24. Напруженість магнітного поля

Знайдемо величину загального магнітного моменту елементарних струмів, зв'язані з контуром а-б-в-р, враховуючи, що при однаковій орієнтації струми з контуром зчеплені тільки на ділянці а-м завдовжки I (див. мал. 8.24, б):

где — элементарный ток, сцепленный с контуром а-б-в-г; — площадь, ограниченная контуром элементарного тока.

З формули (8.33) випливає, що магнітне поле в речовині можна розглядати як результат дії тільки струмів у дротах (в витках котушки), якщо в якості характеристики поля прийняти нову векторну величину Н, яка називається напруженість магнітного поля:

З введенням цього поняття формула (8.33) прийме вигляд

Це рівняння до рівняння (8.13), отриманого на основі подання про циркуляції вектора магнітної індукції в полі струму нескінченно довгим котушки.

Напруженість Я як характеристика магнітного поля не залежить від властивостей середовища, а визначається тільки величиною струмів у дротах, що значно полегшує розрахунки магнітних полів.

25. Магнітна проникність речовини

З рівняння (8.34) можна виразити величину магнітної індукції в речовині

Намагніченість речовини є результатом дії зовнішнього магнітного поля струмів. Коефіцієнт пропорційності між напруженістю поля Н і намагніченістю М називається магнітної сприйнятливістю

Магнітна сприйнятливість висловлює здатність речовини намагнічується під дією зовнішнього магнітного поля. Враховуючи вираз (8.35), запишемо:

У цій формулі величина \х0Н характеризує тільки магнітне поле у вакуумі, позначається В0, а називається магнітної індукцією у вакуумі

Магнитную индукцию в веществе можно выразить формулой:

Величина

характеризує магнітні властивості речовини, в якому існує магнітне поле, і називається абсолютної магнітної проникністю.

На основі формули (8.37) абсолютну магнітна проникність можна визначити ставленням модуля магнітної індукції до модуля напруженості магнітного поля.

У практиці зручно користуватися ставленням абсолютної магнітної проникності речовини до магнітної постійної :

Величина називається відносної магнітної проникний остью і показує, у скільки разів магнітне поле в речовині виходить сильніше (або слабкіше), ніж у вакуумі, при інших рівних умовах, т. е.

Магнітна сприйнятливість феромагнітних речовин велика, тому їх величина . Для остальных веществ

26. Магнітний гістерезис

Змінивши напрям струму в котушці і, отже, напрямок зовнішнього поля в основному, збільшимо напруженість поля (вектор Н змінив напрямок). Магнітна індукція зменшується до нуля (кривий відрізок 2-3), а потім змінить напрямок на зворотне (див. мал. 8.28).

Величину напруженості поля Я, необхідну для знищення поля в основному, називають коерцитивної (затримує) силою. У пункті 3 зовнішнє поле скомпенсировало залишкове поле намагніченості сердечника (-Яс - М). Надалі результуюче поле в основному змінює напрямок і посилюється, поки не настає насичення (ділянка 3-4). Аналогічно можна отримати дані і накреслити нижню частину графіка 4-5-6-1. Отриману замкнуту криву(Я) називають петлею магнітного гістерезису.

Циклічне перемагничивание речовини в області значень і Я, менших тих, які відповідають повного насичення, теж утворює петлю гістерезису, повністю укладену в межах граничної петлі.

Ряд таких петлі гістерезису показаний на рис. 8.29. Криву 0-1-2-3-4, проведену через вершини всіх петлі гістерезису, називають основною кривої намагнічування. Вона проходить близько до кривий початкового намагнічування, але не збігається з нею.

Основну кривої намагнічування використовують при технічних розрахунках магнітних систем. На рис. 8.30 зображені основні криві намагнічування деяких феромагнітних матеріалів.

27. Властивості феромагнітних матеріалів

На основі досвіду намагнічування і леремагничивания феромагнітних матеріалів можна сформулювати основні їх властивості.

1. Феромагнітні речовини відносно легко і сильно намагнічуються. Відносна магнітна проникність для деяких феромагнітних матеріалів досягає значень 105 і вище.

2. Зі зростанням напруженості зовнішнього магнітного поля намагніченість і магнітна індукція збільшуються; однак намагніченість і магнітна індукція не пропорційні напруженості поля (див. мал. 8.27). Це означає, що магнітна сприйнятливість х і магнітна проникність - не постійні величини, а залежать від намагніченості М.

3. Починаючи з напруженості поля Н при її збільшенні відбувається магнітне насичення, тобто такий стан феромагнітних речовин, при якому зростання напруженості поля не призводить до збільшення намагніченості.

4. При зменшенні напруженості поля Н після досягнення стану насичення намагніченість і магнітна індукція зменшуються. Однак величини Ми Н відрізняються від тих, які були зафіксовані для однакових Н при збільшенні напруги.

5. При усуненні зовнішнього поля (Н = 0) виявляється залишкова намагніченість (М і не дорівнюють нулю).

6. При збільшенні напруженості поля Я в зворотному напрямку відбувається спочатку розмагнічування намагніченого зразка, а потім намагнічування у зворотному напрямку (М і змінюють знак) до насичення.

7. При циклічному перемагаичивании з певною частотою феромагнітний речовина нагрівається, що свідчить про витрату енергії на перемагничивание.

Абсолютна магнітна проникність феромагнітного речовини визначається в кожній точці основний кривої намагнічування (мал. 8.31) ставленням

где т_в и т_н — масштабы по осям координат.

Магнітна проникність, що визначається цим ставленням, називається статичної.

Як бачимо, зі зростанням напруженості поля магнітна проникність спочатку збільшується, а при переході в область насичення зменшується

28. РОЗРАХУНОК НЕРОЗГАЛУДЖЕНОГО ОДНОРІДНОГО МАГНІТНОГО ЛАНЦЮГА

У неразветвленной магнітного ланцюга (мал. 9.1,9.2) магнітний потік у всіх ділянках один і той же.

При розрахунку і конструювання магнітного ланцюга електромагнітного пристрою вирішуються питання, пов'язані з вибором розмірів, форми, матеріалів. Ці питання вивчають у спеціальних курсах.

Тут розглянемо розрахунок для існуючої або сконструйованої магнітного ланцюга, розміри і матеріали якої, а також розташування обмоток струмами відомі. При цьому вирішують задачі двох типів.

Пряма задача

По заданому магнітного потоку в ланцюзі потрібно визначити намагничивающую силу, необхідну для створення цього потоку.

Розглянемо рішення цієї задачі для неразветвленной однорідної магнітного ланцюга (див. мал. 9.1) без урахування потоків розсіювання.

1. По заданому магнітного потоку і відомої площі 5 поперечного перерізу сердечника знаходять магнітну індукцію

2. Визначають напруженість магнітного поля Я в серцевині. Залежність(Я) - характеристика намагнічування - для стали нелінійна, а магнітна проникність - величина непостійна. Зазвичай напруженість магнітного поля визначають за кривої намагнічування даного сорту сталі (див. мал. 8.30 і дод. 4).

3. Знаходять намагничивающую силу закону повного струму [див. формулу (8.41)]:

где — довжина магнітопровода, підрахована по середній лінії без урахування заокруглень, причому умовно приймається, що ця середня лінія у всіх точках збігається з лінією магнітної індукції.

Обернена задача

По заданій намагнічувальної силі потрібно знайти магнітний потік в магнітопроводі.

1. Визначають напруженість магнітного поля в сердечнике

2. За кривої намагнічування даного сорту стали знаходять магнітну індукцію Н

3. Визначають магнітний потік

Для конкретних величин В і Н, визначених у ході вирішення завдання, можна підрахувати статичну магнітна проникність даного сорту стали за формулою (8.37):

тогда магнитная индукция

магнитный поток

Обозначив знаменатель этого выражения через

Получим