для выполнения конкретных задач.
Принцип работы электромагнитного поля
Электромагнитное поле представляет собой специфический вид энергии, который используется практически во всех областях производства и потребления без исключения. Оно основывается на электромагнитном взаимодействии между физическими объектами, возникающем из-за наличия противоположных зарядов.
Электромагнитное поле включает в себя электрическое и магнитное поля. Электрическое поле возникает из взаимодействия между частицами с электрическим зарядом, которые постоянно движутся в пространстве. Магнитное поле формируется благодаря изменяемому движению электрических зарядов по проводнику. Устройства, которые производят электромагнитную энергию, испускают волны (известные как электромагнитные волны) через окружающее пространство с скоростью, близкой к скорости света. Электромагнитное поле, генерируемое источником энергии, обычно делится на три диапазона: ближний, средний и дальний.
Все эти диапазоны частот активно используются человеком, несмотря на возможные негативные последствия для здоровья. Наиболее серьезное влияние оказывают те излучения, которые имеют максимальную фактическую интенсивность воздействия при нахождении на разумно близком расстоянии от источника.
Установлены и прописаны нормы электромагнитного излучения, признаваемого безопасным, однако в ряде случаев общее воздействие этого излучения может превышать допустимые уровни для человеческого организма. Приборы для измерения электромагнитных полей применяют сотрудники специализированных служб, тогда как обычный человек зачастую не имеет возможности самостоятельно оценить уровень воздействия данного фактора, что делает его уязвимым к потенциальной угрозе.
Измерение электромагнитного излучения
Проведение измерений электромагнитного поля необходимо в тех случаях, когда есть основания полагать, что напряженность поля возрастает под воздействием различных источников энергии такого типа.
Исследования электромагнитного излучения проводятся специалистами на исследовательских базах или экспертами по охране окружающей среды по запросу заинтересованных сторон или в случае выявления возможного риска увеличения какого-либо показателя, например, превышения норм выбросов электромагнитных полей.
Предел профессионального воздействия электромагнитного излучения определяется в специализированных документах и направлен на защиту работников, обеспечивая их здоровье от вредного влияния электромагнитного излучения. В соответствии с установленными правилами радиации, показатели приборов для измерения электромагнитного поля не должны превышать значений в диапазоне 50-300 ГГц. Более высокая доза обуславливает сокращение рабочего времени.
Поскольку допустимый уровень электромагнитного излучения часто оказывается превышенным, следует применять такие методы защиты, как
- Временная защита — применяется в ситуациях, когда отсутствуют альтернативные методы снижения уровня электромагнитного излучения. Она включает в себя уменьшение времени нахождения рядом с источником воздействия.
- Защита расстоянием — подразумевает увеличение дистанции между человеком и источником излучения.
- Экранирование — это применение специальных защитных конструкций для изоляции опасных устройств.
- Средства индивидуальной защиты — это предметы и устройства, которые помогают ослабить негативное влияние радиации. Сюда входят специализированная одежда, обувь, маски, защитные очки и другие подобные вещи.
- Организационные меры безопасности, направленные на коллективную защиту сотрудников. К ним относятся продление отпусков, запланированные и внеплановые медицинские осмотры, что позволяет контролировать состояние здоровья работников.
Оставьте свой номер телефона, и наши специалисты предоставят вам консультацию по вопросам измерения электромагнитных полей.
Одной из эффективных мер защиты является строительство специальных конструкций, которые препятствуют распространению опасных волн. Не следует игнорировать и средства индивидуальной защиты (обувь, одежда, защитные очки, маски и т.д.). Эти предметы применяются профессионалами в своей деятельности и могут существенно снизить вредное воздействие.
Электромагнитное излучение (ЭМИ): что это такое?
Динамические поля, образуемые рядом с источниками или потребителями электроэнергии, представляют собой электромагнитное излучение. Оно влияет на все объекты вокруг, включая людей и животных. Уровень этого воздействия определяется длиной волны и частотой излучаемых сигналов.
Все виды электромагнитного излучения, начиная от обычных ламп и заканчивая гамма-излучением, оказывают влияние на человека, различаясь лишь степенью этого воздействия. Уровень радиации и местоположение потенциально опасных зон можно определить с помощью измерителей электромагнитного излучения. Рекомендуется проводить такие проверки не только в производственных помещениях, но и в жилых домах.
Основные причины возникновения излучения
Чтобы предотвратить превышение норм радиационного фона, необходимо принять соответствующие меры для защиты здоровья и жизни человека. К основным источникам электромагнитных помех относятся:
- Мобильная связь и радиоволны.
- Радиосвязь, мобильное вещание и линии электропередач.
- Линии электропередач и радиоволны.
- Высоковольтные линии электропередач.
Электрическая энергия, радиоволны и другие источники энергии играют важную роль в нашей жизни. Современные высокоточные измерители электромагнитного поля и излучения, такие как PZ-31, предоставляют более детальную информацию о силе и характеристиках этих волн. На рынке представлены различные бытовые дозиметры и детекторы, однако стоит учитывать, что их точность часто оставляет желать лучшего.
Приборы для измерения электромагнитного излучения для домашнего использования
Большинство таких устройств производится в Китае, но, к сожалению, они не всегда предоставляют надежные данные. Если вам потребуется профессиональная оценка и помощь в этой области, лучше всего обратиться к специалистам, обладающим необходимыми знаниями и соответствующим оборудованием. Сертифицированные лаборатории имеют в своем распоряжении широкий ассортимент высокоточного оборудования, что позволяет им давать качественные заключения и всесторонне анализировать результаты измерений.
Методы испытаний выбираются в зависимости от конкретной ситуации, учитывая концентрацию энергии, частоту волн и интенсивность электромагнитного поля. Все условия и требования прописаны в Санитарных правилах и нормах. Измеренные значения отображаются на специальной шкале. Частота электромагнитных сигналов определяется спектральными параметрами. Длина излучения может варьироваться от 10^3 метров до нескольких миллиметров. Энергия электромагнитного излучения измеряется в гигагерцах (ГГц), а длина волны — в мегаметрах (Мм). При проведении комплексного исследования учитываются как электрические, так и магнитные характеристики.
Что произойдет, если вы создадите множество таких петель? Возьмите круглую катушку, намотайте провод на нее, а затем снимите эту катушку. У нас получится нечто аналогичное.
Чем опасно электромагнитное излучение
Человеческое тело и домашние питомцы подвержены влиянию окружающей среды. Каждый день люди взаимодействуют с различными устройствами, которые способны оказывать воздействие на электромагнитное поле. При высоких уровнях этого поля необходимо принимать меры для защиты.
На обитателей помещений могут влиять мобильные устройства, электрические провода, соседние линии электропередачи, трансформаторные станции, а также телевизионные и радиосигналы. Интенсивное электромагнитное излучение может иметь более углубленное воздействие, находясь в непосредственной близости.
Влияние источников радиации негативно сказывается на здоровье:
- сердечно-сосудистая система,
- иммунная система,
- репродуктивная система мужчин и женщин,
- нервная и эндокринная системы.
Повышенный уровень электромагнитного излучения может привести к усталости, различным заболеваниям крови и даже злокачественным опухолям. Именно поэтому важно знать, как осуществлять измерение электромагнитного фона.
Пример электромагнитного фона
Представленный ниже пример демонстрирует уровень электромагнитного излучения. Достаточно взять офисное помещение, оснащенное следующими устройствами: компьютер с WI-FI соединением, мобильный телефон, маршрутизатор WI-FI, устройство Yota WiMax, микроволновая печь и вентилятор.
Все перечисленные устройства создают электромагнитное излучение. При изменении состояния устройства происходит соответствующее изменение его характеристик. На дисплее модели ATT-2592 отображается максимальное значение, когда устройство находится в непосредственной близости от счетчика. В то время как минимальные показатели фиксируются в случае, когда устройства отключены, удалены или источник излучения расположен далеко от измерительного прибора.
К примеру, наивысшее напряжение электромагнитного излучения зафиксировано на уровне 24,52 В/м, когда датчик ориентирован на антенну, и 11,44 В/м в случае, если он не направлен в сторону антенны. Если излучающий источник располагается на расстоянии 0,3 м от зонда, а антенна направлена вбок, то максимальное значение напряжения составит 10,65 В/м. Этот пример наглядно иллюстрирует методы уменьшения электромагнитного фона.
Руководство по ручному измерению излучения
Для оценки уровня электромагнитного излучения в вашем доме сначала следует подготовить необходимые приборы и инструменты. Вам понадобятся отвертка с индикатором, простой радиоприемник и переносной анализатор для измерения излучения.
Процесс измерения излучения с использованием радиоприемника включает следующие шаги:
- Снимите антенну с радиоприемника и прикрепите к ней проволочную петлю диаметром 40 см.
- Настройте радиоприемник на пустую частоту.
- Медленно пройдитесь по комнате и внимательно прислушивайтесь к звукам приемника.
- Вывод: место, где звуки слышны наиболее четко, является источником излучения.
Измерение электромагнитного излучения можно провести визуально, используя светодиодную отвертку. Такой инструмент доступен для покупки в магазинах. При приближении к включенному прибору, индикатор будет светиться красным цветом, а яркость света укажет на уровень интенсивности излучения. Однако стоит отметить, что этим методом нельзя получить количественных значений излучения.
Оптимальным вариантом является закрепление зонда на конце узкой трубки, что облегчает его ввод и удержание в труднодоступных местах. Можно использовать любую немагнитную трубку. Для меня старый «Бирос» оказался идеальным решением.
Измерение характеристик электромагнитных полей в домашних условиях
В наше время доступны разнообразные устройства для измерения электромагнитного поля в жилых помещениях — это приборы, называемые измерителями электромагнитного поля (EMF meter). Может ли это означать, что мы способны оценить собственное воздействие электромагнитных полей? Какие параметры действительно можно измерить и насколько высока точность этих показаний?
Данные устройства измеряют интенсивность электрического поля в В/м (вольтах на метр) и магнитную индукцию (плотность магнитного потока) в мкТ (микротеслах).
Вокруг проводника, по которому течет электрический ток, образуется магнитное поле с напряженностью H и электрическое поле с напряженностью E. Линии магнитного поля формируют концентрические окружности вокруг проводника и располагаются в плоскости, перпендикулярной его оси. Линии электрического поля направлены перпендикулярно к линиям магнитного поля и находятся в плоскости, которая проходит через ось проводника.
Электромагнитные волны — это сочетание переменных электрических и магнитных полей, которые изменяются с течением времени. В такой волне электрические и магнитные поля существуют совместно в одном пространстве, не разделяясь друг от друга.
Магнитное поле
Магнитное поле формируется в области, окружающей движущийся электрический заряд. Магнитная индукция B является векторной величиной, которая отражает силу воздействия магнитного поля на движущийся заряд.
Вакуумная магнитная индукция B связана с напряженностью магнитного поля H (которая возникает благодаря соответствующему току) следующим соотношением.
Магнитная проницаемость воздуха почти такая же, как и магнитная проницаемость вакуума (μ/μ0= 1,00000037), поэтому для воздуха магнитная индукция B практически совпадает с напряженностью магнитного поля H.
Напряженность магнитного поля H измеряется в амперах на метр (А/м). Один ампер на метр соответствует напряженности магнитного поля бесконечной катушки соленоида с равномерной плотностью намотки, через которую проходит ток в 1 ампер. Также одно ампер на метр может быть интерпретировано как напряженность магнитного поля в центре круговой катушки с током 1 ампер и диаметром 1 метр.
Хотя прибор может отображать значение магнитной индукции, мы также можем оценить величину напряженности магнитного поля на основе этих данных.
Электрическое поле
Каждое электрически заряженное тело создает вокруг себя электрическое поле.
Электрическое поле определяется векторной величиной, называемой напряженностью поля. Эта величина численно эквивалентна механической силе, воздействующей на единичный положительный заряд в конкретной точке поля, и направлена в сторону этой силы.
Простейший индикатор электромагнитного поля способен собрать даже начинающий радиолюбитель.
Санитарные нормы электромагнитных полей
СанПиН 1.2.3685-21 «Санитарные требования и нормы обеспечения безопасности или безвредности среды обитания человека» устанавливает допустимые уровни электромагнитных полей. В таблице 5.74 приведены разрешенные значения электромагнитных полей, включая параметры в жилых и общественных помещениях.
| Название фактора | Параметр | Допустимые значения | |
|---|---|---|---|
| Рабочие места | Жилые и общественные помещения | ||
| Постоянное магнитное поле (ПМП) | Напряженность магнитного поля (H), кА/м | 8,0 | — |
| Магнитная индукция (B), мТл | 10,0 | — | |
| Подземное магнитное поле | Коэффициент затухания магнитного поля Земли, Ко, в единицах | 2,0 | — |
| Электростатическое поле (ЭСП) | Интенсивность ЭСП (E), кВ/м | 20,0 | 15,0 |
| Электромагнитное поле промышленной частоты (ЭМП) | Напряженность электрического поля (E), кВ/м | 5,0 | 0,5 |
| Напряженность магнитного поля (H), А/м | 80,0 | 8,0 | |
| Магнитная индукция (B), μT | 100,0 | 10,0 | |
| ЭМС на частотах от 0,01 до 0,03 МГц | Напряженность электрического поля (E), В/м | 500,0 | — |
| Напряженность магнитного поля (H), А/м | 50,0 | — | |
| ЭМП на частотах от 0,03 до 3 МГц | Напряженность электрического поля (E), В/м | 42,0 | 25,0 |
| (максимально допустимое значение) | (500,0) | — | |
| Напряженность магнитного поля (H), А/м | 4,0 | ||
| (максимально допустимое значение) | (50,0) | — | |
| ЭМП на частотах от 3 до 30 МГц | Напряженность электрического поля (E), В/м | 25,0 | 15,0 |
| (максимально допустимое значение) | (300) | — | |
| ЭМС на частотах от 30 до 50 МГц | Напряженность электрического поля (E), В/м | 8 | 10 |
| (максимально допустимое значение) | (80,0) | — | |
| Напряженность магнитного поля (H), А/м | 0,25 | — | |
| (максимально допустимое значение) | (3,0) | ||
| ЭМП на частотах от 50 до 300 МГц | Напряженность электрического поля (E), В/м | 8,5 | 3,0 |
| (максимально допустимое значение) | (80,0) | — | |
| ЭМП на частотах от 300 МГц до 300 ГГц | Плотность потока энергии (ППЭ), мкВт/см² | 18,0 | 10,0 |
| (максимально допустимое значение) | (1000,0) | — | |
Стандарты были установлены в соответствии с Решением Комиссии Таможенного союза от 28.05.2010 № 299 «О реализации оздоровительных мероприятий в Евразийском экономическом союзе». Для жилых помещений максимально допустимое значение напряженности электрического поля при частоте 50 Гц на высоте 2 метра составляет 1000 В/м, а при поднятии от 0,5 до 2 метров выше уровня земли — 500 В/м.
Измерения полей
Измерительное устройство оборудовано двумя датчиками, предназначенными для оценки электрических полей. На представленном изображении можно увидеть индукционную катушку и алюминиевую фольгу в виде пластины. Электромагнитная сила, индуцируемая в катушке, фиксируется, обрабатывается процессором, и полученное значение магнитной индукции отображается на экране устройства.
Общие требования к устройствам, предназначенным для измерения напряженности электрических и магнитных полей, прописаны в ГОСТ Р 51070-97. Методы анализа электромагнитных полей, возникающих от бытовых приборов, описаны в ГОСТ Р 54148-2010 (EN 50366:2003) «Воздействие на человека электромагнитных полей от бытовых приборов и аналогичного электрооборудования. Методы оценки и измерения». Магнитная индукция большинства электроприборов фиксируется на расстоянии 30 см от их поверхности.
Важно учитывать, что результаты измерений, полученные при помощи этих устройств, могут быть довольно неопределенными, то есть их точность всегда может вызывать сомнения. Возможно, именно по этой причине многие из этих приборов называют «тестерами» или «индикаторами», а не «измерительными устройствами».
К примеру, эти устройства не способны оценить электромагнитные поля в различных частотных диапазонах. Мы не можем определить частоту электромагнитного излучения с их помощью.
При проведении измерений вблизи работающего домашнего фена мы получаем определённые данные.
Напряженность электрического поля рядом с феном равна 337 В/м, в то время как магнитная индукция составляет 38,09 мкТл. Эти значения довольно высоки! Однако стоит отметить, что они относятся к зоне непосредственного контакта с источником полей. На расстоянии примерно полуметра прибор фиксирует нулевые значения.
Ясно, что любое работащее бытовое устройство генерирует электромагнитные поля, но их интенсивность снижается по мере увеличения расстояния и пропорциональна 1/r.
Важно учитывать, что датчик поля откликается на поляризацию (направление вектора поля). При повороте устройства на 90 градусов результаты измерений изменятся.
Одним из наиболее «негативных» источников электромагнитных полей может считаться источник бесперебойного питания, демонстрирующий величину 226 В/м или 27 мкТл. Плоский экран устройства показал значение лишь 4 В/м перед ним. На передней панели системного блока измерения зафиксировали ноль, однако на задней стороне, рядом с блоком питания, было зарегистрировано 1,2 мкТл. Аудиоколонки компьютера выдали результаты 9 В/м и 0,08 мкТл.
Все эти данные были получены в непосредственной близости к источнику. При перемещении датчика на рекомендованное расстояние в 30 см значения резко снижаются до нуля. Следует отметить, что ноль на приборе не означает полного отсутствия поля. Правильнее будет утверждать, что напряженность поля настолько мала, что не фиксируется измерительным устройством, то есть составляет менее 1 В/м.
Таким образом, если полагаться на показатели этих непроверенных и некалиброванных приборов, ситуация выглядит вполне приемлемой.
Частоты различного диапазона активно используются людьми, несмотря на их потенциально негативное воздействие на здоровье. Наиболее серьезное влияние оказывают уровни электромагнитного излучения, которые демонстрируют максимальную интенсивность воздействия на разумном расстоянии.
Шаг 4: Немного о коде
Если вас не интересует программирование, можете пропустить этот раздел.
Ключевой особенностью данного кода является многократное измерение магнитного поля, проводимое 2000 раз подряд. Этот процесс занимает всего 0,2-0,3 секунды. При анализе полученных данных, таких как сумма и квадрат суммы измерений, можно вычислить среднее значение и стандартное отклонение, обозначаемые как DC и AC соответственно. Увеличивая количество измерений, мы теоретически можем повысить точность на корень из 2000, что составляет примерно 45. Это означает, что используя 10-битный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), мы фактически достигаем точности, сопоставимой с 15-битным АЦП! Разница в этом случае составляет около 0,3 мТл. В результате усреднения сигналов нам удается снизить погрешность с 0,3 мТл до 0,01 мТл.
Дополнительно, в качестве бонуса, мы получаем стандартное отклонение, позволяющее зафиксировать изменяющееся магнитное поле. Поле, колеблющееся с частотой 50 Гц, проходит примерно 10 циклов в течение времени измерения, что делает возможным определение значения переменного тока.
После завершения компиляции я получил следующую статистику: Скетч занимает 16852 байта (54%) от всей программы. Максимально доступное значение составляет 30720 байт. Глобальные переменные занимают 352 байта (17%) динамической памяти, оставляя 1696 байт для локальных переменных. Максимально это значение может составлять 2048 байт.
Основная часть занятого пространства принадлежит библиотеке Adafruit, однако все еще имеется достаточно места для добавления новых функций.
Шаг 5: Подготовка зонда
Оптимальным вариантом будет прикрепить зонд к концу узкой трубки, так как это облегчает процесс вставления и удерживания в ограниченных пространствах. Может подойти любая немагнитная трубка. Лично для меня старый «Бирос» оказался идеальным решением.
Заранее подготовьте три тонкие гибкие проволоки, длина которых немного превышает длину трубки. Цвета проводов не имеют особой логики (оранжевый соответствует +5В, красный — 0В, серый — сигнал), просто так мне легче их запомнить.
Чтобы подключить датчик к прототипу, необходимо припаять небольшие участки провода к концу кабеля и изолировать их с помощью термоусадочной трубки. Позже вы сможете отрезать эти кусочки и припаять провода непосредственно к Arduino.
Шаг 6: Сборка портативного устройства
Аккумулятор на 9 В, OLED-дисплей и Arduino Nano компактно разместились в объемной коробке от Tic-Tac. Ее главная особенность — прозрачный корпус, благодаря которому дисплей остается хорошо видимым даже изнутри. Все неподвижные элементы (датчик, переключатель и кнопка) смонтированы в крышке, что позволяет легко извлекать их из коробки для замены батареи или обновления программного кода.
Я никогда не проявлял интереса к 9-вольтовым батарейкам, так как они имеют высокую стоимость и низкую емкость. Однако в одном из моих супермаркетов неожиданно появилась перезаряжаемая версия NiMH по цене всего 1 евро. Я выяснил, что их можно легко зарядить, подавая 11 В через резистор на 100 Ом и оставив на ночь. Я заказал несколько недорогих разъемов для батарей, но они так и не пришли, поэтому я решил разобрать старую 9-вольтовую батарею, чтобы создать разъем. Батарея на 9 В удобна благодаря своей компактности и отлично подходит для Arduino при подключении к Vin. На выходе +5V будет получаться стабилизированное напряжение 5V, необходимое для работы OLED-дисплея и датчика Холла.
Датчик Холла, дисплей и кнопка подключены аналогично прототипу. Единственное дополнение – это кнопка выключения, размещенная между батареей и Arduino.
В современном обществе невозможно полностью защитить себя от негативного влияния электромагнитного излучения. Тем не менее, устройство для измерения электромагнитных полей от линий электропередач и других источников энергии поможет идентифицировать наиболее опасные зоны и предпринять необходимые шаги.
Область применения
Магнитометры находят применение в данной области для обнаружения металлических объектов, включая клады. Ни одно георадарное оборудование, не говоря уже о более простых устройствах для электроразведки, не может соперничать с ними. Это обусловлено тем, что сигнал, генерируемый аналогичными георадарами, угасает на три порядка быстрее. Поэтому для поиска используются магнитометры:
- затонувшие корабли и подводные лодки,
- военное снаряжение с древних полей сражений,
- древние железные артефакты.
Однако магнитометры служат не только для поиска металлических объектов. Они способны идентифицировать остатки фундаментов, стен и других конструктивных элементов зданий. Материалы как кирпич, глина и камень могут намагничиваться, хоть и в меньшем объеме, чем сталь. Кроме того, магнитное зондирование не сталкивается с препятствиями. Оно способно игнорировать почвенный слой, растительность, твёрдые породы, рыхлый лед, воду и различные посторонние предметы.
Главный недостаток заключается в избирательности. Интересы кладоискателей и, в определённой мере, археологов (по иным причинам) сосредоточены в основном на поиске цветных и драгоценных металлов, а также ювелирных изделий — эти объекты магнитометр обнаружить не в состоянии. Многие увлеченные люди разрабатывают собственные магнитные детекторы, основываясь на микроконтроллерах, которые работают не менее эффективно, чем промышленные аналогичные устройства. Магнитометры имеют важное значение для обсерваторий, так как они позволяют выявлять возникновение магнитных бурь и измерять их интенсивность.
Магнитные измерения играют важную роль не только в металлоискателях, но и в авиации. В частности, это касается подразделений, занимающихся противолодочной борьбой. Эффективность таких устройств зависит не только от их чувствительности, но и от характеристик подводных лодок, а также от условий, в которых они используются.
При грамотном использовании данное устройство может быть столь же точным, как штангенциркуль для измерений мелких деталей.
Итак, очевидно, что функционирующий бытовой прибор является источником электромагнитных полей. Однако их интенсивность снижается с увеличением расстояния и примерно соответствует обратно пропорциональной зависимости 1/r.
Напряженность магнитного поля
Формула напряженности
Вы когда-нибудь слышали выражение: «Напряженность между ними постоянно росла»? Так вот, интенсивность — это в сущности нечто незримое, определенная ограничивающая сила, энергия. В данном случае мы имеем нечто похожее. Интенсивность магнитного поля зачастую также называют напряженностью магнитного поля. Напряженность магнитного поля непосредственно связана с плотностью магнитного потока и представляется следующей формулой.
H — напряженность магнитного поля, ампер на метр
B — плотность магнитного потока, Тесла
μ0 — это магнитная постоянная, значение которой составляет 4π × 10-7 Генри/метр, что в более привычных для понимания единицах равно 1,2566 × 10-6 Генри/метр.
Данный тип функционирует только при наличии воздуха или вакуума между витками катушки. Более сложная формула выглядит следующим образом.
m — это относительная магнитная проницаемость.
Она изменяется в зависимости от типа материала.
Напряженность магнитного поля проводника с током
Итак, у нас имеется проводник, через который протекает электрический ток.
Для того чтобы вычислить напряженность магнитного поля на заданном расстоянии от проводника, можно использовать простую формулу, предполагая, что проводник находится в воздухе или вакууме.
H — это напряженность магнитного поля, измеряемая в амперах на метр.
I — это ток, который течет через проводник, выражаемый в амперах.
r — это расстояние до точки, где осуществляется измерение напряженности поля, в метрах.
Магнитное поле проводника с протекающим током
Когда электрический ток проходит через проводник, вокруг него формируется магнитное поле.
Знаменитое правило отвертки можно вспомнить в этом контексте, но для большей ясности я предпочел бы назвать его правилом винта, поскольку практически каждый человек когда-либо использовал либо винт, либо отвертку в своей жизни.
Если мы закручиваем винт по часовой стрелке, он опускается вниз. В данной ситуации это символизирует направление электрического тока. Движение наших рук указывает на направление линий магнитного поля. Аналогично, когда мы начинаем откручивать винт, он поднимается, что также демонстрирует направление электрического тока, в то время как рука рисует линии магнитного поля в воздухе.
В учебниках физики направление электрического тока обычно изображается с помощью различных символов: круга с крестом и круга с точкой. В этом случае мы снова можем представить автоматический выключатель и мысленно визуализировать направление магнитного поля.
Как вы считаете, что произойдет, если мы создадим петлю из проволоки? Какие изменения в этом случае можно ожидать?
Рассмотрим эту ситуацию более подробно. В данной плоскости оба проводника формируют магнитное поле, из-за чего в идеальных условиях они должны отталкиваться друг от друга. Однако если они надежно зафиксированы, то начинается самое занимательное. Давайте взглянем на это с верхней точки зрения, чтобы увидеть, как это выглядит.
Как видно, в области, где линии магнитного поля пересекаются, плотность магнитного потока превышает допустимые пределы.
Соленоид
Что случится, если создать множество таких петель? Возьмите круговую катушку, намотайте на нее провод, а затем снимите катушку. В результате у нас получится нечто аналогичное.
При приложении постоянного напряжения к данной катушке, форма линий магнитного поля будет принимать следующий вид.
Обратите внимание на невероятную плотность магнитного потока в данной катушке! Как оказывается, магнитное поле, создаваемое каждым витком, суммируется, что приводит к получению такой высокой плотности магнитного потока. Эта катушка также известна под названием индукционная катушка или соленоид.
Здесь представлена диаграмма, демонстрирующая, как взаимодействуют линии магнитного поля в соленоиде.
Плотность магнитного потока определяется количеством тока, проходящего через соленоид. Чтобы увеличить эту плотность, можно добавить больше витков на катушку и применить сердечник из особого материала – феррита.
В электрических цепях используется понятие ЭДС, которое обозначает электродвижущую силу. В аналогичных магнитных цепях существует понятие МДС, то есть магнитодвижущая сила. Элеткродвижущая сила определяется током, проходящим через катушку с количеством витков N и измеряется в амперах-вольтах.
I — ток, протекающий через катушку, измеряемый в амперах.
N — количество витков в катушке (в единицах).
Рекомендую также ознакомиться с увлекательным и познавательным видео о магнитном поле.
