Электромагнетизм и магнитные цепи Характеристики магнитного поля. Магнитный поток

Е

сли по проводнику проходит электрический ток, то вокруг проводника возникает магнитное поле. Магнитное поле вокруг проводника с током обладает следующими особенностями: магнитные линии прямолинейного проводника имеют форму концентрических окружностей; чем ближе к проводнику, тем плотнее располагаются магнитные линии, тем больше магнитная индукция; магнитная индукция (интенсивность поля) зависит от величины тока в проводнике; направление магнитных линий зависит от направления тока в проводнике.

Направление магнитных линий вокруг проводника

с током можно определить по правилу буравчика: если

поступательное движение буравчика совпадает с

н

Рис.13 Определение направления магнитных линий вокруг проводника с током по правилу буравчика

аправление тока в проводнике, то вращение

ручки Буравчика указывает направление

магнитных линий поля.

Интенсивность магнитного поля в каждой его точке определяется магнитной индукцией (В). Направление вектора магнитной индукции совпадает с касательной к магнитной линии в данной точке поля.

М агнитная индукция на расстоянии r от бесконечно длинного прямолинейного проводника с током определяется выражением: Тл, B

A

Рис. 14 Магнитная индукция в точке

где r - радиус окружности, проведенной через рассматриваемую точку поля; центр находится на оси проводника;

I - величина тока, протекающего по проводнику;

μ_a - абсолютная магнитная проницаемость среды.

Вектор магнитной индукции является основной характеристикой магнитного поля. Магнитная индукция может быть также определена выражением:

, где

Для прямолинейного проводника

Для рамки с током

F - сила, действующая на проводник с током со стороны магнитного поля, Н;

l – активная длина проводника, м;

α - угол между вектором магнитной индукции и проводником с током;

М - вращающий момент, действующий на рамку с током со стороны магнитного поля, Н·м ;

S - площадь рамки, м²;

Произведение магнитной индукции В на величину площади, Рис.15 Магнитный поток

перпендикулярной направлению поля, называют магнитным потоком:

(Вб),

где S - площадь ограниченная контуром, м²,

α - угол между вектором магнитной индукции и нормальной к поверхности.

Напряженность магнитного поля зависит от магнитной индукции и свойств проводящей среды: (А/м).

Напряженность магнитного поля зависит от силы тока и конфигурации намагничивающей обмотки, в которой он протекает, но в отличие от индукции магнитного поля не учитывает влияние магнитных свойств среды.

Для длинного прямого проводника:

На оси бесконечно длинного соленоида, на каждой единице длины которого намотано ω витков: .

С

Рис.16 Определение полюсов соленоида

оленоид это проволочная спираль с большим количеством

витков.

Для определения полюсов соленоида пользуются правилом

буравчика: если расположить буравчик вдоль оси соленоида

и вращать его по направлению тока в витках соленоида, то

поступательное движение буравчика покажет направление

м

Рис.17 Электромагнит

агнитного поля.

Соленоид внутри которого находится стальной

(железный) сердечник, называется электромагнитом.

Магнитное поле у электромагнита значительно сильнее, чем у соленоида, так как кусок стали, вложенный в соленоид, намагничивается и результирующее магнитное поле усиливается.

Магнитный поток электромагнита усиливается с увеличением числа витков и тока, протекающего по виткам.

Обмотка электромагнита возбуждает (создает) необходимый магнитный поток и поэтому во многих случаях ее называют обмоткой возбуждения.

Проводник с током, находящийся во внешнем для него магнитном поле, испытывает со стороны его механическую силу, стремящуюся вытолкнуть проводник из поля. Величина этой силы: .

Это выражение называют законом Ампера.

Направление вектора силы определяется по

п

Рис.18 Определение направления силы, действующей на проводник с током по правилу левой руки

равилу левой руки: если расположить левую руку так,

чтобы магнитные линии входили в ладонь перпендикулярно

ее плоскости, а четыре вытянутых пальца совпадали с

направлением тока в проводнике, то отогнутый под

прямым углом в плоскости ладони большой палец укажет направление действия силы Ампера.