Hlavní přehled   |   Info a nápověda Přihlásit   |   Registrovat
 
 
Magnetické pole a jeho charakter     (str. 2 z 2)
Sekce: Magnetizmus, magnety, indukování
   |   Rolovat dolů
Magnetizmus a charakter magnetického pole  Str.: 1, 2

Vlákno je uzamčené.
V této sekci možná naleznete
druhé vlákno určené pro diskuzi

Adam   
15.02.2016 14:34
Bydliště: Praha
2493 313 2299 
Koaxiální vedení a jeho magnetické pole
 
Na vizualizacích níže můžeme pozorovat model, který velmi výstižně zobrazuje magnetické pole v průřezu koaxiálním vedením.

Je-li obalový vodič ("stínění") neporušený, magnetické pole zůstává dokonale uzavřené uvnitř. Jakmile je stínění porušeno, magnetické pole vyhřezává do okolí.
 
Magnetické pole koaxiálního vedení
Magnetické pole koaxiálního vedení
Příloha je dostupná pouze pro přihlášené uživatele     |     Přihlásit     |     Registrovat
Zvláštní ocenění za úsilí nebo přínosPozitivní ohlasy Označit příspěvek Zarážka - Až sem mám přečteno

Adam   
20.02.2016 17:07
Bydliště: Praha
2493 313 2299 
Mapa pole magnetu
 
V příloze naleznete "mapu" magnetického pole, která může posloužit k určení orientace pole v libovolném místě okolo magnetu a k přibližnému stanovení intenzity.

Mapa uvádí situaci pro běžný neodymový magnet, jehož poměr stran je 1 : 1 (ať už jde o tvar krychle nebo válce). Uvedená intenzita pole je tedy jen přibližná, či ilustrační. Orientace pole je naopak velmi přesná bez ohledu na to, o jaký (nebo o jak kvalitní) magnet se jedná.

Tato mapa může posloužit jak praktickým účelům, tak i ve věci zlepšení představ o magnetickém poli.
 
Mapa pole magnetu
Mapa pole magnetu
Příloha je dostupná pouze pro přihlášené uživatele     |     Přihlásit     |     Registrovat
Zvláštní ocenění za úsilí nebo přínosPozitivní ohlasy Označit příspěvek Zarážka - Až sem mám přečteno

Adam   
21.02.2016 00:22
Bydliště: Praha
2493 313 2299 
Poměrový výpočet intenzity pole
 
Známe-li intenzitu pole, tedy velikost magnetické indukce B1 v nějaké vzdálenosti r1 od vodiče elektrického proudu nebo od magnetu, pak lze velmi snadno vypočítat alespoň přibližnou hodnotu intenzity B2 v nějaké jiné (libovolně zvolené) vzdálenosti r2, a to pomocí tohoto prostého vzorce:
 
Poměrový výpočet intenzity pole dle jiné vzdálenosti
Poměrový výpočet intenzity pole dle jiné vzdálenosti
Příloha je dostupná pouze pro přihlášené uživatele     |     Přihlásit     |     Registrovat
Zvláštní ocenění za úsilí nebo přínosPozitivní ohlasy Označit příspěvek Zarážka - Až sem mám přečteno

Adam   
04.03.2016 14:03
Bydliště: Praha
2493 313 2299 
Třífázový proud - Animace magnetického pole rovnoměrného vedení
 
Přílohou je animace magnetického pole v případě třífázového vedení (rovnoměrné rozložení vodičů - všechny jsou od sebe stejně daleko)
 
Rovnoměrné vedení třífázového proudu - Animace

Rovnoměrné vedení třífázového proudu - Animace
Příloha je dostupná pouze pro přihlášené uživatele     |     Přihlásit     |     Registrovat
Zvláštní ocenění za úsilí nebo přínosPozitivní ohlasy Označit příspěvek Zarážka - Až sem mám přečteno

Adam   
18.04.2016 20:51
Bydliště: Praha
2493 313 2299 
Cívka, její schopnost vytvářet mag. pole, odpovídající ampérzávity a velikost
 
Je až poetické, jak zásadní a jak šikovná vlastnost cívky se skrývá pod údajem ampérzávity. Rozumějme tím součin mezi počtem závitů cívky a mezi proudem.

Z hodnoty ampérzávitů přímo vyplývá, jak intenzivní pole bude cívka vytvářet a současně také, jak velká cívka bude. Přitom nezáleží na tom, jakou přesně zvolíme bilanci mezi průměrem vodiče (velikostí proudu) a mezi počtem závitů. (!)

(Pojednávám zde o cívkách se vzduchovým jádrem. Jakmile by cívka obsahovala feromagnetické jádro, některé věci by byly složitější. Je to ale dobrý základ i pro rozšíření situace o feromagnetické jádro.)

Například 5000 ampérzávitů vytvořených
proudem 12,5 A protékajícím 400 závity s průměrem vodiče 2 mm2
bude vytvářet přibližně stejně intenzivní pole
a bude odpovídat stejné velikosti cívky
stejně jako 5000 ampérzávitů vytvořených
proudem 78,1 A protékajícím 64 závity s průměrem vodiče 5 mm2.

Ilustruje to druhý přiložený obrázek. (Aby bylo lépe vidět, že kromě velikosti cívek je při stejných ampérzávitech velmi podobná také intenzita pole, jedná se tentokrát o situace s permanentním magnetem. Bez něj by to tak dobře vidět nebylo.)

Jak velkou magnetickou indukci uprostřed cívky vytvoří určité množství ampérzávitů, to nám popisují přiložené grafy. První graf je ve standardním měřítku a lze na něm pozorovat, že mezi výslednou magnetickou indukcí uprostřed cívky a mezi počtem ampérzávitů je logaritmická závislost. Druhý graf je totožný s grafem prvním, ale obě osy jsou zde v logaritmickém měřítku, aby se pro potřebnou magnetickou indukci daly lépe odečíst náležité ampérzávity.
(Graf odpovídá cívkám, které mají průměr dutiny 10 mm. Pokud půjde o průměr jiný, výsledky to příliš nezkreslí.)

A přibližně jak velká je cívka dle ampérzávitů?

108 ampérzávitů ... ø9x6 mm
300 ampérzávitů ... ø14x10 mm
1200 ampérzávitů ... ø28x20 mm
2700 ampérzávitů ... ø42x30 mm
4800 ampérzávitů ... ø56x40 mm
7500 ampérzávitů ... ø70x50 mm
24300 ampérzávitů ... ø126x90 mm
76800 ampérzávitů ... ø224x160 mm
235200 ampérzávitů ... ø392x280 mm

Pozn. č. 1: K uvedenému průměru cívky je vždy potřeba připočítat průměr dutiny pro jádro.
Pozn. č. 2: Velikosti cívky byly zjištěny za předpokladu, že provozní proudová hustota ve vinutí je přibl. 3,9 A/mm2.
Pozn. č. 3: Vycházím z toho, že cívky je většinou ideální motat tak, aby výška navrstvení vinutí byla podobná délce cívky.


Na závěr tedy drobná ukázka praktického použití tohoto mého příspěvku:
Budu potřebovat navrhnout takovou cívku, aby v jejím středu vznikla magnetická indukce o hodnotě cca 650 mT.
1) Z grafu si odečtu, že pro takovou magnetickou indukci musí mít cívka cca 7500 ampérzávitů.
2) A dle výše zmíněné tabulky velikostí získávám představu, že taková cívka bude mít průměr minimálně 70 mm (+ musím připočítat průměr dutiny pro jádro) a délku zhruba 50 mm.

(Kolika celkem závity a jak tlustým drátem těch 7500 ampérzávitů docílím, to už na věci nic nemění.)
 
Magnetické pole cívky (se vzduchovým jádrem)
Magnetické pole cívky (se vzduchovým jádrem)
Příloha je dostupná pouze pro přihlášené uživatele     |     Přihlásit     |     Registrovat

 
Ukázka stejného množství ampérzávitů (s různým počtem závitů / s různým proudem)
Ukázka stejného množství ampérzávitů (s různým počtem závitů / s různým proudem)
Příloha je dostupná pouze pro přihlášené uživatele     |     Přihlásit     |     Registrovat

 
Mag. indukce uprostřed cívky dle ampérzávitů
Mag. indukce uprostřed cívky dle ampérzávitů
Příloha je dostupná pouze pro přihlášené uživatele     |     Přihlásit     |     Registrovat

 
Mag. indukce uprostřed cívky dle ampérzávitů - Graf pro odečítání
Mag. indukce uprostřed cívky dle ampérzávitů - Graf pro odečítání
Příloha je dostupná pouze pro přihlášené uživatele     |     Přihlásit     |     Registrovat
Zvláštní ocenění za úsilí nebo přínosPozitivní ohlasy Označit příspěvek Zarážka - Až sem mám přečteno

Adam   
19.04.2016 23:13
Bydliště: Praha
2493 313 2299 
Bifilární vinutí
 
Zatímco normálně motaná cívka mívá za úkol vytvořit pokud možno silné magnetické pole, bifilární vinutí má přesně opačný účel - vytvořit v okolí vodiče magnetické pole co nejslabší.

Bifilární vinutí je charakterické tím, že prakticky každý závit takové cívky má souseda (sousední závit), ve kterém teče elektrický proud vždy opačně. V důsledku toho se magnetické pole bifilárního vinutí koncentruje pouze v mezerách mezi jednotlivými závity a do širšího okolí se téměř nešíří. Kromě mezer mezi závity se totiž kdekoliv jinde takové pole navzájem vyrušuje.

V některých případech může být vyrušené pole bifilárního vinutí považováno za výhodu. Indukčnost takové cívky je prakticky nulová, takže žádné přechodové děje a pro případ střídavého proudu žádný fázový posuv a žádné velké vysílání elektromagnetického vlnění a také žádné velké energetické ztráty, které by unikajícím vlněním vznikly. S oblibou se tedy bifilární vinutí používá například v rezistorech. Úlohou rezistoru je poskytnout pouze ohmický odpor. A díky tomu, že v něm odporový drát bývá navinut bifilárně, poskytuje skutečně pouze odpor a svědomitě odmítá indukčnost nebo cokoliv spojené s magnetickým polem.

Na obrázcích níže můžete pozorovat velmi názorné vizualizace - porovnání vinutí normálního s vinutím bifilárním. Na obrázcích se nachází klasický solenoid a také plochá spirálovitá cívka. Rozdíly ve vznikajícím poli jsou skutečně viditelné. Toto téma je navíc ideální příležitostí k tomu, po čase si zase jednou ukázat, jak se dílčí vektory magnetické indukce v cívkách skládají (sčítají). A tedy, jak se v normální cívce utvoří velký výsledný vektor magnetické indukce a naopak, jak se v bifilární cívce jednotlivé dílčí vektory vyruší.
 
Bifilární cívka
Bifilární cívka
Příloha je dostupná pouze pro přihlášené uživatele     |     Přihlásit     |     Registrovat

 
Normální vs. bifilární vinutí - Solenoid
Normální vs. bifilární vinutí - Solenoid
Příloha je dostupná pouze pro přihlášené uživatele     |     Přihlásit     |     Registrovat

 
Normální vs. bifilární vinutí - Spirála
Normální vs. bifilární vinutí - Spirála
Příloha je dostupná pouze pro přihlášené uživatele     |     Přihlásit     |     Registrovat

 
Normální vs. bifilární vinutí - Vektory magnetické indukce
Normální vs. bifilární vinutí - Vektory magnetické indukce
Příloha je dostupná pouze pro přihlášené uživatele     |     Přihlásit     |     Registrovat
Zvláštní ocenění za úsilí nebo přínosPozitivní ohlasy Označit příspěvek Zarážka - Až sem mám přečteno

Adam   
23.04.2016 23:40
Bydliště: Praha
2493 313 2299 
Magnetické póly
 
Třeba v případě permanentních magnetů se s oblibou rozlišují tzv. magnetické póly. Míní se tím obvykle takové části magnetu, které se magneticky nejvýrazněji projevují. Třeba u tyčového magnetu klasicky podélně magnetovaného jsou to oba konce magnetu.

Podle toho, zda je pól charakteristický vystupováním indukčních čar z magnetu ven, nebo naopak vstupováním čar dovnitř, rozlišujeme póly názvem na severní a jižní, nebo barvou na červený a modrý.

Magnetický pól severní - barva červená - indukční čáry vystupují z magnetu
Magnetický pól jižní - barva modrá - indukční čáry vstupují do magnetu

Zároveň to znamená, že vždy semknutá dvojice barev - červená a modrá - vlastně přímo udává směr indukčních čár, a to ať už uvnitř magnetu, nebo i kdekoliv jinde, třeba ve vzduchu. Z logiky věci zároveň vyplývá, že magnetické póly vždy musí existovat jako tato kompaktní dvojice obou barev - póly nelze oddělit (protože osamocené barvy by samy o sobě nedávaly žádný smysl - nemohly by stanovit žádný směr indukčních čar).

Tedy, začne-li se hovořit o tzv. magnetickém monopólu, díky kořenu "pól" jde přímo o něco nemyslitelného a neexistujícího. Pokud by nové objevy zjistily, že existuje něco, v čem indukční čára vzniká a něco, v čem zase zaniká (nejednalo by se tedy už o vždy uzavřené smyčky), místo pojmu "monopól" by se mělo používat třeba "magnetická částice", nebo "částice radiálního magnetického pole".

Ještě malá zmínka o kompasech a o geomagnetickém poli. Pokud by byla střelka kompasu obarvena na červenou a modrou barvu skutečně podle toho, jak je z výroby zmagnetována, pak by červená část měla ukazovat na (geografický) sever. Když ale uvážíme, že v magnetizmu se k sobě přitahují opačné póly, uvědomíme si, že střelka ukazuje na geografický sever proto, že se tam nachází jižní magnetický pól. Domluvená konvence ohledně toho, který magnetický pól (třeba magnetů) bude "severní" a který "jižní", v důsledku dosáhla toho, že geografické a magnetické póly jsou vlastně navzájem prohozené.

Na tuto skutečnost je velmi často zapomínáno a zdá se, že častěji se v publikacích a na internetu uvádí geografický pól stejný jako magnetický. Typicky to takto špatně bývá v případě, kdy se řeší třeba úhlové či vzdálenostní odchylky mezi geografickým a magnetickým pólem. Pokud by se to ale "srovnalo", aby pojmenováním póly prohozené nebyly, pak by se severní pól magnetu (nebo kompasové střelky) už nenatáčel ke (geografickému) severu, ale byl by to jižní pól střelky. Což si nejsem jistý, zda by bylo šťastnější...
 
Magnetické póly přímo určují orientaci indukčních čar
Magnetické póly přímo určují orientaci indukčních čar
Příloha je dostupná pouze pro přihlášené uživatele     |     Přihlásit     |     Registrovat

 
Magnetické póly Země
Magnetické póly Země
Příloha je dostupná pouze pro přihlášené uživatele     |     Přihlásit     |     Registrovat
Zvláštní ocenění za úsilí nebo přínosPozitivní ohlasy Označit příspěvek Zarážka - Až sem mám přečteno

Adam   
02.06.2017 22:10
Bydliště: Praha
2493 313 2299 
Velikost přítažné síly magnetů - Vzorec získaný aproximací
 
Velikost působící síly třeba mezi dvěma vodiči lze hravě vypočítat vztahem, který je běžně uváděný v učebnicích středoškolské fyziky. Jak veliká síla však vzniká působením pole od permanentních magnetů, to už je záležitost diametrálně komplikovanější. Pro výpočet síly od magnetů neexistuje žádný jednoduchý a univerzální vztah. Na internetu a v některých publikacích sice můžeme narazit na vztah, který by sice měl pro tento účel správně fungovat, řádně a univerzálně však stejně nakonec nepracuje.

Výsledkem mých analýz je, že v mnoha případech se dva magnety dle velikosti mezery x k sobě přitahují silami, jejichž průběh je do jisté míry podobný funkci y = 1 / x2. Všeobecné nasazení této kvadratické rovnice by však přinášelo nepřijatelně velké odchylky a navíc tato zmíněná podobnost neplatí pro všechny situace - neplatí pro libovolně velkou mezeru mezi magnety. Jakmile se totiž dva magnety k sobě přitahují s mezerou menší jak několik milimetrů, průběh sil se začne odlišovat a už neplatí ani zdánlivá podobnost se zmíněnou kvadratickou rovnicí.

Přesto se nabízí jedno řešení, jak výpočtový vztah síly přeci jen získat, byť to bude vztah použitelný jenom pro určitý rozsah vstupních hodnot. Základem pro tvorbu takového vztahu jsou reálné hodnoty získané z měření, což je samo o sobě sympatické, protože místo suchých teorií tak máme základní stavební kámen v empirii. Z naměřených sil dvou přitahujících se magnetů se pro získání výsledného vzorce provede aproximace, tedy nalezení rovnice křivky, která uspokojivě opisuje křivku tvořenou měřením. V našem případě nám pak rovnice aproximační křivky může (alespoň v určitém rozsahu vstupních hodnot) dobře sloužit jako použitelný vztah pro velikost síly, která je daná velikostí mezery mezi magnety.

Protože jsem sám nedisponoval dostatečně použitelnými hodnotami naměřených sil, dovolil jsem si použít měření od Jarin's, které kdysi prováděl v rámci porovnávání průběhů sil přítahu a odtahu smykem. Na první pohled bylo vidět, že jeho měření bylo seriózní. Pro tyto naměřené hodnoty jsem tedy provedl aproximaci a získal vztah, kterým lze (při mezeře od 0,2 do 44 mm) počítat velikosti sil mezi dvěma magnety, a to konkrétně v případě neodymových magnetů o rozměrech 10x10x10 mm (a kvalitě N52), které byly pro měření použity.

Výsledný vztah naleznete u přiloženého grafu.
 
Přítažná síla mezi magnety dle velikosti mezery - Výpočet (aproximace)
Přítažná síla mezi magnety dle velikosti mezery - Výpočet (aproximace)
Příloha je dostupná pouze pro přihlášené uživatele     |     Přihlásit     |     Registrovat

 
16.06.2017 19:19 Editace moderátorem. Drobná úprava textu
Zvláštní ocenění za úsilí nebo přínosPozitivní ohlasy Označit příspěvek Zarážka - Až sem mám přečteno

Adam   
11.04.2018 01:59
Bydliště: Praha
2493 313 2299 
Tipy na mobilní aplikace pracující s magnetickým polem
 
Stručně uvedu tipy na šikovné aplikace do mobilů, které pracují s magnetickým polem.
Pozn.: Pro fungování aplikací musí být telefon vybaven senzorem magnetického pole. Ten je někdy uveden v popisu telefonu jako "funkce kompas".

Dost často používám aplikaci Magnetic Field Detector, protože:
• zobrazuje jednotlivé složky x,y,z vektoru magnetické indukce
• zobrazuje hodnoty do grafu, což pomáhá lépe postřehnout případné krátkodobé odchylky měřeného pole
https://play.google.com/store/apps/details?id=com.tdt.magneticfielddetector

Pro názorné zobrazení vektoru magnetické indukce v prostoru doporučuji 3D Compass and Magnetometer:
https://play.google.com/store/apps/details?id=com.plaincode.magnetmeter
 


Příloha je dostupná pouze pro přihlášené uživatele     |     Přihlásit     |     Registrovat

 


Příloha je dostupná pouze pro přihlášené uživatele     |     Přihlásit     |     Registrovat
Zvláštní ocenění za úsilí nebo přínosPozitivní ohlasy Označit příspěvek Zarážka - Až sem mám přečteno

  Str.: 1, 2

Vlákno je uzamčené.
V této sekci možná naleznete
druhé vlákno určené pro diskuzi


 
Omforum.cz   |   Nápověda   |   Pravidla fóra   |   Podpořte nás   |   Vytvořil: 2015-2018 Adam Benda
 
CC BY-NC-ND 3.0 CZ
Licence Creative Commons
Toto dílo podléhá licenci Creative Commons Uveďte původ-Neužívejte komerčně-Nezpracovávejte 3.0 Česká republika License