Министерство транспорта РФ

Департамент водного транспорта

Волжская государственная академия водного транспорта

Бажанкин ю.В.

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ТСС (РАЗДЕЛ МКД)

Тема1 (1час)

Введение

На судах магнитные компасы используют в качестве курсоуказателей, как основных, так и вспомогательных. По сравнению с гирокомпасами МК имеют следующие преимущества:

1. Автономность

2. Постоянную готовность к использованию

3. Обслуживание не требует высокой квалификации

4. Дешевизна, по сравнению с ГК

К числу недостатков можно отнести непостоянство девиации

Основные сведения о магнетизме, характеристики магнитного поля. Поле прямолинейного магнита.

Основные характеристики магнитного поля (МП)

Магнетизм проявляется во взаимном притягивании или отталкивании намагниченных тел. Это происходит вследствие того, что намагниченное тело создает в пространстве магнитное поле

Определение: МП – это вид материи, способной передавать с определенной силой действие одного намагниченного тела на другое.

Источником магнитного поля создаваемого намагниченным телом являются движущиеся электрические заряды и спиновые магнитные моменты атомных носителей магнетизма (электронов, протонов и др.). Для упрощения расчетов введем понятие магнитного заряда , который примем за источник магнитного поля.

Количественная характеристика магнитного поля – сила взаимодействия между магнитными зарядами. В случае точечных магнитных зарядов m₁ и m₂эта сила описывается следующим выражением:

(1)

где r– расстояние междуm₁ и m₂

В формуле (1) промежуточной средой является воздух, магнитная проницаемость которого может быть принята равной 1.

Если один из магнитных зарядов принять равным единице, то сила взаимодействия между ними:

(2)

В этом уравнении H– напряженность магнитного поля.

Определение: напряженность – это сила, с которой магнитное поле воздействует на единицу магнетизма.

При этом будем считать, что эта единица заряда несет в себе магнетизм северного наименования и имеет знак «+». Напряженность магнитного поля измеряется в амперах на метр.

В современной науке основной характеристикой магнитного поля является магнитная индукция. Индукция связанна с напряженностью следующим выражением:

где: - магнитная постоянная, по другому называемая магнитной проницаемостью вакуума.

Магнитная индукция измеряется в теслах. В честь Николы Тесла – серб, работал в США.

При работе с компасом на судне сила Н измеряется дефлектором в условных дефлекторных единицах, следовательно, магнитная постоянная не имеет значения и, следовательно, для работы с МК Н=В. Иначе говоря не имеет значения, что измеряется напряженность или индукция, но так как на флоте более привычным является термин напряженность, то его и используют

Напряженность и индукция – векторные величины. Кроме них существует скалярная характеристика магнитного поля – магнитный потенциал. Это не сила взаимодействия, а работа, которую необходимо затратить при перемещении единицы северного магнетизма из бесконечности в данную точку поля.

В механике работа:

Применяя к магнитному потенциалу заменим:

Следовательно, магнитный потенциал

(3)

Знак минус означает, что работа при перемещении из бесконечности должна затрачиваться на преодоление силы Н.

Заменим Н в соответствии с формулой (2)

(4)

где m– величина постоянная.

Проинтегрируем это выражение по rот бесконечности доr

(5)

Это выражение потенциала магнитного поля, обусловленного зарядом одного наименования, сосредоточенном в элементе объема намагниченного тела.

В более общем случае векторы можно представить через их проекции на координатные оси

перемножим скалярно эти два вектора

где X,Y,Z– составляющие напряженности магнитного поля по координатным осям.

Если мы рассмотрим это выражение как дифференциал функции трех переменных, то можно установить следующую связь между напряженностью и потенциалом магнитного поля:

(6)

т.е. частные производные от магнитного потенциала, взятые по переменным x,y,zсо знаком «минус», выражают величины проекций напряженности магнитного поля в данной точкеp(x,y,z) на соответствующие координатные оси.