Зміст
Введення
Основні поняття теорії магнітногополя
Електромагнітна індукція
Магнітні кола
Закон повного струму
Закон Ома для магнітного ланцюга.Лінійні та нелінійні магнітні опору
Феромагнітні матеріали та їхвластивості
Розрахунок нерозгалуженого магнітного ланцюга
Електромагнітна індукція. ЕРС індукції
Висновок
Список джерел матеріалу
Введення
Історія магнетизму йдекорінням в глибоку старовину, до античних цивілізацій Малої Азії. Саме натериторії Малої Азії, в Магнезії, знаходили гірську породу, зразки якоїпритягувалися один до одного. За назвою місцевості такі зразки і сталиназивати "Магнетик". Будь магніт у формі стрижня або підковимає два торця, які називаються полюсами; саме в цьому місці найсильнішеі проявляються його магнітні властивості. Якщо підвісити магніт на нитці, одинполюс завжди буде вказувати на північ. На цьому принципі заснований компас.Звернений на північ полюс вільно висить магніту називається північним полюсоммагніту (N). Протилежний полюс називається південним полюсом (S).
Магнітні полюсивзаємодіють один з одним: однойменні полюси відштовхуються, а різнойменні- Притягуються. Аналогічно концепції електричного поля, що оточуєелектричний заряд, вводять уявлення про магнітне поле навколо магніту.
У 1820 р. Ерстед(1777-1851) виявив, що магнітна стрілка, розташована поряд зелектричним провідником, відхиляється, коли по провіднику тече струм, тобтонавколо провідника зі струмом створюється магнітне поле. Якщо взяти рамку з струмом,то зовнішнє магнітне поле взаємодіє з магнітним полем рамки і надаєна неї ориентирующее дію, тобто існує таке положення рамки, приякому зовнішнє магнітне поле робить на неї максимальне вращающеедію, і існує положення, коли обертаючий момент сил дорівнює нулю.
Основні поняття теоріїмагнітного поля
Магнітне поле -складова електромагнітного поля, що з'являється при наявності мінливого учасу електричного поля. Крім того, магнітне поле може створюватися струмомзаряджених частинок, або магнітними моментами електронів в атомах (постійнімагніти). З точки зору квантової теорії поля електромагнітна взаємодіяпереноситься безмассового бозон-фотоном (часткою, яку можна представити якквантове збудження електромагнітного поля). Основною характеристикою магнітногополя є його сила, що визначається вектором магнітної індукції (векторіндукції магнітного поля). У СІ магнітна індукція вимірюється в теслах (Тл), всистемі СГС в Гауса.
Магнітне поле - цеособливий вид матерії, за допомогою якої здійснюється взаємодія міжрухомими зарядженими частинками або тілами, що володіють магнітним моментом.
Магнітне поле і йогопараметри
Напрям магнітнихліній і напрямок створює їх струму пов'язані між собою відомим правиломправоходового гвинта (свердлика), а так же правилом лівої руки. (Рис. 1).
Рис. 1. Магнітнеполе. Правило свердлика і правило лівої руки.
Основною величиною,характеризує інтенсивність і напрямок магнітного поля є - вектормагнітної індукції, яка вимірюється в Тесла [Тл].
Вектор спрямований по дотичній до магнітної лінії,напрям вектора збігається з віссю магнітної стрілки, вміщеній врозглянуту точку магнітного поля.
Величина визначається по механічній силі, що діє наелемент провідника зі струмом, поміщений в магнітне поле.
Якщо у всіх точках поля має однакову величину інапрямок, то таке поле називається рівномірним.
залежить не тільки від величини I, але і від магнітнихвластивостей навколишнього середовища.
Другою важливою величиною,характеризує магнітне поле є - магнітний потік, який вимірюється в Вебера [Вб].
Елементарним магнітнимпотоком Ф крізь нескінченно малу площадку називається величина (рис. 2)
Рис. 2. Визначення магнітного потоку, що пронизує: а)довільну поверхню; б) плоску поверхню в рівномірному магнітному полі
dФ = B cos a dS,
де a - кут міжнапрямком і нормаллю до майданчика dS.
Крізь поверхню S [м2]
Ф = s ∫ dФ = s ∫B cos О± dS,
Якщо магнітне полерівномірне, а поверхня S являє собою площину
Ф = B S.
При дослідженнімагнітних полів і розрахунку магнітних пристроїв користуються розрахунковою величиною - напруженість магнітного поля [А/м]
де mа - абсолютнамагнітна проникність середовища.
Для неферомагнітнихматеріалів і середовищ (дерево, папір, мідь, алюміній, повітря) mа не відрізняється відмагнітної проникності вакууму і дорівнює
mo = 4p В·, Гн/м (Генрі/метр).
У ферромагнетиков mазмінна і залежить від В.
Магнітні кола
Всякий електромагнітскладається з сталевого сердечника - магнітопроводу і намотаною на нього котушки звитками ізольованого дроту, по якій проходить електричний струм.
Сукупність декількохділянок: феромагнітних (сталь) і неферомагнітних (повітря), за якимизамикаються лінії магнітного потоку, складають магнітну ланцюг.
Закон повного струму
В основі розрахункумагнітних кіл лежить закон повного струму (рис. 3.)
де: Н - напруженістьмагнітного поля в даній точці простору;
dL - елемент довжинизамкнутого контура L;
a - кут міжнапрямками векторів і;
S I - алгебраїчнасума струмів, які пронизують контур L.
Рис. 3. Закон повногоструму.
Струм Ік, пронизуючийконтур L вважається позитивним, якщо прийняте напрямок обходу контура інапрямок цього струму пов'язані правилом правоходового гвинта (свердлика).
Застосування закону повногоструму для розрахунку магнітних ланцюгів
Розглянемо найпростішумагнітний ланцюг, виконану у вигляді кільця тороїда з однорідного матеріалу(Рис. 4).
Рис. 4. Кільцевамагнітна ланцюг
Обмотка має W витків іобтекаєтся струмом I. Магнітні лінії всередині кільця являють собоюконцентричні кола з центрів точці О. Застосуємо до контуру CХ,співпадаючому з однією з магнітних ліній, що проходять в магнітопроводі, законповного струму. При цьому будемо вважати:
і збігаються,отже a = 0;
величина Нх у всіхточках контуру однакова;
сума струмів,пронизливих контур, рівна IW.
Тоді
Звідси
де Lx - довжина контура,уздовж якого велося інтегрування;
rx - радіус кола.
Вектор всередині кільця залежить від відстані rх. Якщо a -ширина кільця <
hср = ​​IW/L,
де L - довжина середньоїмагнітної лінії.
Закон Ома длямагнітного ланцюга. Лінійні та нелінійні магнітні опору
У кільцевомумагнітопроводі з рівномірною обмоткою все поле концентрується усередині кільця.
Визначимо в цьому випадкумагнітний потік в магнітопроводі з розподіленою обмоткою.
Виходячи з співвідношень Ф =Bср S і bср = mа hср отримаємо
Ф = bср S = mа hср S.
Магнітний потік Ф залежитьвід твору IW = F, яке отримало назву магніторушійної сили (МДС).
Величину L/(mа S) = Rм -прийнято назвати магнітним опором магнітопровода (за аналогією зелектричним опором r = L/Оі S).
Магнітне опірповітря (зазорів) лінійне, тому mа = mo = const. Магнітний опірсердечника нелінійно - mа залежить від В.
Якщо намагнічує силуF, уподібнити дії ЕРС, буде отримано співвідношення, схоже на вираззакону Ома для кола постійного струму. У зв'язку з цим формулу
прийнято назвати закономОма для магнітного ланцюга. Слід обмовитися, що ця аналогія - формальна, афізична сутність процесів в електричних і магнітних ланцюгах різна.
Ф...
