МАГНІТНІ КОЛА. ВЕЛИЧИНИ І ЗАКОНИ,
характеризується МАГНІТНІ ПОЛЯ ВМАГНІТНИХ ланцюгах
Магнітнеполе проявляє себе таким чином:
1) У провіднику, який рухається впостійному магнітному полі, наводиться ЕРС;
2) У нерухомому провіднику, якийзнаходиться в змінному магнітному полі, наводиться ЕРС;
3) На провідник, по якому тече струм іякий знаходиться в магнітному полі, діє механічна сила.
Параметри,характеризують магнітне поле:
Магнітний потік F - характеризується числом силовихліній, які пронизують поверхню площею S.
Магнітне поле прийнятозображати силовими лініями, направленими від північного до південного полюсамагніту.
[F] = [Вб] = [В Г— с]. ,
де a - кут між нормаллю до майданчика інапрямком силових ліній.
Індукція магнітного поля характеризуєінтенсивність магнітного поля в заданій точці простору. Це векторнавеличина. Напрям її збігається з дотичною до силової лінії
[B] = [Вб/м 2 ] = [Тл].
Якщо магнітне полерівномірне, то.
Потік вектора індукціїмагнітного поля через замкнену поверхню дорівнює нулю
.
Силові лінії завждизамкнуті. Це принцип безперервності силових ліній.
Напруженість магнітногополя - це векторна величина,яка співпадає з напрямком індукції і характеризує інтенсивність магнітногополя у вакуумі (при відсутності магнітних речовин). []= [А/м].
,
де m a - абсолютна магнітна проникність середовища.
m r = m a /m 0 - відносна магнітна проникність.
m 0 = 4p Г— 10 -7 Гн/м - магнітна постійна, рівнаабсолютної магнітної проникності у вакуумі.
У 1831 р. Фарадей відкрив закон електромагнітної індукції:
Електромагнітноюіндукцією називається явище збудження ЕРС в контурі при зміні магнітногопотоку, зчепленого з ним. Индуктированная ЕРС дорівнює швидкості зміни потоку,зчепленого з контуром:
.
Знак В«мінусВ» висловлюєправило Ленца:
Струм, створюваний в замкнутому контурііндукованої ЕРС, завжди має такий напрямок, що магнітний потік струмупротидіє зміні магнітного потоку зовнішнього поля, його викликав.
Оскільки
, то
ЕРС, яка індукуєтьсяв обмотці, дорівнює сумі ЕРС кожного витка:
,
де w - число витків вобмотці.
,
де F 1 , F 2 , ..., F w - потоки, які охоплюють, відповідно, перший,другий і w витки обмотки.
- повний магнітний потік- Потокозчеплення обмотки.
Тоді для обмотки:
.
Якщо кожен виток обмоткиохоплений одним і тим же потоком, тоді:
і.
Якщо магнітне полестворюється струмом цієї ж обмотки, то така індукована ЕРС називається ЕРСсамоіндукції.
Якщо магнітне полестворено струмом інших контурів, то така ЕРС називається ЕРС взаємоіндукції.
;.
Якщо провідникпереміщується в постійному магнітному полі, то індукована ЕРС дорівнює:
,
де l - активна довжинапровідника;
V - швидкість переміщенняпровідника;
B - індукція магнітногополя;
a - кут між напрямком силових ліній і напрямком переміщенняпровідника.
За правилом правої руки(Великий палець - напрямок переміщення).
Якщо провідник зі струмом Iзнаходиться в магнітному полі з індукцією B, то на провідник діє сила:
- закон Ампера,
де a - кут між напрямком силовихліній і напрямком провідника.
За правилом лівої руки(Великий палець - сила):
В електротехніці всіматеріали діляться на немагнітні та магнітні. У немагнітних матеріалів (пара-іДіамагнетик) відносна магнітна проникність m r В»1: мідь, алюміній, ізолятори, повітря, вода і ін
Магнітні матеріали(Феромагнетики) мають m r >> 1:залізо, нікель, кобальт, сплави - сталь, чавун та ін
Особливістюферомагнітних матеріалів є те, що відносна магнітнапроникність m r В№ Const, а залежитьвід інтенсивності магнітного поля.
Для феромагнетиківЗалежно B (H), m (H) нелінійні.
B (H) - крива намагнічування.
B 0 = m 0 H.
При циклічномуперемагнічуванні утворюється петля гістерезису:
B r - залишкова магнітна індукція;
H c - коерцитивної сила.
Феромагнетики діляться намагнитомягкие (H c <4 кА/м) і магнітотверді. У магнітом'яких матеріалів петля гістерезису вузька(Використовуються для сердечників електротехнічного обладнання). Площа петлігістерезису характеризує втрати на гістерезис.
Магнітотверді матеріалимають широку петлю гістерезису (використовуються для постійних магнітів, системносіїв інформації - комп'ютерні диски).
Закон повного струмувстановлює зв'язок між напруженістю магнітного поля і струмом, яким цеполе створене.
В«Лінійний інтеграл відвектора напруженості магнітного поля уздовж будь-якого замкнутого контуру дорівнюєповному струму, який охоплює даний контур В».
.
Повний струм - це алгебраїчна сума струмів.
У просторі навколоцих провідників зі струмом утворюється магнітне поле. У відповідності з закономповного струму:
.
Токи, які привибраному напрямку обходу збігаються з напрямком правоходового гвинта,вважаються позитивними.
Для многовитковойобмотки:
Контур інтегруванняохоплений струмом w раз:
Величина - називаєтьсянамагничивающей або магнитодвижущей силою.
При практичних розрахункахконтур інтегрування можна розбити на ряд ділянок з таким розрахунком, щобнапруженість магнітного поля на протязі ділянки залишалася незмінною і їїнапрямок співпадав з напрямом dl. У цьому випадку інтеграл змінюється на суму:
і
.
Магнітна ланцюг - це сукупністьнамагнічується сил, феромагнітних ділянок та інших середовищ, щодо якихзамикається магнітний потік.
Магнітні кола можутьбути: простими і складними (один або кілька МДС); однорідними та неоднорідними(Напруженість магнітного поля постійна або непостійна); розгалуженими інерозгалужених (потік розгалужується чи ні) і ін
Розглянемо простунеразветвленную магнітну ланцюг з постійною МДС.
l ст - довжина силової лінії на протязівсього ділянки в сталі;
l 0 - довжина повітряного зазору.
Для даної магнітного ланцюгазапишемо:
.
Але тому. Звідси
Тоді запишемо:
і
- закон Ома для магнітноїланцюга.
- магнітний опір сталевого ділянки (порівнятиз);
- магнітний опір повітряного зазору.
Так як m ст >> m 0 , то <<.
Тому в магнітну ланцюгвводять феромагнітний матеріал (сердечник з малим магнітним опір), щодозволяє при одній і тій же намагнічує силі отримувати великий магнітнийпотік.
Аналогія між електричними імагнітними ланцюгами
Електричні величини
Магнітні величини
ток
I
-
Потік
F
ЕРС
E
-
МДС
F
Опір
-
Опір
Напруга
