التدفقات المغناطيسية في المحاثات. الصيغ الأساسية

تُظهر الصورة مجالًا مغناطيسيًا موحدًا. متجانس يعني نفسه في جميع النقاط في حجم معين. يتم وضع سطح مساحته S في حقل.

تحديد التدفق المغناطيسي:

التدفق المغناطيسي Ф عبر السطح S هو عدد خطوط ناقل الحث المغناطيسي B التي تمر عبر السطح S.

صيغة التدفق المغناطيسي:

هنا α هي الزاوية بين اتجاه ناقل الحث المغناطيسي B والعمودي على السطح S.

من صيغة التدفق المغناطيسي يتضح أن الحد الأقصى الفيض المغناطيسيسيكون عند cos α = 1، وسيحدث هذا عندما يكون المتجه B موازيًا للخط العمودي على السطح S. سيكون الحد الأدنى للتدفق المغناطيسي عند cos α = 0، وسيكون هذا عندما يكون المتجه B متعامدًا مع العمودي على السطح S لأنه في هذه الحالة سوف تنزلق خطوط المتجه B على طول السطح S دون عبوره.

ووفقًا لتعريف التدفق المغناطيسي، تؤخذ في الاعتبار فقط خطوط ناقل الحث المغناطيسي التي تتقاطع مع سطح معين.

يتم قياس التدفق المغناطيسي بالويبر (فولت-ثانية): 1 wb = 1 v * s. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام ماكسويل لقياس التدفق المغناطيسي: 1 wb = 10 8 μs. وبناء على ذلك، 1 μs = 10 -8 vb.

التدفق المغناطيسي هو كمية عددية.

طاقة المجال المغناطيسي الحالي

يوجد حول موصل يحمل تيارًا مجالًا مغناطيسيًا له طاقة. حيث أنها لا تأتي من؟ المصدر الحالي الموجود في الدائرة الكهربائية لديه احتياطي من الطاقة. في لحظة إغلاق الدائرة الكهربائية، ينفق المصدر الحالي جزءا من طاقته للتغلب على عمل القوة الدافعة الكهربية الحثية الذاتية التي تنشأ. هذا الجزء من الطاقة، الذي يسمى طاقة التيار، يذهب إلى تكوين مجال مغناطيسي. طاقة المجال المغناطيسي تساوي الطاقة الجوهرية للتيار. إن طاقة التيار تساوي عدديًا الشغل الذي يجب أن يقوم به المصدر الحالي للتغلب عليه emf المستحثة ذاتيالخلق التيار في الدائرة.

تتناسب طاقة المجال المغناطيسي الناتج عن التيار بشكل مباشر مع مربع التيار. أين تذهب طاقة المجال المغناطيسي بعد توقف التيار؟ - يبرز (عند فتح الدائرة بتيار كبير بما فيه الكفاية، قد تحدث شرارة أو قوس)

4.1. قانون الحث الكهرومغناطيسي. الحث الذاتي. الحث

الصيغ الأساسية

· قانون الحث الكهرومغناطيسي(قانون فاراداي):

, (39)

أين هو الحث emf هو التدفق المغناطيسي الكلي (ارتباط التدفق).

· التدفق المغناطيسي الناتج عن التيار في الدائرة،

أين محاثة الدائرة هي القوة الحالية.

· قانون فاراداي وتطبيقه على الحث الذاتي

· التحريض emf، والذي يحدث عندما يدور الإطار مع التيار في مجال مغناطيسي،

أين هو تحريض المجال المغناطيسي؟

محاثة الملف اللولبي

, (43)

حيث هو الثابت المغناطيسي للمادة؛ هو عدد دورات الملف اللولبي؛

القوة الحالية عند فتح الدائرة

حيث يتم تحديد التيار في الدائرة؛ هو محاثة الدائرة؛

القوة الحالية عند إغلاق الدائرة

. (45)

وقت الاسترخاء

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1.

يتغير المجال المغناطيسي وفقا للقانون ، حيث = 15 طن متري،. تم وضع ملف دائري نصف قطره = 20 سم في مجال مغناطيسي بزاوية مع اتجاه المجال (في اللحظة الأولى من الزمن). أوجد القوة الدافعة الكهربية المستحثة الناشئة في الملف عند الزمن = 5 s.

حل

وفقًا لقانون الحث الكهرومغناطيسي، فإن القوة الدافعة الكهربية الحثية الناشئة في الملف هي حيث يقترن التدفق المغناطيسي في الملف.

أين هي مساحة المنعطف؛ هي الزاوية بين اتجاه ناقل الحث المغناطيسي والعادي للكفاف:.

لنعوض بالقيم العددية: = 15 mT،، = 20 cm = = 0.2 m،.

الحسابات تعطي .

مثال 2 في مجال مغناطيسي موحد مع تحريض = 0.2 T، يوجد إطار مستطيل، يتحرك الجانب المتحرك، الطول = 0.2 متر، بسرعة = 25 م/ث عموديًا على خطوط تحريض المجال (الشكل 42). تحديد القوة الدافعة الكهربية المستحثة الناشئة في الدائرة. حل عندما يتحرك الموصل AB في مجال مغناطيسي، تزداد مساحة الإطار، وبالتالي يزداد التدفق المغناطيسي عبر الإطار ويحدث emf مستحث.

وفقا لقانون فاراداي، أين، إذن، ولكن، لذلك.

تشير العلامة "-" إلى أن القوى الدافعة الكهربية المستحثة و الحالية التي يسببهاموجهة عكس اتجاه عقارب الساعة.

الحث الذاتي

كل موصل يتدفق من خلاله التيار الكهربائي يوجد في مجاله المغناطيسي الخاص.

عندما تتغير القوة الحالية في الموصل، يتغير m.field، أي. يتغير التدفق المغناطيسي الناتج عن هذا التيار. يؤدي التغير في التدفق المغناطيسي إلى ظهور مجال كهربائي دوامي وظهور قوة دافعة مستحثة في الدائرة. تسمى هذه الظاهرة بالحث الذاتي Self-induction هي ظاهرة حدوث القوى الدافعة الحثية في الدائرة الكهربائية نتيجة التغير في شدة التيار. يُطلق على القوة الدافعة الكهربية الناتجة اسم القوة الدافعة الكهربية المستحثة ذاتيًا

مظهر من مظاهر ظاهرة الاستقراء الذاتي

إغلاق الدائرة عند حدوث قصر في الدائرة الكهربائية، يزداد التيار، مما يسبب زيادة في التدفق المغناطيسي في الملف، ويظهر مجال كهربائي دوامي، موجه ضد التيار، أي. تنشأ قوة دافعة كهربية ذاتية الحث في الملف، مما يمنع زيادة التيار في الدائرة (مجال الدوامة يثبط الإلكترونات). نتيجة ل يضيء L1 لاحقًا،من L2.

دائرة مفتوحة عند فتح الدائرة الكهربائية، يتناقص التيار، ويحدث انخفاض في التدفق في الملف، ويظهر مجال كهربائي دوامي، موجه مثل التيار (محاولة الحفاظ على نفس قوة التيار)، أي. تنشأ قوة دافعة مستحثة ذاتيًا في الملف، مما يحافظ على التيار في الدائرة. ونتيجة لذلك، L عند إيقاف تشغيله يومض بشكل مشرق.الخلاصة في الهندسة الكهربائية أن ظاهرة الحث الذاتي تتجلى عند إغلاق الدائرة الكهربائية (يزداد التيار الكهربائي تدريجياً) وعند فتح الدائرة الكهربائية (لا يختفي التيار الكهربائي فوراً).

الحث

على ماذا تعتمد القوى الدافعة الكهربية المستحثة ذاتيا؟ التيار الكهربائي يخلق المجال المغناطيسي الخاص به. يتناسب التدفق المغناطيسي عبر الدائرة مع تحريض المجال المغناطيسي (Ф ~ B)، ويتناسب الحث مع قوة التيار في الموصل (B ~ I)، وبالتالي فإن التدفق المغناطيسي يتناسب مع القوة الحالية (Ф ~ I) ). يعتمد الحث الذاتي emf على معدل تغير التيار في الدائرة الكهربائية، وعلى خصائص الموصل (الحجم والشكل) وعلى النفاذية المغناطيسية النسبية للوسط الذي يوجد فيه الموصل. الكمية الفيزيائية التي توضح اعتماد emf الحث الذاتي على حجم وشكل الموصل وعلى البيئة التي يوجد فيها الموصل تسمى معامل الحث الذاتي أو الحث. الحث - المادية. قيمة تساوي عدديًا القوة الدافعة الكهربية الحثية الذاتية التي تحدث في الدائرة عندما يتغير التيار بمقدار 1 أمبير في ثانية واحدة. يمكن أيضًا حساب الحث باستخدام الصيغة:

حيث Ф هو التدفق المغناطيسي عبر الدائرة، وI هي شدة التيار في الدائرة.

وحدات SI من الحث:

تعتمد محاثة الملف على: عدد اللفات، حجم وشكل الملف، والنفاذية المغناطيسية النسبية للوسط (ربما نواة).

الحث الذاتي EMF

يمنع المجال المغناطيسي الذاتي الحث التيار من الزيادة عند تشغيل الدائرة والتيار من الانخفاض عند فتح الدائرة.

يتم استخدامه لتوصيف مغنطة مادة ما في المجال المغناطيسي العزم المغناطيسي (P م ). وهو يساوي عدديًا عزم الدوران الميكانيكي الذي تتعرض له مادة ما في مجال مغناطيسي بتحريض قدره 1 تسلا.

العزم المغناطيسي لوحدة حجم المادة يميزها المغنطة - أنا ، يتم تحديده بواسطة الصيغة:

أنا=ر م /الخامس , (2.4)

أين الخامس - حجم المادة .

يتم قياس المغنطة في نظام SI، مثل الشدة عربة، كمية متجهة.

تتميز الخصائص المغناطيسية للمواد القابلية المغناطيسية الحجمية - ج يا , كمية بلا أبعاد.

إذا تم وضع أي جسم في مجال مغناطيسي مع الحث في 0 ، ثم تحدث المغنطة. ونتيجة لذلك، يقوم الجسم بإنشاء مجال مغناطيسي خاص به عن طريق الحث في " الذي يتفاعل مع المجال المغناطيسي.

في هذه الحالة، ناقل الحث في الوسط (في)سوف تتكون من ناقلات:

ب = ب 0 + ب " (تم حذف علامة المتجه)، (2.5)

أين في " - تحريض المجال المغناطيسي الخاص للمادة الممغنطة.

يتم تحديد تحريض المجال الخاص به من خلال الخواص المغناطيسية للمادة، والتي تتميز بالحساسية المغناطيسية الحجمية - ج يا ، التعبير التالي صحيح: في " = ج يا في 0 (2.6)

اقسم على م 0 التعبير (2.6):

في " /م يا = ج يا في 0 /م 0

نحن نحصل: ن " = ج يا ن 0 , (2.7)

لكن ن " يحدد مغنطة المادة أنا ، أي. ن " = أنا ، ثم من (2.7):

أنا = ج يا ن 0 . (2.8)

وبالتالي، إذا كانت المادة موجودة في مجال مغناطيسي خارجي ذو قوة ن 0 ، ثم يتم تحديد الحث بداخله بالتعبير:

ب = ب 0 + ب " = م 0 ن 0 +م 0 ن " = م 0 (ن 0 + أنا)(2.9)

يكون التعبير الأخير صحيحًا تمامًا عندما يكون القلب (المادة) بالكامل في مجال مغناطيسي خارجي منتظم (طارة مغلقة، ملف لولبي طويل لا نهائي، وما إلى ذلك).

سيكون من المنطقي الحديث عن ممثل آخر لعناصر الراديو السلبية - المحاثات. لكن القصة المتعلقة بهم يجب أن تبدأ من بعيد، مع تذكر وجود مجال مغناطيسي، لأن المجال المغناطيسي هو الذي يحيط بالملفات ويخترقها، وفي المجال المغناطيسي، بالتناوب في أغلب الأحيان، تعمل الملفات. باختصار، هذا هو موطنهم.

المغناطيسية كخاصية للمادة

المغناطيسية هي واحدة من أهم الخصائصالمواد، وكذلك، على سبيل المثال، الكتلة أو المجال الكهربائي. إن ظواهر المغناطيسية، مثل الكهرباء، معروفة منذ زمن طويل، لكن العلم في ذلك الوقت لم يتمكن من تفسير جوهر هذه الظواهر. ظاهرة غير مفهومة كانت تسمى "المغناطيسية" نسبة إلى مدينة مغنيسيا التي كانت ذات يوم في آسيا الصغرى. تم الحصول على المغناطيس الدائم من الخام المستخرج في مكان قريب.

لكن المغناطيس الدائم ليس مثيرًا للاهتمام بشكل خاص في نطاق هذه المقالة. منذ أن وعدت بالحديث عن المحاثات، إذن سنتحدث، على الأرجح، حول الكهرومغناطيسية، لأنه ليس سرا أنه حتى حول السلك مع التيار يوجد مجال مغناطيسي.

في الظروف الحديثةمن السهل جدًا دراسة ظاهرة المغناطيسية على المستوى الأولي على الأقل. للقيام بذلك، تحتاج إلى تجميع دائرة كهربائية بسيطة من البطارية ومصباح كهربائي لمصباح يدوي. يمكنك استخدام البوصلة العادية كمؤشر للمجال المغناطيسي واتجاهه وقوته.

المجال المغناطيسي العاصمة

كما تعلمون، البوصلة تظهر الاتجاه نحو الشمال. إذا كانت الأسلاك المذكورة أعلاه موجودة في مكان قريب أبسط مخطط، وقم بتشغيل المصباح الكهربائي، وسوف تنحرف إبرة البوصلة قليلاً عن وضعها الطبيعي.

من خلال توصيل مصباح كهربائي آخر على التوازي، يمكنك مضاعفة التيار في الدائرة، مما يؤدي إلى زيادة زاوية دوران السهم قليلاً. يشير هذا إلى أن المجال المغناطيسي للسلك الحامل للتيار أصبح أكبر. وعلى هذا المبدأ تعمل أدوات قياس المؤشر.

إذا تم عكس قطبية البطارية، فإن إبرة البوصلة ستدير الطرف الآخر - وقد تغير اتجاه المجال المغناطيسي في الأسلاك أيضًا. عند إيقاف تشغيل الدائرة، تعود إبرة البوصلة إلى وضعها الصحيح. لا يوجد تيار في الملف، ولا يوجد مجال مغناطيسي.

وفي كل هذه التجارب، تلعب البوصلة دور إبرة اختبار مغناطيسية، تمامًا كما تتم دراسة المجال الكهربائي الثابت بواسطة شحنة كهربائية اختبارية.

بناء على هذه التجارب البسيطة، يمكننا أن نستنتج أن المغناطيسية تولد بسبب التيار الكهربائي: كلما كان هذا التيار أقوى، كلما كانت الخصائص المغناطيسية للموصل أقوى. من أين يأتي المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم، حيث لم يقم أحد بتوصيل بطارية بها أسلاك؟

أساسي بحث علميلقد ثبت أن المغناطيسية الدائمة تقوم عليها الظواهر الكهربائية: كل ​​إلكترون موجود في مجاله الكهربائي الخاص به وله عنصر أولي الخواص المغناطيسية. فقط في معظم المواد، يتم تحييد هذه الخصائص بشكل متبادل، وفي بعضها لسبب ما يتم دمجها في مغناطيس واحد كبير.

بالطبع، في الواقع، كل شيء ليس بدائيًا وبسيطًا، ولكن بشكل عام، حتى المغناطيس الدائم له خصائصه الرائعة بسبب الحركة الشحنات الكهربائية.

ما هي مثل؟ الخطوط المغناطيسية?

يمكن رؤية الخطوط المغناطيسية بصريا. في تجربة المدرسةفي دروس الفيزياء، لهذا الغرض، يتم سكب برادة معدنية على ورقة من الورق المقوى، ويتم وضع مغناطيس دائم أدناه. من خلال النقر بخفة على قطعة من الورق المقوى، يمكنك تحقيق الصورة الموضحة في الشكل 1.

الصورة 1.

فمن السهل أن نرى هذا المغناطيسي خطوط الكهرباءاترك القطب الشمالي وادخل القطب الجنوبي دون أن تتفكك. بالطبع، يمكننا أن نقول أن الأمر على العكس تمامًا، من الجنوب إلى الشمال، ولكن هذا هو الحال، أي من الشمال إلى الجنوب. بنفس الطريقة التي قبلوا بها اتجاه التيار من الموجب إلى الناقص.

إذا بدلا من ذلك المغناطيس الدائمقم بتمرير سلك به تيار عبر الورق المقوى، ثم ستظهر عليه برادة المعدن، الموصل، المجال المغناطيسي. يشبه هذا المجال المغناطيسي خطوطًا دائرية متحدة المركز.

لدراسة المجال المغناطيسي، يمكنك الاستغناء عن نشارة الخشب. يكفي تحريك إبرة اختبار مغناطيسية حول موصل يحمل تيارًا كهربائيًا لنرى أن خطوط القوة المغناطيسية هي بالفعل دوائر مغلقة متحدة المركز. إذا قمت بتحريك سهم الاختبار في الاتجاه الذي ينحرف فيه المجال المغناطيسي، فسوف تعود بالتأكيد إلى نفس النقطة التي بدأت منها الحركة. تمامًا مثل المشي حول الأرض: إذا ذهبت دون الدوران إلى أي مكان، فسوف تصل عاجلاً أم آجلاً إلى نفس المكان.

الشكل 2.

يتم تحديد اتجاه المجال المغناطيسي للموصل الحامل للتيار من خلال قاعدة المثقاب، وهي أداة لحفر ثقوب في الخشب. كل شيء بسيط للغاية هنا: يجب تدوير المثقاب بحيث تتزامن حركته الأمامية مع اتجاه التيار في السلك، ثم سيظهر اتجاه دوران المقبض حيث يتم توجيه المجال المغناطيسي.

الشكل 3.

"التيار يأتي منا" - الصليب الموجود في منتصف الدائرة هو ريشة سهم تطير خارج مستوى الرسم، وحيث يظهر "التيار قادم إلينا" رأس سهم يطير من الخلف مستوى الورقة. على الأقل هذا هو تفسير هذه الرموز الواردة في دروس الفيزياء في المدرسة.

الشكل 4.

إذا طبقنا قاعدة الثقب على كل موصل، فبعد تحديد اتجاه المجال المغناطيسي في كل موصل، يمكننا أن نقول بثقة أن الموصلات التي لها نفس اتجاه التيار تنجذب، وتضاف مجالاتها المغناطيسية. الموصلات ذات التيارات ذات الاتجاهات المختلفة تتنافر مع بعضها البعض، ويتم تعويض مجالها المغناطيسي.

اداة الحث

إذا كان الموصل الحامل للتيار مصنوعًا على شكل حلقة (منعطف)، فإن له قطبين مغناطيسيين خاصين به، شمالًا وجنوبًا. لكن المجال المغناطيسي لدورة واحدة عادة ما يكون صغيرا. كثيراً أفضل النتائجويمكن تحقيق ذلك عن طريق لف السلك على شكل ملف. ويسمى هذا الجزء مغو أو مجرد مغو. في هذه الحالة المجالات المغناطيسيةتتراكم المنعطفات الفردية، وتعزز بعضها البعض.

الشكل 5.

يوضح الشكل 5 كيف يمكن الحصول على مجموع المجالات المغناطيسية للملف. ويبدو أن كل دورة يمكن تغذيتها من مصدرها الخاص، كما هو موضح في الشكل. 5.2، ولكن من الأسهل توصيل المنعطفات بشكل متسلسل (فقط قم بلفها بسلك واحد).

من الواضح أنه كلما زاد عدد لفات الملف، كلما كان مجاله المغناطيسي أقوى. يعتمد المجال المغناطيسي أيضًا على التيار عبر الملف. ولذلك، فمن المشروع تمامًا تقدير قدرة الملف على إنشاء مجال مغناطيسي عن طريق ضرب التيار عبر الملف (A) بعدد اللفات (W). هذه القيمة تسمى أمبير - المنعطفات.

الملف الأساسي

يمكن زيادة المجال المغناطيسي الناتج عن الملف بشكل كبير إذا تم إدخال نواة من مادة مغناطيسية حديدية داخل الملف. يوضح الشكل 6 جدولاً بالنفاذية المغناطيسية النسبية للمواد المختلفة.

على سبيل المثال، سيجعل الفولاذ المحول المجال المغناطيسي أقوى بحوالي 7.7.5 ألف مرة مما هو عليه في حالة عدم وجود قلب. بمعنى آخر، داخل القلب، سيعمل المجال المغناطيسي على تدوير الإبرة المغناطيسية بقوة 7000 مرة (لا يمكن تخيل ذلك إلا عقليًا).

الشكل 6.

في الجزء العلوي من الجدول توجد مواد مغناطيسية ومغناطيسية. يتم إعطاء النفاذية المغناطيسية النسبية نسبة إلى الفراغ. وبالتالي، فإن المواد البارامغناطيسية تقوي المجال المغناطيسي قليلاً، والمواد الديامغناطيسية تضعفه قليلاً. بشكل عام، هذه المواد ليس لها تأثير كبير على المجال المغناطيسي. على الرغم من أنه في الترددات العالية، يتم استخدام النوى النحاسية أو الألومنيوم أحيانًا لضبط الدوائر.

يوجد في أسفل الجدول مواد مغناطيسية تعمل على تحسين المجال المغناطيسي للملف الحامل للتيار بشكل كبير. على سبيل المثال، قلب المحول الفولاذي سيجعل المجال المغناطيسي أقوى بـ 7500 مرة بالضبط.

كيف وكيف يتم قياس المجال المغناطيسي

عندما كنت في حاجة إلى وحدات للقياس الكميات الكهربائيةثم أخذنا شحنة الإلكترون كمعيار. من شحنة الإلكترون، تم تشكيل وحدة حقيقية وملموسة للغاية - الكولوم، وعلى أساسها تبين أن كل شيء بسيط: أمبير، فولت، أوم، جول، واط، فاراد.

ما الذي يمكن اعتباره نقطة انطلاق لقياس المجالات المغناطيسية؟ من الصعب جدًا ربط الإلكترون بطريقة ما بالمجال المغناطيسي. ولذلك فإن وحدة القياس في المغناطيسية هي الموصل الذي يتدفق من خلاله. العاصمة.في 1 أ.

السمة الرئيسية هي التوتر (H). يوضح القوة التي يعمل بها المجال المغناطيسي على موصل الاختبار المذكور أعلاه إذا حدث ذلك في الفراغ. يهدف الفراغ إلى استبعاد تأثير البيئة، وبالتالي فإن هذه الخاصية - التوتر تعتبر نقية تماما. وحدة التوتر هي أمبير لكل متر (a/m). يظهر هذا الجهد على مسافة 16 سم من الموصل الذي يحمل تيارًا قدره 1A.

تشير قوة المجال فقط القدرة النظريةحقل مغناطيسي. وتنعكس القدرة الحقيقية على الفعل في قيمة أخرى، وهي الحث المغناطيسي (B). هي التي تظهر القوة الحقيقية، حيث يعمل المجال المغناطيسي على موصل بتيار 1A.

الشكل 7.

إذا كان تيار 1A يتدفق في موصل بطول 1 متر، ويتم دفعه (جذبه) بقوة 1N (102G)، فإنهم يقولون إن قيمة الحث المغناطيسي عند نقطة معينة هي بالضبط 1 تسلا.

الحث المغناطيسي هو كمية متجهة، باستثناء القيمة العدديةكما أن له اتجاهًا يتوافق دائمًا مع اتجاه إبرة الاختبار المغناطيسية في المجال المغناطيسي قيد الدراسة.

الشكل 8.

وحدة الحث المغناطيسي هي تسلا (TL)، على الرغم من أنه في الواقع يتم استخدام المزيد منها في كثير من الأحيان. وحدة صغيرةغاوس: 1TL = 10000 جيجا. هل هو كثير أم قليل؟ يمكن أن يصل المجال المغناطيسي بالقرب من مغناطيس قوي إلى عدة تسلا، وبالقرب من إبرة البوصلة المغناطيسية لا يزيد عن 100 غاوس، ويبلغ المجال المغناطيسي للأرض بالقرب من السطح حوالي 0.01 غاوس وحتى أقل.

يميز ناقل الحث المغناطيسي B المجال المغناطيسي عند نقطة واحدة فقط في الفضاء. لتقييم تأثير المجال المغناطيسي في مساحة معينة، تم تقديم مفهوم آخر: التدفق المغناطيسي (Φ).

في الأساس، فهو يمثل عدد خطوط الحث المغناطيسي التي تمر عبرها مساحة معينة، من خلال بعض المناطق: Φ=B*S*cosα. يمكن تمثيل هذه الصورة على شكل قطرات مطر: خط واحد هو قطرة واحدة (B)، وكلها معًا هي التدفق المغناطيسي Φ. هذه هي الطريقة التي يتم بها توصيل خطوط الطاقة المغناطيسية للملفات الفردية بالتدفق المشترك.

الشكل 9.

في نظام SI، وحدة التدفق المغناطيسي هي Weber (Wb)، ويحدث هذا التدفق عندما يعمل تحريض 1 تسلا على مساحة 1 متر مربع.

عادةً ما يمر التدفق المغناطيسي في الأجهزة المختلفة (المحركات والمحولات وما إلى ذلك) عبر مسار معين يسمى الدائرة المغناطيسية أو مجرد دائرة مغناطيسية. إذا كانت الدائرة المغناطيسية مغلقة (قلب المحول الحلقي)، فإن مقاومتها تكون منخفضة، ويمر التدفق المغناطيسي دون عوائق ويتركز داخل القلب. يوضح الشكل أدناه أمثلة على ملفات ذات دوائر مغناطيسية مغلقة ومفتوحة.

الشكل 10.

ولكن يمكن نشر اللب وسحب قطعة منه لإنشاء فجوة مغناطيسية. سيؤدي هذا إلى زيادة المقاومة المغناطيسية الإجمالية للدائرة، وبالتالي تقليل التدفق المغناطيسي، وبشكل عام سينخفض ​​الحث في القلب بأكمله. إنه نفس لحام مقاومة كبيرة على التوالي في دائرة كهربائية.

الشكل 11.

إذا تم سد الفجوة الناتجة بقطعة من الفولاذ، يتبين أنه تم توصيل قسم إضافي ذو مقاومة مغناطيسية أقل بالتوازي مع الفجوة، مما سيستعيد التدفق المغناطيسي المضطرب. هذا مشابه جدًا للتحويلة في الدوائر الكهربائية. وبالمناسبة، هناك أيضًا قانون للدائرة المغناطيسية، وهو ما يسمى بقانون أوم للدائرة المغناطيسية.

الشكل 12.

الجزء الرئيسي من التدفق المغناطيسي سوف يمر عبر التحويلة المغناطيسية. يتم استخدام هذه الظاهرة في التسجيل المغناطيسي لإشارات الصوت أو الفيديو: تغطي الطبقة المغناطيسية للشريط الفجوة الموجودة في قلب الرؤوس المغناطيسية، ويتم إغلاق التدفق المغناطيسي بالكامل من خلال الشريط.

يمكن تحديد اتجاه التدفق المغناطيسي الناتج عن الملف باستخدام القاعدة اليد اليمنى: إذا كانت الأصابع الأربعة الممدودة تشير إلى اتجاه التيار في الملف، إذن إبهامسيظهر اتجاه الخطوط المغناطيسية كما هو موضح في الشكل 13.

الشكل 13.

من المقبول عمومًا أن الخطوط المغناطيسية تخرج من القطب الشمالي وتدخل القطب الجنوبي. لذلك الإبهام في في هذه الحالةيشير إلى موقع القطب الجنوبي. يمكنك التحقق مما إذا كان هذا صحيحًا مرة أخرى باستخدام إبرة البوصلة.

كيف يعمل المحرك الكهربائي؟

من المعروف أن الكهرباء يمكنها توليد الضوء والحرارة والمشاركة فيها العمليات الكهروكيميائية. بعد التعريف بأساسيات المغناطيسية، يمكنك التحدث عن كيفية عمل المحركات الكهربائية.

يمكن أن تكون المحركات الكهربائية هي الأكثر تصاميم مختلفةوالقوة ومبدأ التشغيل: على سبيل المثال ثابت و التيار المتناوبأو السائر أو المجمع. ولكن مع كل مجموعة متنوعة من التصاميم، يعتمد مبدأ التشغيل على تفاعل المجالات المغناطيسية للدوار والجزء الثابت.

لإنتاج هذه المجالات المغناطيسية، يتم تمرير التيار عبر اللفات. كلما زاد التيار وزاد الحث المغناطيسي للمجال المغناطيسي الخارجي، زادت قوة المحرك. تُستخدم النوى المغناطيسية لتعزيز هذا المجال، ولهذا السبب تحتوي المحركات الكهربائية على الكثير من الأجزاء الفولاذية. تستخدم بعض نماذج محركات التيار المستمر مغناطيسًا دائمًا.

الشكل 14.

هنا يمكن القول أن كل شيء واضح وبسيط: لقد مررنا تيارًا عبر سلك وحصلنا على مجال مغناطيسي. يؤدي التفاعل مع مجال مغناطيسي آخر إلى تحرك هذا الموصل والقيام أيضًا بعمل ميكانيكي.

يمكن تحديد اتجاه الدوران من خلال قاعدة اليد اليسرى. إذا كانت أربعة أصابع ممتدة تشير إلى اتجاه التيار في الموصل، ودخلت الخطوط المغناطيسية إلى راحة اليد، فإن الإبهام المنحني سيشير إلى اتجاه الموصل الذي يتم دفعه للخارج في المجال المغناطيسي.

إذا كان هناك مجال إلكتروستاتيكي في الفضاء المحيط بالشحنات الكهربائية الثابتة، ففي الفضاء المحيط بالشحنات المتحركة (وكذلك حول المجالات الكهربائية المتغيرة بمرور الوقت، كما افترض ماكسويل في الأصل) يوجد مجال كهربائي. من السهل ملاحظة ذلك تجريبيا.

بفضل المجال المغناطيسي تتفاعل التيارات الكهربائية مع بعضها البعض، وكذلك المغناطيس الدائم والتيارات مع المغناطيس. مقارنة مع التفاعل الكهربائي, التفاعل المغناطيسيأقوى بكثير. تمت دراسة هذا التفاعل من قبل أندريه ماري أمبير.

في الفيزياء، خاصية المجال المغناطيسي هي B، وكلما كان أكبر، كان المجال المغناطيسي أقوى. الحث المغناطيسي B عبارة عن كمية متجهة، يتزامن اتجاهها مع اتجاه القوة المؤثرة على القطب الشمالي لإبرة مغناطيسية تقليدية موضوعة في نقطة ما في المجال المغناطيسي - سيوجه المجال المغناطيسي الإبرة المغناطيسية في اتجاه المتجه B أي في اتجاه المجال المغناطيسي.

يتم توجيه المتجه B عند كل نقطة من خط الحث المغناطيسي بشكل عرضي إليه. أي أن الحث B يميز تأثير قوة المجال المغناطيسي على التيار. تلعب شدة المجال الكهربائي دورًا مشابهًا، والتي تميز تأثير قوة المجال الكهربائي على الشحنة.

إن أبسط تجربة مع برادة الحديد تجعل من الممكن توضيح ظاهرة عمل المجال المغناطيسي على جسم ممغنط، لأنه في المجال المغناطيسي الثابت تصبح قطع صغيرة من المغناطيس الحديدي (مثل هذه القطع هي برادة الحديد) ممغنطة على طول المجال - الإبر المغناطيسية، مثل إبر البوصلة الصغيرة.

إذا أخذت موصلاً نحاسيًا رأسيًا، وقمت بتمريره عبر فتحة في ورقة أفقية (أو زجاج شبكي، أو خشب رقائقي)، ثم صببت برادة معدنية على الورقة، وهزتها قليلاً، ثم مررت تيارًا مباشرًا عبر الورقة موصل، من السهل أن نرى كيف ستصطف نشارة الخشب على شكل دوامة في دوائر حول الموصل، في مستوى عمودي على التيار الموجود فيه.

ستكون هذه الدوائر المصنوعة من نشارة الخشب صورة رمزية لخطوط الحث المغناطيسي B للمجال المغناطيسي للموصل الحامل للتيار. مركز الدوائر، في هذه التجربة، سيكون موجودًا بالضبط في المركز، على طول محور الموصل الذي يمر به التيار.

من السهل تحديد اتجاه نواقل الحث المغناطيسي B للموصل الحامل للتيار أو من خلال قاعدة المسمار الأيمن: عندما يتحرك محور المسمار للأمام في اتجاه التيار في الموصل، يكون اتجاه دوران المسمار أو سيشير مقبض المثقاب (نقوم بربط المسمار أو إخراجه) إلى اتجاه المجال المغناطيسي حول التيار.

لماذا تنطبق قاعدة الثقب؟ بما أن عملية الدوار (المشار إليها في نظرية المجال بالتعفن) المستخدمة في معادلتي ماكسويل يمكن كتابتها بشكل رسمي على النحو التالي: منتج ناقلات(مع مشغل الرادار)، والأهم من ذلك، لأن الدوار حقل شعاعييمكن تشبيهه (يمثل تشبيه) السرعة الزاويةدوران السائل المثالي(كما تخيل ماكسويل نفسه)، حيث يمثل مجال سرعة التدفق مجالًا متجهًا معينًا، يمكن للمرء أن يستخدم للدوار نفس صيغ القاعدة الموصوفة للسرعة الزاوية.

وبالتالي، إذا قمت بلف المثقاب في اتجاه دوامة المجال المتجه، فسوف يتم تثبيته في اتجاه المتجه الدوار لهذا المجال.

كما ترون، على عكس خطوط التوتر المجال الكهروستاتيكيالمفتوحة في الفضاء، تكون خطوط الحث المغناطيسي المحيطة بالتيار الكهربائي مغلقة. إذا كانت الخطوط التوتر الكهربائيه تبدأ ب شحنات إيجابيةوتنتهي عند الخطوط السالبة، ثم يتم إغلاق خطوط الحث المغناطيسي B ببساطة حول التيار الذي يولدها.

الآن دعونا تعقيد التجربة. بدلاً من الموصل المستقيم الذي يمر به تيار، فكر في ملف يمر به تيار. لنفترض أنه من الملائم لنا وضع مثل هذا الكفاف بشكل عمودي على مستوى الرسم، مع توجيه التيار نحونا على اليسار، وبعيدًا عنا على اليمين. إذا قمت الآن بوضع بوصلة بإبرة مغناطيسية داخل الملف مع التيار، فسوف تشير الإبرة المغناطيسية إلى اتجاه خطوط الحث المغناطيسي - وسيتم توجيهها على طول محور الملف.

لماذا؟ لأن الأطراف المقابلةمن مستوى الملف سيكون مشابهًا لأقطاب الإبرة المغناطيسية. من أين تأتي الخطوط B - هذا هو الخط الشمالي القطب المغناطيسي، الذي يتضمن - القطب الجنوبي. من السهل فهم ذلك إذا كنت تفكر أولاً في موصل به تيار ومجاله المغناطيسي، ثم تقوم ببساطة بلف الموصل على شكل حلقة.

لتحديد اتجاه الحث المغناطيسي للملف مع التيار، استخدموا أيضًا قاعدة الثقب أو قاعدة المسمار الأيمن. ضع طرف المثقاب في وسط الملف وابدأ بتدويره في اتجاه عقارب الساعة. التحرك إلى الأمامسوف يتطابق المثقاب في الاتجاه مع ناقل الحث المغناطيسي B في وسط الملف.

ومن الواضح أن اتجاه المجال المغناطيسي للتيار يرتبط باتجاه التيار في الموصل، سواء كان موصلاً مستقيماً أو ملفاً.

من المقبول عمومًا أن جانب الملف أو الدوران مع التيار الذي تخرج منه خطوط الحث المغناطيسي B (اتجاه المتجه B للخارج) هو القطب المغناطيسي الشمالي، وحيث تدخل الخطوط (المتجه B موجه للداخل ) هو القطب المغناطيسي الجنوبي.

إذا كانت العديد من المنعطفات مع التيار تشكل ملفًا طويلًا - ملف لولبي (طول الملف أكبر بعدة مرات من قطره) ، فإن المجال المغناطيسي بداخله يكون متجانسًا ، أي أن خطوط الحث المغناطيسي B متوازية مع بعضها البعض و لها نفس الكثافة على طول الملف بالكامل. وبالمناسبة، فإن المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم يشبه من الخارج المجال المغناطيسي لملف يمر به تيار.

بالنسبة للملف ذو التيار I، الطول l، مع عدد اللفات N، فإن الحث المغناطيسي في الفراغ سيكون مساويا عدديا لـ:

لذلك، فإن المجال المغناطيسي داخل الملف مع التيار منتظم، ومتجه من الجنوب إلى القطب الشمالي(داخل الملف!) يتناسب الحث المغناطيسي داخل الملف من حيث الحجم مع عدد دورات الأمبير لكل وحدة طول للملف الذي يحمل التيار.

الكهرومغناطيسية هي مجموعة من الظواهر الناتجة عن اتصال التيارات الكهربائية والمجالات المغناطيسية. في بعض الأحيان يؤدي هذا الاتصال إلى تأثيرات غير مرغوب فيها. على سبيل المثال، يؤدي تدفق التيار عبر الكابلات الكهربائية على متن السفينة إلى انحراف غير ضروري لبوصلة السفينة. ومع ذلك، غالبًا ما يتم استخدام الكهرباء بشكل متعمد لإنشاء مجالات مغناطيسية عالية الكثافة. ومن الأمثلة على ذلك المغناطيسات الكهربائية. سنتحدث عنهم اليوم.

والتدفق المغناطيسي

يمكن تحديد شدة المجال المغناطيسي من خلال عدد خطوط التدفق المغناطيسي لكل وحدة مساحة. يحدث أينما يتدفق التيار الكهربائي، ويتناسب التدفق المغناطيسي في الهواء مع الأخير. يمكن ثني سلك مستقيم يحمل تيارًا في ملف. مع نصف قطر صغير بما فيه الكفاية للملف، يؤدي ذلك إلى زيادة التدفق المغناطيسي. في هذه الحالة، لا تزيد القوة الحالية.

يمكن تعزيز تأثير تركيز التدفق المغناطيسي بشكل أكبر من خلال زيادة عدد اللفات، أي لف السلك في ملف. والعكس صحيح أيضا. يمكن إضعاف المجال المغناطيسي للملف الحامل للتيار عن طريق تقليل عدد اللفات.

دعونا نستنتج علاقة مهمة. عند هذه النقطة أقصى كثافةالتدفق المغناطيسي (يحتوي على أكبر عدد من خطوط التدفق لكل وحدة مساحة)، يتم التعبير عن العلاقة بين التيار الكهربائي I وعدد لفات السلك n والتدفق المغناطيسي B على النحو التالي: يتناسب مع B. تيار 12 أ إن التدفق عبر ملف مكون من 3 لفات يخلق نفس المجال المغناطيسي تمامًا مثل تيار قدره 3 A يتدفق عبر ملف مكون من 12 دورة. من المهم معرفة ذلك عند حل المشكلات العملية.

الملف اللولبي

يسمى ملف السلك الملفوف الذي يخلق مجالًا مغناطيسيًا بالملف اللولبي. يمكن لف الأسلاك حول الحديد (قلب الحديد). القاعدة غير المغناطيسية (على سبيل المثال، قلب الهواء) مناسبة أيضًا. كما ترون، يمكنك استخدام أكثر من مجرد الحديد لإنشاء المجال المغناطيسي لملف يحمل تيارًا. من حيث حجم التدفق، فإن أي قلب غير مغناطيسي يعادل الهواء. وهذا يعني أن العلاقة المذكورة أعلاه التي تربط التيار وعدد الدورات والتدفق يتم إرضاءها بدقة تامة في هذه الحالة. وبالتالي، يمكن إضعاف المجال المغناطيسي للملف الحامل للتيار إذا تم تطبيق هذا المبدأ.

استخدام الحديد في الملف اللولبي

ما هو الحديد المستخدم في الملف اللولبي؟ ويؤثر وجوده على المجال المغناطيسي للملف الحامل للتيار بطريقتين. فهو يزيد التيار، في كثير من الأحيان آلاف المرات أو أكثر. ومع ذلك، قد ينتهك هذا أمرًا مهمًا الاعتماد النسبي. إنه على وشكحول ما هو موجود بين التدفق المغناطيسي والتيار في الملفات ذات قلب الهواء.

المناطق المجهرية في الحديد، المجالات (بتعبير أدق، يتم بناؤها في اتجاه واحد تحت تأثير المجال المغناطيسي الذي يتم إنشاؤه بواسطة التيار. ونتيجة لذلك، في وجود نواة حديدية، يخلق هذا التيار تدفقًا مغناطيسيًا أكبر لكل وحدة المقطع العرضي للسلك، وبالتالي، تزداد كثافة التدفق بشكل ملحوظ عندما تصطف جميع المجالات في نفس الاتجاه، فإن الزيادة الإضافية في التيار (أو عدد اللفات في الملف) تؤدي فقط إلى زيادة طفيفة في كثافة التدفق المغناطيسي.

دعونا نتحدث الآن قليلا عن الحث. هذا جزء مهمموضوع يهمنا.

تحريض المجال المغناطيسي لملف تيار

على الرغم من أن المجال المغناطيسي للملف اللولبي ذو القلب الحديدي أقوى بكثير من المجال المغناطيسي للملف اللولبي ذو القلب الهوائي، إلا أن حجمه محدود بخصائص الحديد. من الناحية النظرية لا يوجد حد للحجم الذي يتم إنشاؤه بواسطة ملف قلب الهواء. ومع ذلك، فإنه من الصعب جدًا والمكلف عمومًا الحصول على التيارات الهائلة اللازمة لإنتاج مجال مماثل في الحجم لمجال الملف اللولبي ذو القلب الحديدي. ليس عليك دائمًا أن تسلك هذا الطريق.

ماذا يحدث إذا قمت بتغيير المجال المغناطيسي لملف يمر به تيار كهربي؟ يمكن لهذا الإجراء أن يولد تيارًا كهربائيًا بنفس الطريقة التي يخلق بها التيار مجالًا مغناطيسيًا. عندما يقترب المغناطيس من موصل، فإن خطوط القوة المغناطيسية التي تعبر الموصل تولد جهدًا كهربائيًا فيه. تعتمد قطبية الجهد المستحث على قطبية واتجاه تغير التدفق المغناطيسي. هذا التأثير أقوى بكثير في الملف منه في دورة فردية: فهو يتناسب مع عدد اللفات في الملف. في وجود قلب حديدي، يزداد الجهد المستحث في الملف اللولبي. باستخدام هذه الطريقة، من الضروري تحريك الموصل بالنسبة للتدفق المغناطيسي. إذا لم يعبر الموصل خطوط التدفق المغناطيسي، فلن يحدث أي جهد.

كيف نحصل على الطاقة؟

تنتج المولدات الكهربائية تيارًا بناءً على نفس المبادئ. عادةً ما يدور المغناطيس بين الملفات. يعتمد حجم الجهد المستحث على حجم مجال المغناطيس وسرعة دورانه (يحددان معدل تغير التدفق المغناطيسي). يتناسب الجهد في الموصل بشكل مباشر مع سرعة التدفق المغناطيسي فيه.

في العديد من المولدات، يتم استبدال المغناطيس بملف لولبي. من أجل خلق مجال مغناطيسي في ملف يحمل تيارا، يتم توصيل الملف اللولبي بما ستكون الطاقة الكهربائية التي سيولدها المولد في هذه الحالة؟ إنه يساوي منتج الجهد والتيار. ومن ناحية أخرى، فإن العلاقة بين التيار في الموصل والتدفق المغناطيسي تجعل من الممكن استخدام التدفق الناتج عن تيار كهربائي في مجال مغناطيسي للحصول على حركة ميكانيكية. تعمل المحركات الكهربائية وبعض أدوات القياس الكهربائية على هذا المبدأ. ومع ذلك، لإنشاء حركة فيها، من الضروري إنفاق طاقة كهربائية إضافية.

مجالات مغناطيسية قوية

حاليًا، باستخدام من الممكن الحصول على كثافة غير مسبوقة للمجال المغناطيسي للملف مع التيار. يمكن أن تكون المغناطيسات الكهربائية قوية جدًا. في هذه الحالة، يتدفق التيار دون خسارة، أي لا يسبب تسخين المادة. وهذا يسمح بتطبيق الفولتية العالية على الملفات اللولبية الأساسية للهواء وتجنب قيود التشبع. مثل هذا المجال المغناطيسي القوي للملف الحامل للتيار يفتح آفاقًا كبيرة جدًا. تحظى المغناطيسات الكهربائية وتطبيقاتها باهتمام العديد من العلماء لسبب وجيه. بعد كل ذلك حقول قويةيمكن استخدامها للتحرك على الإرتفاع المغناطيسي وإنشاء أنواع جديدة من المحركات والمولدات الكهربائية. إنهم قادرون على الحصول على طاقة عالية بتكلفة منخفضة.

تستخدم البشرية طاقة المجال المغناطيسي للملف الحالي بنشاط. هي بالفعل سنوات طويلةتستخدم على نطاق واسع، وخاصة في السكك الحديدية. سنتحدث الآن عن كيفية استخدام خطوط المجال المغناطيسي لملف يحمل تيارًا لتنظيم حركة القطارات.

المغناطيس على السكك الحديدية

تستخدم السكك الحديدية عادةً الأنظمة التي تكمل فيها المغناطيسات الكهربائية والمغناطيسات الدائمة بعضها البعض لمزيد من الأمان. كيف تعمل هذه الأنظمة؟ يتم ربط القوي بالقرب من السكة على مسافة معينة من إشارات المرور. وأثناء مرور القطار فوق المغناطيس، يدور محور المغناطيس المسطح الدائم الموجود في مقصورة السائق بزاوية صغيرة، وبعد ذلك يبقى المغناطيس في موضعه الجديد.

تنظيم حركة المرور على السكك الحديدية

تؤدي حركة المغناطيس المسطح إلى إطلاق جرس إنذار أو صفارة الإنذار. ثم يحدث ما يلي. وبعد بضع ثوانٍ، تمر مقصورة السائق فوق المغناطيس الكهربائي المتصل بإشارة المرور. إذا أعطى القطار الضوء الأخضر، فسيتم تنشيط المغناطيس الكهربائي ويدور محور المغناطيس الدائم في السيارة إلى موضعه الأصلي، مما يؤدي إلى إيقاف الإشارة في المقصورة. عندما تكون إشارة المرور حمراء أو صفراء، يتم إيقاف تشغيل المغناطيس الكهربائي، ثم بعد تأخير معين، يتم تطبيق الفرامل تلقائيا، ما لم ينسى السائق القيام بذلك بالطبع. يتم توصيل دائرة الفرامل (وكذلك الإشارة الصوتية) بالشبكة منذ لحظة دوران محور المغناطيس. إذا عاد المغناطيس إلى موضعه الأصلي أثناء التأخير، فلن يتم تعشيق الفرامل.

المجال المغناطيسي والحث

ينشأ مجال مغناطيسي حول أي موصل يتدفق من خلاله التيار. ويسمى هذا التأثير الكهرومغناطيسية. المجالات المغناطيسية تأثيرالتسوية الإلكترونات في الذرات, ويمكن أن يسبب القوة البدنيةقادرة على التطور في الفضاء. يحب المجالات الكهربائية يمكن أن تشغل المجالات المغناطيسية بالكامل مساحة فارغة، و مادة التأثيرعلى المسافة .

يمتلك المجال المغناطيسي خاصيتين رئيسيتين: القوة الدافعة المغناطيسية والتدفق المغناطيسي. ويطلق على المبلغ الإجمالي للمجال أو تأثيره التدفق المغناطيسي، والقوة التي تخلق هذا التدفق المغناطيسي في الفضاء تسمى القوة الدافعة المغناطيسية. تشبه هاتان الخاصيتان تقريبًا الجهد الكهربائي (القوة الدافعة المغناطيسية) والتيار الكهربائي (التدفق المغناطيسي) في الموصل. التدفق المغناطيسي، على عكس التيار الكهربائي(الذي يوجد فقط في حالة وجود إلكترونات حرة) يمكنه الانتشار في الفضاء الفارغ تمامًا. يقاوم الفضاء التدفق المغناطيسي بنفس الطريقة التي يقاوم بها الموصل التيار الكهربائي. حجم التدفق المغناطيسي يساوي القوة الدافعة المغناطيسية مقسومة على مقاومة الوسط.

المجال المغناطيسي يختلف عن المجال الكهربائي.إذا كان المجال الكهربائي يعتمد على العدد المتاح من الشحنات المتباينة (كلما زادت الشحنات الكهربائية من نوع واحد على أحد الموصلات والعكس على الآخر، زاد المجال الكهربائي بين هذه الموصلات)، فإن المجال المغناطيسي ينشأ عن طريق التدفق من الإلكترونات (كلما زادت كثافة حركة الإلكترونات، زاد المجال المغناطيسي حولها).

يسمى الجهاز القادر على تخزين طاقة المجال المغناطيسي بالمحث. يخلق شكل الملف مجالًا مغناطيسيًا أقوى بكثير من المجال المغناطيسي العادي موصل مستقيم. الأساس الهيكلي للمحث هو إطار عازل يتم فيه لف السلك على شكل حلزوني (توجد أيضًا ملفات بدون إطار). يمكن أن يكون اللف إما طبقة واحدة أو متعددة الطبقات. تستخدم النوى المغناطيسية لزيادة الحث. يقوم القلب الموجود داخل الملف بتركيز المجال المغناطيسي وبالتالي زيادة محاثته.

رموز المحاثات على المخططات الكهربائيةيبدو مثل هذا:

وبما أن التيار الكهربائي يخلق مجالاً مغناطيسياً مركّزاً حول الملف، فإن التدفق المغناطيسي لهذا المجال يساويتخزين الطاقة (الذي يحدث الحفاظ عليه بسبب الحركة الحركية الإلكترونات من خلال الملف). كلما زاد التيار في الملف، كلما كان المجال المغناطيسي أقوى، و المزيد من الطاقة سيتم تخزين مغو.

لأن المحاثاتيحفظ الطاقة الحركية الإلكترونات المتحركةعلى شكل مجال مغناطيسي، في دائرة كهربائيةيتصرفون مختلفة تماما عنالمقاومات (وهي ببساطة تبديد الطاقةعلى شكل حرارة). القدرة على تخزين الطاقة على أساس التيار تسمح للمحث بالحفاظ على هذا التيار عند مستوى ثابت. وبعبارة أخرى، فإنه يقاوم التغيرات في التيار. عندما يمر التيار عبر الملف يزيد أو ينقص، تنتج الجهد الذي قطبيته معاكسة لهذه التغييرات.

للحفظ أكثرالطاقة، يجب زيادة التيار من خلال مغو. وفي هذه الحالة ستزداد قوة المجال المغناطيسي مما يؤدي إلى توليد الجهد الكهربائي وفق مبدأ الحث الذاتي الكهرومغناطيسي. على العكس من ذلك، لإطلاق الطاقة من الملف، يجب تقليل التيار المار عبره. في هذه الحالة، ستنخفض قوة المجال المغناطيسي، الأمر الذي سيؤدي إلى ظهور جهد قطبي معاكس.

تذكر قانون نيوتن الأول الذي ينص على أن كل جسم يبقى في حالة سكون أو ثبات و حركة مستقيمة، حتى وطالما لم تجبرها القوى المطبقة على تغيير هذه الحالة. مع ملفات الحث، يكون الوضع مشابهًا تقريبًا: "تميل الإلكترونات التي تتحرك عبر الملف إلى البقاء في حالة حركة، و إلكترونات الراحةيميل إلى البقاء هادئا." افتراضيا، دائرة كهربائية قصيرة مغو بسيكون من الممكن الحفاظ عليه للمدة المطلوبة سرعة ثابتة تدفق الإلكترونبدون مساعدة خارجية:

من الناحية العملية، يكون المحرِّض قادرًا على الحفاظ على تيار ثابت فقط عند استخدام الموصلات الفائقة. إن مقاومة الأسلاك العادية ستؤدي حتمًا إلى إضعاف تدفق الإلكترونات (بدون مصدر خارجيطاقة).

عندما يزيد التيار خلال الملف، فإنه يولد جهدًا قطبيته معاكسة لتدفق الإلكترونات. في هذه الحالة، يعمل المحث كحمل. ويصبح، كما يقولون، "مشحونًا" مع تخزين المزيد والمزيد من الطاقة في مجاله المغناطيسي. في الصورة التالية عنه انتبه على قطبية الجهد

على العكس من ذلك، عندما يتناقص التيار عبر الملف، يظهر جهد عند أطرافه، تتوافق قطبيته مع تدفق الإلكترونات. في هذه الحالة، يعمل المحث كمصدر للطاقة. يطلق طاقة المجال المغناطيسي إلى بقية الدائرة. انتبه على قطبية الجهدبالنسبة لاتجاه التيار:

إذا تم توصيل مغو غير ممغنط بمصدر طاقة، فإنه في اللحظة الأولى من الزمن سوف يقاوم تدفق الإلكترونات، ويمرر جهد المصدر بالكامل. عندما يبدأ التيار في الزيادة، ستزداد قوة المجال المغناطيسي الناتج حول الملف، مما يؤدي إلى امتصاص الطاقة من مصدر الطاقة. في نهاية المطاف سوف يصل التيار القيمة القصوىوالتوقف عن النمو. في هذه اللحظة يتوقف الملف امتصاص الطاقة من مصدر الطاقةو ينخفض ​​​​الجهد عند أطرافه إلى الحد الأدنى للمستوى (بينما يبقى التيار عند الحد الأقصى). وبالتالي، مع تخزين المزيد من الطاقة، يزداد التيار عبر المحرِّض وينخفض ​​الجهد عبر أطرافه. لاحظ أن هذا السلوك معاكس تمامًا لسلوك المكثف،فيها زيادة في العددتؤدي الطاقة المخزنة إلى زيادة الجهد عند أطرافها. إذا المكثفات استخدام الطاقة المخزنةللحفاظ على قيمة ثابتةالجهد االكهربى، ثم المحاثات يتم استخدام هذه الطاقة لالمحافظة القيمة الحالية الثابتة.

إن نوع المادة التي يصنع منها سلك الملف له تأثير كبير على التدفق المغناطيسي (وبالتالي كمية الطاقة المخزنة) الناتجة قيمة معينةحاضِر. تؤثر المادة التي يُصنع منها قلب المحرِّض أيضًا على التدفق المغناطيسي: فالمادة المغناطيسية الحديدية (مثل الحديد) ستخلق تدفقًا أقوى من المواد غير المغناطيسية (مثل الألومنيوم أو الهواء).

تسمى قدرة المحرِّض على استخلاص الطاقة من مصدر تيار كهربائي وتخزينها على شكل مجال مغناطيسي الحث. الحث هو أيضًا مقياس لمقاومة التغيرات في التيار. للدلالة على الحث يتم استخدامه الحرف "L"، ويتم قياسه فيهنري، والمختصر بـ "Hn"