Тема 4. Магнитное поле. Магнитные цепи

Магнитной цепью называется совокупность магнитодвижущих сил (МДС), ферромагнитных тел или других сред, по которым замыкается магнитный поток.

Если магнитный поток во всех сечениях магнитной цепи одинаков, то такая цепь называется неразветвленной (рис. 30,а). Магнитные цепи, в которых магнитные потоки на разных участках неодинаковы, называются разветвленными (рис. 30,б).

Если материал магнитной цепи везде одинаков, то она однородная (рис. 30,а), если же материал хотя бы на одном участке отличается от других, то неоднородная (рис. 30,б).

Если по катушкам протекает постоянный ток, то это цепи с постоянной магнитодвижущей силой, если же – переменный, то с переменной МДС

а б

Рис. 30

Основной величиной, характеризующей интенсивность и направление магнитного поля является – вектор магнитной индукции В, которая измеряется в Теслах [Тл].

Вектор направлен по касательной к магнитной линии, направление вектора совпадает с осью магнитной стрелки, помещенной в рассматриваемую точку магнитного поля. Величина определяется по механической силе (сила Ампера), действующей на элемент проводника «l» с током «I», помещенный в магнитное поле

Если во всех точках поля имеет одинаковую величину и направление, то такое поле называется равномерным.

Второй важной величиной, характеризующей магнитное, поле является – магнитный поток Ф, который измеряется в Веберах [Вб]. Элементарным магнитным потоком Ф сквозь бесконечно малую площадку называется величина dФ = B cos α dS, где α – угол между направлением B и нормалью (n) к площадке dS.

α

n

B

dS

Рис.31

Полный поток через поверхность S Ф = _s∫ dФ = _s∫ B cos α dS. Если магнитное поле равномерное, а поверхность S представляет собой плоскость, то Ф = B S.

При исследовании магнитных полей и расчете магнитных устройств пользуются расчетной величиной Н – напряженность магнитного поля [А/м]

В = μ₀μ Н,

где μ – относительная магнитная проницаемость среды, показывает во сколько раз в данной среде магнитное поле больше чем в пустоте, μ_o= 4  · 10^-7, Гн/м (Генри/метр), у неферромагнитных материалов и сред (дерево, бумага, медь, алюминий, воздух) μ ≈ 1.

Для расчета магнитных цепей пользуются законом полного тока. Закон полного тока гласит, что циркуляция вектора напряженности магнитного поля Н по замкнутому контуру равна алгебраической сумме токов, которые охвачены этим контуром

.

Если контур интегрирования охватывает витков катушки, по которым протекает ток I, то закон полного тока принимает вид

. (2)

В том случае если напряженность имеет постоянную величину по всему контуру, а направление по магнитной линии (что чаше всего принимается для магнитной цепи), то уравнение принимает вид:

……