Вопрос 2.

Магнитное поле создается вокруг электрических зарядов при их движении. Так как движение электрических зарядов представляет собой электрический ток, то вокруг всякого про­водника с током всегда существует магнитное поле тока.

Чтобы убедиться в существовании магнитного поля тока, поднесем сверху к проводнику, по которому протекает электрический ток, обыкновенный компас. Стрелка компаса тотчас же отклонится в сторону. Поднесем компас к проводнику с током снизу — стрелка компаса отклонится в другую сторон.

Убедившись в существовании вокруг проводника магнит­ного поля, т. е. пространства, где действуют магнитные силы, ознакомимся со свойствами этого поля. Насыплем на лист кар­тона тонкий слой железных опилок и пропустим через него проводник с током. Опилки расположатся вокруг проводника правильными концентрическими окружностями (то есть окружностями, имеющими один общий центр). Линии, образованные опилками, совпадают с силовыми ли­ниями магнитного поля. Таким образом, оказывается, что маг­нитные силовые линии не имеют ни начала, ни конца, а яв­ляются замкнутыми.

Стрелка компаса, помещенная в магнитное поле, всегда располагается вдоль магнитных силовых линий, причем ее северный (N) полюс показывает направление маг­нитных силовых линий в данной точке поля.

а-железные опилки располагаются вокруг проводника с током концентрическими окружностями; б-стрелки компаса всегда располагаются вдоль магнитных силовых линии.

Свойства магнитных силовых линий имеют некоторые об­щие черты со свойствами электрических силовых линий. Во-первых, магнитные силовые линии стремятся сократить свою длину (как растянутые резиновые нити); во-вторых, магнит­ные силовые линии одного направления отталкиваются друг от друга и, наконец, магнитные силовые линии, противополож­но направленные, притягиваются и взаимно уничтожают друг друга.

Магнитные силовые линии проходят через железо гораздо легче, чем через воздух и другие вещества. Если поместить железный пустотелый шар в магнитное поле, созданное, напри­мер, постоянным магнитом, то магнитные силовые линии пройдут через оболочку этого шара, не попадая в его внутреннюю полость.

Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке тока. В электромагнитах, предназначенных, прежде всего, для создания механического усилия также присутствует якорь (подвижная часть магнитопровода), передающий усилие.

Обмотку электромагнитов изготавливают из изолированного алюминиевого или медного провода, хотя есть и сверхпроводящие электромагниты. Магнитопроводы изготавливают из магнитно-мягких материалов — обычно из электротехнической или качественной конструкционной стали, литой стали и чугуна, железоникелевых и железокобальтовых сплавов. Для снижения потерь на вихревые токи (токи Фуко) магнитопроводы выполняют из набора листов.

Выделяют три типа электромагнитов по способу создания магнитного потока.

Большинство технических применений магнитов основывается на их способности притягивать и удерживать железные предметы. И в этих применениях электромагниты имеют огромные преимущества перед постоянными магнитами, ибо изменение силы тока в обмотке электромагнита позволяет быстро изменять его подъемную силу. Сила, с которой магнит притягивает железо, резко убывает по мере увеличения расстояния между магнитом и железом. Поэтому для определенности подъемной силой магнита условились называть силу, с которой магнит удерживает железо, расположенное в непосредственной близости к нему; другими словами, подъемная сила магнита равна той силе, которая необходима, чтобы оторвать от магнита притянутый к нему кусок чистого мягкого железа.  Электромагниты с большой подъемной силой применяются в технике для весьма различных целей. Например, электромагнитный подъемный кран применяется на металлургических и металлообрабатывающих заводах для переноски железного лома и готовых изделий. На металлообрабатывающих заводах часто применяют также станки с так называемыми магнитными столами, на которых обрабатываемое железное или стальное изделие закрепляется притяжением сильных электромагнитов. Достаточно включить ток, чтобы надежно закрепить изделие в любом положении на столе; достаточно выключить ток, чтобы освободить его. При отделении магнитных материалов от немагнитных, например при отделении кусков железной руды от пустой породы (обогащение руды), применяют магнитные сепараторы, в которых очищаемый материал проходит через сильное магнитное поле электромагнитов, вытягивающее из него все магнитные частицы. 

Билет 16