Struktura

Magnetické pole cívky

Magnetické pole cívky

Cívka vznikne stočením vodiče do vícezávitové šroubovice. 

Kolem cívky se průchodem stejnosměrného proudu vytváří stálé magnetické pole. Magnetický indukční tok závisí přímo úměrně na indukčnosti cívky a velikosti proudu. Indukčnost cívky a tím i magnetické pole je možné zesílit vložením jádra do cívky.

Dostatečně dlouhá válcová cívka s větším počtem závitů, jejíž průměr je menší než délka se nazývá solenoid. Stočíme-li takovouto cívku do prstence, dostaneme toroid. 

Podle tvaru můžeme cívky rozdělit na:

  • válcové - solenoid,
  • prstencové - toroid.

Prochází-li válcovou cívkou elektrický proud, vytváří se kolem magnetické pole.

To má stejné účinky jako magnetické pole trvalého magnetu. Obdobně jak se znázorňuje magnetické pole přímého vodiče, je možné znázornit i magnetické pole vodičů navinutých ve tvaru závitů, kterými prochází elektrický proud. Magnetické pole cívky se skládá z magnetických polí jednotlivých závitů a je podobné jako magnetické pole tyčového magnetu. Indukční čáry uvnitř cívky jsou rovnoběžné a mají velkou hustotu, magnetické pole je zde homogenní. V místě, ve kterém indukční čáry vycházejí z cívky, se vytváří severní pól, a v místě vstupu jižní pól. Vně cívky je magnetické pole nehomogenní.

obrazek

Obr. 1: Znázornění magnetického pole válcové cívky

 

Směr indukčních čar

Polarita magnetického pole válcové cívky závisí na směru proudu v cívce.

Směr indukčních čar určíme:

Ampérovým pravidlem pravé ruky:

Uchopíme cívku do pravé ruky tak, aby prsty směřovaly po proudu v závitech,  odkloněný palec ukáže severní pól cívky.

obrazek

Obr. 2: Určení směru indukčních čar u cívky

 

Magnetické pole kruhového závitu

Magnetické pole jednoho závitu (kruhové smyčky) je možné skládat z magnetických polí dvojic rovnoběžných malých úseků vodiče, kterými proud protéká opačnými směry. V ose závitu mají indukční čáry stejný směr a účinky jednotlivých částí závitu se zde sčítají, indukční čáry zde mají velkou hustotu. Vně závitu hustota indukčních čar s rostoucí vzdáleností klesá. K získání magnetického pole se silnějšími účinky slouží cívky složené z více závitů, tvořených jediným vodičem.

obrazek

Obr. 4: Znázornění magnetického pole kruhového závitu

 

Magnetické pole prstencové cívky (toroidu)

Magnetické účinky jsou tím intenzivnější, čím větší je magnetomotorické napětí a čím menší je střední délka magnetické indukční čáry. U prstencové cívky je střední délka indukční čáry stejná jako délka středního vlákna prstence uvnitř toroidu.  

obrazek

Obr. 5: Znázornění magnetického pole prstencové cívky

 

Elektromagnet

Elektromagnet tvoří cívka, která je navinutá na jádru z magneticky měkkého materiálu a využívá silových účinků magnetického pole cívky.

Řadíme ho mezi dočasné magnety, protože působení magnetického pole trvá jen po dobu, dokud cívkou elektromagnetu prochází proud. Magnetická síla zde vzniká při průchodu elektrického proudu vinutím cívky na ocelovém jádře, které přitahuje pohyblivou část - kotvu. Magnetický tok elektromagnetu a přitažlivá síla elektromagnetu závisí přímo na velikosti elektrického proudu procházejícího cívkou, na počtu závitů cívky a nepřímo na délce vzduchové mezery mezi jádrem a kotvou. V praxi je přitažlivá síla omezena celkovou magnetickou vodivostí jádra elektromagnetu a rozptylem magnetického toku.

Použití elektromagnetů:

upínání kovů na obráběcích strojích,  třídění kovů,  elektromagnetické jeřáby,  elektrické motory,  elektrické měřící přístroje,  ventily, stykače, relé, v automobilovém průmyslu jakosnímač otáček, brzdění vozů, obráběcích strojů, zdravotnictví a podobně.

 

Zdroje

  • BLAHOVEC, A. Elektrotechnika I. 1. vyd. Praha: Informatorium, 1995. ISBN 80-85427-72-9.
  • TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.
  • VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 3. vyd. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury, 1990. ISBN 80-03-00435-7.

Obrázky

  • Obr. 1: TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.
  • Obr. 2: TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.
  • Obr. 3: TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.
  • Obr. 4: TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.
  • Obr. 5: TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.

Procvič si

1. Za jakých podmínek vzniká kolem cívky elektrický proud?

2. Nakresli magnetické pole cívky.

3. Jak se určí směr magnetického pole cívky?

4. Nakresli magnetické pole závitu.

5. Nakresli magnetické pole toroidu.

6. Co je elektromagnet a k čemu se používá?

Logolink