Потоках

1. Определение магнитной цепи. Основные величины, характеризующие магнитное поле.

2. Основные законы магнитных цепей.

3. Аналогия между величинами, которые определяют режимы работы электрических и магнитных цепей.

4. Анализ неразветвленных магнитных цепей.

5. Расчет разветвленных магнитных цепей.

1. Определение магнитной цепи. Основные величины, характеризующие магнитное поле.

Магнитное поле в электромагнитных устройствах образуется при помощи постоянных магнитов или электромагнитов, т.е. катушек, через которые пропускают электрический ток. Магнитное поле характеризуется линиями поля, т.е. магнитными линиями. Если магнитные линии параллельны и проходят на одинаковом расстоянии одна от другой, то такое магнитное поле называется однородным.

При протекании по обмоткам катушки тока создается магнитный поток.

Для увеличения магнитного потока при данной намагничивающей силе, а также для уменьшения потока рассеяния применяются сердечники из ферромагнитных материалов с высокой магнитной проницаемостью.

Магнитной цепью называется совокупность устройств, содержащих ферромагнитные тела, по которым замыкается главная часть магнитного потока. Примеры магнитной цепи: электромагниты, трансформаторы, реле, электрические машины.

Основные величины, характеризующие магнитное поле:

1) магнитная индукция В -векторная величина, характеризующая интенсивность и направление магнитного поля. Единица магнитной индукции - Тесла (Тл);

2) магнитный поток Ф- скалярная величина, поток вектора магнитной индукции В через поверхность S, расположенную перпендикулярно магнитным линиям однородного магнитного поля. В случае однородного магнитного поля Ф = ВS. Единица магнитного потока - Вебер (Вб). Магнитный поток Ф в магнитных цепях можно рассматривать как аналог тока I в электрических цепях;

3) напряженность магнитного поля Н - векторная величина, характеризует магнитное поле в каждой точке пространства. Она зависит только от значения тока, который создал магнитное поле. Размерность - .

Магнитная индукция и напряженность магнитного поля в любой среде связаны между собой соотношением:

В = _aН = ₀Н,

где _а - абсолютная магнитная проницаемость среды. Размерность ;

₀ = 410^-7 - магнитная постоянная (абсолютная магнитная проницаемость вакуума);

 - относительная магнитная проницаемость. Для неферромагнитной среды  = 1, а у ферромагнитных материалов  1, до сотен тысяч (железо, никель, кобальт и их сплавы).

Кривую, выражающую зависимость магнитной индукции В от напряженности магнитного поля Н, называют кривой намагничивания (рис. 28.1).

Кривые намагничивания для каждого материала разные, их получают опытным путем.

1 - кривая первоначального намагничивания;

2 - циклическая кривая намагничивания (после 8-10 полных циклов перемагничивания, т.е. изменения тока от 0 до I_M, а затем до -I_M и до 0);

Н_С - коэрцитивная сила;

В_r - остаточная индукция.

Этот график называется петлей гистерезиса (гистерезис - «отставание» изменения В от изменения Н).

Магнитомягкие ферромагнитные материалы характеризуются высоким значением  и малой коэрцитивной силой (электротехнические стали, железо- никелевые сплавы).

Магнитотвердые материалы - обладают большой коэрцитивной силой и применяются для изготовления постоянных магнитов (хромистые стали, никель-алюминиевые сплавы).