ГЛАВА 3: МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Магнитное поле

Пространство, в котором проявляется действие сил на магнитную стрелку, является носителем особой формы материи, называемой магнитным полем. Оно характеризуется интенсивностью и направлением. Графически магнитное поле изображается линиями действия магнитных сил, направленных вне магнита от северного полюса к южному. Магнитная силовая линия не имеет ни конца, ни начала и представляет собой замкнутую кривую, так как северный и южный полюсы магнита неотделимы один от другого.

Магниты на концах имеют выраженную полярность. Конец свободно подвешенного магнита, обращенный к северу, называется северным полюсом N, а обращенный к югу - южным S. Разноименные полюса магнитов взаимно притягиваются, а одноименные - отталкиваются с определенной силой, зависящей от степени их намагничивания и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

В природе имеются естественные магниты (куски руды магнитного железняка). В технике используются искусственные магниты, получаемые путем намагничивания.

Электрический ток всегда связан с магнитным полем, а магнитное поле - с электрическим током. Следовательно, магнитное и электрическое поля являются различными сторонами единого электромагнитного поля.

Картина магнитного поля электрического тока зависит от формы проводника. Поле прямого проводника имеет форму концентрических окружностей, охватывающих проводник. Направление магнитных линий поля определяется правилом буравчика. Если поступательное движение буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то вращательное движение его рукоятки указывает направление магнитных линий поля, образующегося вокруг проводника (рисунок 3.1, а).

Для определения направления магнитных линий поля соленоида удобнее пользоваться правилом буравчика в такой форме: если совместить направление вращения рукоятки буравчика с направлением тока в катушке, то его поступательное движение укажет направление магнитного поля (рисунок 3.1, б).

Рисунок 3.1 -Магнитное поле: а) - прямого проводника с током; б) - соленоида

Если обмотку с током разместить на сердечнике из ферромагнитного материала, то магнитное поле усиливается в 10³ - 10⁶ раз. Поэтому сердечники трансформаторов, электрических машин, подъемных электромагнитов, измерительных приборов, электромагнитных аппаратов выполняются из ферромагнитных материалов.

Магнитная индукция и магнитный поток

Основной величиной, характеризующей интенсивность магнитного поля, является магнитная индукция, обозначаемая буквой В. Единицей измерения магнитной индукции служит тесла (Т); 1 Т = 1 В ∙ с/м².

Магнитная индукция - это величина, численно равная силе F, с которой поле действует на проводник с током I = 1 А, длиной l = 1 м, расположенный перпендикулярно магнитным линиям:

Магнитная индукция - векторная величина. Направление ее совпадает с направлением магнитного поля, причем в каждой точке поля вектор магнитной индукции направлен по касательной к магнитной линии.

Другой величиной, характеризующей магнитное поле, является магнитный поток, обозначаемый буквой Ф. В однородном магнитном поле магнитный поток определяется произведением магнитной индукции и площади поверхности, перпендикулярной направлению поля, через которую оно проходит:

где S - площадь поверхности, пронизываемая магнитным потоком, м². Единицей магнитного потока является вебер (Вб); 1 Вб = 1 Т ∙ 1 м².

Пример.Площадь S = 0,05 м² пронизывается магнитным потоком, индукция которого В = I ∙ T. Определить величину магнитного потока.

Решение.Магнитный поток:

Магнитная проницаемость

Магнитная индукция в данной точке поля и напряженность поля связаны между собой следующим соотношением:

где µ_а - абсолютная магнитная проницаемость, Г/м.

Абсолютная магнитная проницаемость, равная отношению магнитной индукции к напряженности магнитного поля, выражается в генри на метр (Г/м); 1 Г/м = В ∙ с/А ∙ м. Магнитная постоянная вакуума µ_o = 1,256 ∙ 10^-6 Г/м.

Число, показывающее, во сколько раз абсолютная магнитная проницаемость µ_oданной среды больше или меньше магнитной постоянной вакуума µ_o, называется относительной магнитной проницаемостью µ, или, сокращенно, магнитной проницаемостью

Для воздуха магнитная проницаемость µ = 1.

В зависимости от величины µ все вещества делятся на диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные. К диамагнитным относятся вещества, у которых µ меньше единицы (порядка 0,99). Они не поддаются намагничиванию (медь, свинец, цинк, серебро и другие). К парамагнитным относятся вещества (алюминий, олово, марганец), у которых ц несколько больше 1 (1,0002 - 1,0003). У ферромагнитных веществ относительная магнитная проницаемость в сотни и тысячи раз больше единицы. Они легко поддаются намагничиванию (железо, сталь, чугун, никель, кобальт, гадолиний и их сплавы).

Рисунок 3.2 - Кривые намагничивания: 1 - электротехническая (листовая) сталь; 2 - пермаллой

Для вакуума, воздуха и других неферромагнитных веществ можно принять µ_а= 1,256 ∙ 10 Г/м. Тогда магнитная индукция В = 1,256 ∙ 10^-6 Н.

В ферромагнитных веществах имеет место сложная зависимость между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля. Поэтому при расчетах магнитных цепей пользуются специальными кривыми намагничивания (рисунок 3.2), которые приводятся для различных ферромагнитных материалов в справочниках.

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1979; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!