14.2. Магнитная цепь и её конструктивная схема

По аналогии с электрической цепью под магнитной цепью понимается совокупность устройств, обеспечивающих возможность создания магнитного потока. Магнитная цепь содержит магнитопровод (предназначенный для замыкания и усиления магнитного потока), а также катушку, выполненную из проводника (предназначенную для протекания электрического тока и создания магнитного потока), которая питается от источника постоянного электрического тока. Магнитопроводы выполняются из ферромагнитных материалов и могут иметь различные длины и сечения, а также воздушные промежутки. Ферромагнитные материалы – это железо, никель, кобальт, их сплавы.

Якщо провідник з електричним струмом помістити в різні середовища, то в кожному середовищі значення магнітної індукції буде різним (рис.14.2).

Введено поняття напруженості магнітного поля, під яким розуміється відношення магнітної індукції до магнітної проникності середовища:

, (14.4)

де Н – напруженість магнітного поля, А/м;

В – магнітна індукція, Тл;

_с – магнітна проникність середовища, Гн/м.

.

Магнітна проникність середовища може бути знайдена в такий спосіб:

_с = ₀ , (14.5)

де _с – магнітна проникність середовища, Гн/м;

 – відносна магнітна проникність середовища;

₀ – магнітна постійна, Гн/м.

Магнітна постійна ₀ = 410^–7 Гн/м.

14.2. Магнітне коло та його конструктивна схема

За аналогією з електричним колом під магнітним колом розуміється сукупність пристроїв, які забезпечують можливість створення магнітного потоку. Магнітне коло містить магнітопровід (призначений для замикання і підсилення магнітного потоку), а також котушку, виконану з проводу (призначену для протікання електричного струму і створення магнітного потоку), яка живиться від джерела постійного електричного струму. Магнітопроводи виконуються з феромагнітних матеріалів та можуть мати різні довжини і перетини, а також повітряні прошарки. Феромагнітні матеріали – це залізо, нікель, кобальт, їх сплави.

Приведём пример конструктивной схемы неразветвлённой магнитной цепи (рис.14.3).

М агнитопровод содержит два участка:

1-й участок длиной l₁, сечением S₁;

2-й участок длиной l₂, сечением S₂.

Катушка содержит число витков w. К катушке подведено напряжение U, под действием которого протекает намагничивающий ток I. В результате будет наблюдаться явление электромагнетизма: катушка с намагничивающим током I создаст магнитный поток Ф.

14.3. Кривая намагничивания

Для однородного магнитного поля известен закон полного тока: намагничивающая сила (произведение числа витков катушки на силу тока) прямо пропорциональна произведению напряженности магнитного поля на длину магнитопровода:

F = wI = Hl , (14.6)

где F – намагничивающая сила катушки, А;

w – число витков катушки;

I – сила тока, протекающего в катушке, А;

Н – напряженность магнитного поля, А/м;

l – длина магнитопровода катушки, м.

.

Из (14.6) можно найти зависимость напряжённости магнитного поля от намагничивающего тока:

. (14.7)

Если по катушке пропускать электрический ток, изменяя силу электрического тока от нуля до определенного значения, то в соответствии с (14.4) будет изменяться и магнитная индукция по закону:

В = _с Н . (14.8)

Магнитный поток будет изменяться по закону:

Ф = _с Н S . (14.9)

Приведемо приклад конструктивної схеми нерозгалуженого магнітного кола (рис.14.3).

М агнітопровід містить дві ділянки:

1-а ділянка довжиною l₁, перетином S₁;

2-а ділянка довжиною l₂, перетином S₂.

Котушка містить кількість витків w. До котушки підведена напруга U, під дією якої протікає намагнічующий струм I. В результаті буде спостерігатися явище електромагнетизму: котушка з намагнічующим струмом I створить магнітний потік Ф.