20.Электромагнитная сила. Закон Ампера.

Ампер обнаружил, что на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила, названнаяэлектромагнитной. Направление этой силы определяется с помощью левой руки, а величина с помощью закона Ампера.

Электромагнитная сила возникает только тогда, когда проводник с током и линии индукции пересекаются и между ними угол не равный нулю.

Закон Ампера тоже дифференциальный, относится к бесконечно малым длинам проводников.

Элемент проводника длиной dl, по которому течет ток силой I, расположенный в магнитном поле с индукцией B, под углом α к линиям индукции действует сила dF, величина которой прямо пропорциональна произведению индукции B на силу тока I и на длину проводника dl и на синус угла между ними sinα.

21.Намагничевание материалов. Магнито - мягкие и магнито – твёрдые материалы.

НАМАГНИЧИВАНИЕ - совокупность процессов, происходящих в магнитных материалах под действием магн. поля H и приводящих к росту намагниченности M (или магнитной индукции В)материала. В ферро-или ферримагн. материалах различают три механизма H.: смещение границ между магн. доменами, вращение вектора спонтанной намагпиченности M_s и парапроцесс.

Магнитомягкие материалы – это материалы с большой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой, быстро намагничиваются и быстро теряют магнитные свойства при снятии магнитного поля. Основной магнитомягкий материал – чистое железо и его сплавы с никелем и кобальтом. Для повышения электросопротивления легируют кремнием, алюминием. Для улучшения прессуемости сплавов вводят до 1 % пластмассы, которая полностью испаряется при спекании. Пористость материалов должна быть минимальной.

Магнитотвердые материалы (постоянные магниты) – материалы с малой магнитной проницаемостью и большой коэрцитивной силой.

Магниты массой до 100 г изготавливают из порошковых смесей такого же состава, как литые магниты: железо–алюминий-никель (альни), железо–алюминий–никель–кобальт (альнико). После спекания этих сплавов обязательна термическая обработка с наложением магнитного поля.

Высокие магнитные свойства имеют магниты из сплавов редкоземельных металлов (церий, самарий, празеодим) с кобальтом.

22.Основы расчёта магнитных цепей.

Основанием к расчету магнитных цепей служат: первый закон Кирхгофа для магнитных цепей и закон полного тока –второй закон Кирхгофа для магнитных цепей. Первый закон Кирхгофа для магнитных цепей гласит: алгебраическая сумма магнитных потоков в узле магнитной цепи равна нулю.

Закон полного тока применяется к замкнутому контуру, образованному средними магнитными линиями магнитной цепи и имеет вид:

∫H⃗ ⋅dl→=∑I⋅w,∫H→⋅dl→=∑I⋅w,

где

∫H⃗ ⋅dl→=∑H⋅l∫H→⋅dl→=∑H⋅l – падение магнитного напряжения U_M = H·l в контуре;

F=∑I⋅wF=∑I⋅w – магнитодвижущая сила контура (м. д. с.).

Второй закон Кирхгофа для магнитных цепей сформулируем следующим образом: алгебраическая суммамагнитных напряжений U_M = H·l в замкнутом контуре магнитной цепи (∑UM=∑H⋅l)(∑UM=∑H⋅l) равна алгебраической сумме магнитодвижущих сил F = I·w в том же контуре (∑F=∑I⋅w)(∑F=∑I⋅w):

∑UM=∑F∑UM=∑F

или

∑H⋅l=∑I⋅w.∑H⋅l=∑I⋅w.

Задачи на расчет магнитной цепи могут быть двух видов: прямая задача на расчет магнитной цепи – когда задан поток и требуется рассчитать магнитодвижущую силу (м. д. с.) и обратная задача на расчет магнитной цепи – когда по заданной м. д. с. требуется рассчитать магнитный поток.

В обоих случаях должны быть известны геометрические размеры магнитной цепи и заданы кривые намагничивания ее материалов.

Алгоритм прямой задачи расчета неразветвленной магнитной цепи

Дана конфигурация и геометрические размеры неразветвленной магнитной цепи, кривая (или кривые)намагничивания магнитного материала и магнитный поток или индукция магнитного поля в каком-либо сечении. Требуется найти магнитодвижущую силу, ток или число витков намагничивающей обмотки.

Расчет проводим в соответствии с алгоритмом:

1. Разбиваем магнитную цепь на однородные (из одного магнитного материала) участки постоянного сеченияи определяем длины l_k и площади поперечного сечения S_k участков. Длины участков (в метрах) берем по средней силовой линии.

2. Исходя из постоянства потока вдоль всей неразветвленной магнитной цепи, по заданному магнитному потоку Фи сечениям S_k участков находим магнитные индукции на каждом участке:

Bk=ФSk.Bk=ФSk.

Если задана магнитная индукция на каком-либо участке магнитной цепи, то магнитный поток вдоль всей неразветвленной цепи

Ф = B_k·S_k.

3. По найденным магнитным индукциям B_k участков цепи и кривой намагничивания материала k-го участка цепи (например, рис. 2.1, табл. 2.1) определяем напряженности поля H_k на каждом участке магнитной цепи.

Напряженность поля в воздушном зазоре находим по формуле

Hвозд=Bвоздμ0=Bвозд4π⋅10−7.Hвозд=Bвоздμ0=Bвозд4π⋅10−7.

4. Подсчитаем сумму падений магнитных напряжений U_Mk = H_k·l_k вдоль всей магнитной цепи 

∑UMk=∑Hk⋅lk∑UMk=∑Hk⋅lk

 и на основании второго закона Кирхгофа для магнитной цепи приравниваем сумме магнитодвижущих сил F_k = I_k·w_kвдоль всей магнитной цепи:

∑Hk⋅lk=∑Ik⋅wk.∑Hk⋅lk=∑Ik⋅wk.

Основным допущением при расчете является то, что магнитный поток вдоль всей неразветвленной магнитной цепи полагаем неизменным. В действительности не большая часть потока всегда замыкается, минуя основной путь. Этот поток называют потоком рассеяния.

Единицы измерения магнитных величин

B – индукция магнитного поля, Тл (Тесла);

H – напряженность магнитного поля, А/м (Ампер/метр);

Ф – поток индукции магнитного поля, Вб (Вебер);

F = I·w – магнитодвижущая сила (м. д. с.), А (Ампер);

U_M = H·l – магнитное напряжение, А (Ампер!).

Константы

μ0=4π⋅10−7μ0=4π⋅10−7 Гн/м – магнитная постоянная.