3 Закони електомагнетизму

Магнітний потік визначається співвідношенням:

Електричний струм збуджує магнітне поле. Ця здатність струму характеризується магніторушійною силою (МРС). Ця сила називається ще намагнічуючою, або повним струмом. Магніторушійна сила чисельно дорівнює силі струму.

Дослідним шляхом одержано закон повного струму — циркуляція вектора напруженості за замкнутим контуром дорівнює повному струмові, що зчеплений із цим контуром

. (1.28)

Додатними вважають струми, напрям магнітного поля яких збігається з напрямом обходу контуру. Напрям магнітного поля визначається за правилом буравчика.

Щодо прикладу на рисунку 1.20, закон повного струму має вигляд:

= I₁ – I₂ – I₃ + I₄.

Рисунок 1.20

Котушка індуктивності, що вмикається на джерело постійного струму, має МРС:

F = w I, (1.29)

де w - число витків;

I - сила струму у котушці.

За допомогою закону повного струму можна розв'язати багато академічних задач. Наприклад, визначимо напруженість магнітного поля на довільній відстані Х від провідника зі струмом І (рис. 1.21). Замкненим контуром можна обрати коло, що має радіус X. Тоді, за законом повного струму:

= І;

Н2πХ = І; Н = 1/2πХ.

Рисунок 1.21

Зазвичай усе магнітне коло поділяють на однорідні ділянки. Ділянка є однорідною, якщо вона має сталі напруженість та переріз осердя. У цьому разі закон повного струму матиме такий вигляд:

= ᴡI. (1.30)

Якщо використати співвідношення

H_k = ; Ф = B_k·S_k

то випливає закон Ома щодо магнітного кола:

Ф = ; (1.31)

де l_k - довжина ділянки;

µ_ak - абсолютна магнітна проникність на ділянцікола;

S_k - площа перерізу ділянки;

R_м = -магнітний опір магнітного кола.

На провідник із струмом, що знаходиться у магнітному полі, діє сила. Ця сила пропорційна струму, магнітній індукції та активній довжині провідника, тобто:

F = BIlsinα, (1.32)

де α — кут між В та I. Напрям дії сили визначається за правилом лівої руки. Цей закон називається законом електромагнітної сили.

За законом електромагнітної у провідникові, що рухається у магнітному полі, індукується ЕРС, тобто

Е = - νBlsinα, (1.33)

де Е – ЕРС провідника;

ν – швидкість його руху.

Напрям струму визначається за правилом правиці. У загальному разі ЕРС дорівнює швидкості зміни магнітного потоку, зчепленого з контуром, у якому вона індукується, тобто

Е = - ; (1.34)

Знак "-" підтверджує правило Ленца. Тобто ЕРС прагне протидіяти причині, що її зумовлює.

Перший закон Кірхгофа для магнітного кола.

Алгебраїчна сума магнітних потоків будь-якого вузла магнітного кола дорівнює нулеві:

= 0. (1.35)

Другий закон Кірхгофа для магнітного кола — це закон повного струму:

= . (1.36)

Добуток Н_к І_к називається магнітною напругою U_мк, тобто:

= . (1.37)

Алгебраїчна сума МРС, що діють у замкнутому контурі, дорівнює алгебраїчній сумі магнітних напруг на магнітних опорах цього контуру.

4 Поняття про магнітне коло

Магнітне коло - сукупність пристроїв із феромагнітними тілами, електромагнітні процеси, в якій можуть бути описані за допомогою понять про ^магніторушійну силу, ^магнітний потік і * магнітну напругу.

У магнітний коло входять елементи, що збуджують магнітне поле, і магнітопровід. До перших відносяться провідники зі струмом, а до другого - різні тіла і середовища, по яких замикаються магнітні лінії збудженого поля.

Явище виникнення індукованого струму в колі внаслідок зміни струму в ньому називають самоіндукцією.

Явище виникнення індукованого електричного поля в провідниках, розміщених поблизу інших провідників, по яких проходить змінний у часі електричний струм, називають взаємною індукцією.

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ:

1. Як взаємодіють полюси магнітів?

2. Який величиною характеризується магнітне поле?

3. Як графічно зображується магнітне поле?

4. Сформулюйте правило гвинта.

5. Запишіть закон Ампера.

6. Сформулюйте правило лівої руки.

7. Що таке сила Лоренца? Чому вона дорівнює?

8. Які матеріали називають діамагнетиками, парамагнетиками, феромагнетика-ми?

9. Яка природа діамагнетизму і парамагнетизм?

10. Що таке магнітна проникність?

11. Що таке залишкова намагніченість?

12. Що таке коерцитивної сила?

13. Зобразіть петлю гістерезису.

14. Чому дорівнює магнітний потік через контур? В яких одиницях він вимірюється?

15. Запишіть закон електромагнітної індукції.

16. Сформулюйте правило Ленца.

17. У чому полягає явище самоіндукції?

18. За якою формулою можна обчислити ЕРС самоіндукції?

19. У яких одиницях вимірюється індуктивність?

ВИКЛАДАЧ – Ковальова Т.І.