- •Бажанкин ю.В.
- •Магнитное поле прямолинейного магнита.
- •Сведения о намагничивании ферромагнитных тел
- •Тема 2 (1 час) Магнитное поле Земли. Направляющий момент магнитного компаса.
- •Тема 3 (2 часа) магнитное поле судна. Уравнения пуассона и их анализ.
- •Анализ уравнений Пуассона.
- •Тема 4 (2 часа) преобразование уравнений Пуассона. Точные коэффициенты девиации. Преобразование уравнений Пуассона.
- •Тема (5) судовые магнитные силы и их равнодействующая h’
- •Тема 6 (1 час) Определение девиации. Вычисление коэффициентов и составление рабочей таблицы девиации
- •Способы определения девиации
- •Вычисление коэффициентов и приближенных коэффициентов девиации. Составление рабочей таблицы девиации.
- •Тема 7 (2 часа) Необходимость, сущность, основной принцип и способы уничтожения девиации
- •Основные способы уничтожения полукруговой девиации
- •Требования к способу уничтожения девиации.
- •Тема 8 (2 часа) Уничтожение полукруговой девиации способом средней девиации (способ Эри и пол-Эри).
- •Уничтожение девиации способом пол-Эри
- •Правила проведения девиационных работ
- •Тема 9 Уничтожение девиации способом средней силы (Способ Колонга и пол-Колонга)
- •Подуничтожение девиации способом пол-Колонга
- •Тема 10 Уничтожение полукруговой девиации на двух главных обратных магнитных курсах
- •Понятие о других способах уничтожения полукруговой девиации Способ среднего пеленга.
- •Способ среднего курса.
- •Способ средней проекции
- •Определение коэффициента
- •Тема 11 теория креновой девиации. Принцип и практические способы уничтожения креновой девиации.
- •Совместное уничтожение полукруговой и креновой девиации. Совместное уничтожение полукруговой и креновой девиации на четырех главных магнитных курсах.
- •Совместное уничтожение полукруговой и креновой девиации на четырех главных компасных курсах
- •Совместное уничтожение полукруговой и креновой девиации на магнитных курсах e–w.
- •Тема 12 Уничтожение четвертной девиации
- •Девиация от индукции
- •Порядок работы при уничтожении четвертной девиации
- •Повышение точности магнитных компасов
- •1. Установка широтного компенсатора
- •2. Стабилизация четвертной девиации
- •3. Рациональное устройство картушки
- •Исправление таблицы девиации
Магнитное поле прямолинейного магнита.
До этого мы рассматривали магнит, обладающий магнетизмом одного наименования. Однако любой реальный магнит биполярен, то есть обладает двумя полюсами, в которых сосредоточено равное количество магнетизма двух разных наименований.
Найдем напряженность магнитного поля прямолинейного магнита в виде продолговатого бруска (такая форма принята в компасном деле)
Рассмотрим напряженность магнитного поля в двух точках: находящейся на оси магнита и находящейся на линии перпендикулярной этой оси и проходящей через центр магнита. Магнитные заряды будем считать сосредоточенными в двух крайних точках на концах магнита
Этот схематический магнит имеет длину 2l, на его концах сосредоточены равные магнитные заряды двух наименований:+m, -m. Найдем напряженность магнитного поляH1в точкеp1 находящейся на продолжении оси магнита на расстоянииrот его середины.
Рассмотрим действие ближайшего к точке p1 полюса магнита с магнитным зарядом+m. В соответствии с выражением (2) это действие в указанной точке выразится напряженностью. Действие же другого полюса в соответствии с тем же законом будет равно.
Совместное действие полюсов выразится в виде алгебраической суммы этих двух выражений – напряженностей магнитных полей обоих полюсов магнита:
|
(7) |
Алгебраическое суммирование производят потому, что оба полюса и точка, в которой ищут значение поля, лежат на одной прямой, то есть векторы обоих напряженностей составляют одну прямую линию.
Формулой (7) исчерпывается принципиальная сторона вывода. Упростим эту формулу, приведя ее правую часть к общему знаменателю:
вынесем r2за скобки и, произведя сокращение
обозначив 2ml=M, получим выражение напряженности магнитного поля схематического магнита в точке, находящейся на продолжении его оси на расстоянииrот центра:
|
(8) |
Буквой Mобозначено произведение магнитного зарядаm, сосредоточенного на конце магнита, на длину этого магнита2l.M – по аналогии с механикой –магнитный момент магнита.
Уравнение (8) в применении к схематическому магниту дает точное выражение напряженности. Однако эту формулу можно заменить более удобной для расчетных целей.
Если рассмотреть поле на расстоянии r , значительно большем полудлины магнитаl, то дробьможно разложить в биноминальный ряд:
и ограничиться первыми членами разложения
После разложения формула (8) примет такой вид:
|
(9) |
где:
Иногда величина бывает настолько мала, что ей можно пренебречь, поэтому
|
(10) |
Решение второй задачи: найдем напряженность H2магнитного поля магнита в точкеp2находящейся на перпендикуляре к оси магнита, восстановленном из его центра. Расстояние от центра магнита до точкиp2 примем равнымr.
Отрезок является геометрической суммой двух других отрезков, каждый из которых выражает собой напряженность магнитного поля в точкеp2 вызванного магнитными зарядами(-m)и(+m),сосредоточенными в полюсах магнита. Эти напряженности по абсолютному значению равны между собой и каждая из них равняется, гдеR– расстояние от точкиp2 до полюсов магнита.
Из подобных треугольников можно найтиотсюда
Произведя в этой формуле замену Rнаи2mlнаM, получим выражение напряженности магнитного поля в точкеp2 , находящейся на перпендикуляре к оси магнита, восстановленном из его середины
|
(11) |
Формула (11) – точная формула, упростим ее, разложив второй сомножитель в биноминальный ряд
поэтому формула (11) окончательно примет вид:
|
(12) |
где:
Если принять величину бесконечно малой, то
|
(13) |
Выводы
Напряженность магнитного поля изменяется обратно пропорционально кубу расстояния. Так, если расстояние до магнита уменьшить вдвое, то напряженность магнитного поля возрастет в 8раз.
Если ось элементарного магнита совместить с направлением на данную точку, а затем повернуть магнит на угол 90к его первоначальному направлению, оставляя расстояниеrнеизменным, то напряженность магнитного поля уменьшится вдвое.