Напряженность магнитного поля
Выше указывалось, что магнитное поле характеризуется магнитной индукцией В. Однако, магнитная индукция зависит от свойств среды. Поэтому введена вспомогательная расчетная величина, которая не зависит от магнитных свойств среды, а учитывает только влияние на интенсивность поля значения токов, расположение магнитов и проводников с токами.
Это напряженность магнитного поля Н.
Напряженность магнитного поля – векторная величина, имеет в однородной среде одинаковое направление с вектором магнитной индукции В. Вектор Н можно как и Магнитную индукцию можно разложить на две составляющие: нормальную и тангенциальную.
Н = В/ μа
(Н) = (Т)/(Гн/м) = А/м
1А/м – это напряженность магнитного поля, магнитная индукция которого равна 4π 10-7.. Напряженность поля измеряется в «Эрстедах», 1Э = 79,6 А/м (Э), А/см, кА/м.
Напряженность поля для намагничивания деталей из конструкционных сталей составляет 100-200А/см, на полюсах постоянного магнита – 1000-2000 А/см.
Намагничивание и магнитные свойства материалов
1.2.1. Намагниченность
Способность материала намагничиваться объясняется существованием в них элементарных (молекулярных) токов: вращение электрона вокруг ядра в атоме, вокруг собственных осей (спин электрона) и вращение орбит электронов (прецессия электронных орбит).
Виды молекулярных (элементарных) токов а) движение электрона 1 вокруг ядра 4, б) вращение электрона вокруг своей оси, в) прецессия электронной орбиты, 3 направление движение и 7 – направление вращения электрона. 2 – направление тока. 5 электронная орбита. 6 – плоскость электронной орбиты. В – индукция магнитного поля, 8 траектория прецессионного движения электронной орбиты.
|
|
|
Ферромагнитный материал состоит из малых областей ( с линейными размерами около 0,001 мм), в которых элементарные токи самопроизвольно направлены согласно. Эти области самопроизвольной намагниченности называются доменами. В каждом домене образуется результирующее поле элементарных токов домена. Силы, ориентирующие магнитные поля элементарных токов в пределах каждого домена определяются волновыми свойствами электронов.
В размагниченном материале магнитные поля доменов направлены хаотично и компенсируют друг друга так, что результирующее поле всех доменов в детали практически равно 0.
Намагничивание ферромагнитных материалов под действием внешнего магнитного поля объясняется тем, что поля отдельных областей (доменовЪ устанавливаются по направлению внешнего поля, их магнитные поля при этом суммируются. В результате образуется сильное магнитное поле намагниченной детали. После снятия намагничивающего поля векторы полей некоторых доменов под воздействием внутренних напряжений в металле и других причин отклоняются от направления намагниченного состояния, деталь приходит в состояние остаточной намагниченности.
|
|
|
Следовательно, намагниченность Ј – это степень согласованной ориентировки магнитных полей доменов в металле, иначе, это индукция, создаваемая элементарными токами, измеряется в единицах в А/м.
Ферромагнитные свойства материала зависят от температуры. Для каждого ферромагнитного материала существует температура, при которой области спонтанной намагниченности (домены) под действием теплового движения разрушаются и ферромагнитный материал становиться парамагнитным. Эта температура наз. точкой Кюри.
Кривая первоначального намагничивания
Индукция В результирующего поля в детали может быть определена по известной формуле
В = μо Н + μо Ј,
Где Ј – намагниченность, т.е. индукция, создаваемая элементарными (молекулярными) токами; Н – напряженность внешнего поля (соленоида, электромагнита). Из приведенной формулы видно, что индукция в детали представляет сумму двух составляющих: μоН – определяемой внешним полем и Н и Ј – намагниченностью, которая также зависит от Н. μо абсолютная магнитная проницаемость.
|
|
|
На рис. показаны зависимости μо Ј , В и μо Н ферромагнитного материала от напряженности внешнего поля. Кривая Ј (Н) показывает, что при относительно слабых полях намагниченность растет весьма быстро (участок аб). Затем рост замедляется (бв). Далее рост Ј снижается, кривая переходит в прямую. Составляющая μо Н изменяется пропорционально напряженности поля Н (ое).Чтобы получить кривую зависимости магнитной индукции В от напряженности внешнего поля, необходимо сложить соответствующие ординаты кривых μо Н и μо Ј. Эта зависимость изображается кривой В(Н), называется кривой первоначального намагничивания.
Циклическое перемагничивание
Циклическое перемагничивание имеет место при намагничивании детали переменным или периодически изменяющимся по направлению постоянным полем.
На рис. показаны полная магнитная характеристика образца- петля гистерезиса и схема её получения. μ На образец , изготовленный в виде тороида, обмотана обмотка для его намагничивания.
В исходном состоянии образец размагничен. Напряженность поля, создаваемого этим током в обмотке изменяется по прямой 0-1. При этом индукция В и намагниченность Ј в образце будут увеличиваться по кривым первоначального намагничивания, соответствующим магнитному насыщению, при котором все магнитные поля доменов направлены по внешнему полю.
|
|
|
При уменьшении тока напряженность поля уменьшается по 1-0. При этом индукция В и намагниченность поля уменьшаются до значения Вr.
При увеличении тока в отрицательном направлении напряженность поля также увеличивается в отрицательном направлении перемагничивая образец. Нс – коэрцитивная сила.
Нm – напряженность магнитного поля, при которой достигается состояние технического магнитного насыщения образца.
Вr –остаточная индукция – это индукция, оставшаяся в образце после снятия поля Нm.
Нс – коэрцитивная сила – это напряженность магнитного поля, которое нужно приложить встречно намагниченности образца (предварительно намагниченного до насыщения0, чтобы его полностью размагнитить.
Вm – индукция технического насыщения. В m =0,95 Вmax;теоретическая возможная индукция насыщения. Петля гистерезиса, вершины А и Б соответствуют состоянию магнитного насыщения ферромагнитного образца, называется предельной или максимальной петлей гистерезиса.
Нс меньше 40А/м для магнитомягкие материалы, Нс больше 40А/м для магнитожестких материалов.
Значение магнитной проницаемости материала существенно зависит от напряженности поля, действующего на образец. При увеличении напряженности поля магнитная проницаемость увеличивается сначала быстро, достигает максимального значения, а затем уменьшается. Дифференциальная магнитная проницаемость
μd = ∆В⁄∆Н
Магнитодвижущая (намагничивающая) сила F – величина характеризует намагничивающее действие электрического тока. Если магнитный контур замкнут, то магнитодвижущая сила (МДС) равна F= J N, произведению тока J в обмотке на её число витков. Единица измерения МДС – ампер – виток.
Магнитный поток равен
Ф = NJ/ Rm
Rm магнитное сопротивление магнитной цепи, lср/ μаS, где S – сечение магнитопровода, L – длина средней линии магнитопровода, μа – магнитная проницаемость
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 725; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!