Магнитные цепи и электромагнитные аппараты Лекция 8. Основы теории магнетизма

Нагрузкой электрических цепей, в общем случае, являются электромагнитные устройства. Их работа основана на использовании электромагнитного поля.

К электромагнитным устройствам относятся трансформаторы, генераторы, электродвигатели, преобразователи, электроизмерительные приборы, реле, муфты и другие.

Разработанная теория магнитного поля позволяет не только понять механизм действия магнитного поля, но и рассчитать электромагнитные устройства. Рассмотрим ее основы.

Слайд 2

1.Основные физические величины и соотношения

Основные физические величины, описывающие магнитное поле, известны из курса физики. К ним относятся: магнитная индукция, магнитный поток, намагниченность, напряженность магнитного поля, магнитная проницаемость.

Магнитная индукция В определяется силой, испытываемой единичным зарядом Q, движущимся в магнитном поле со скоростьюV:

(8.1)

Магнитная индукция измеряется в теслах [Тл].

Магнитный поток Ф - это поток вектора магнитной индукции через площадь S:

(8.2)

В однородном магнитном поле, перпендикулярном площади S, магнитный поток

(8.3)

Магнитный поток измеряется в веберах [Вб]:

Намагниченность есть магнитный момент единицы объема вещества:

(8.4)

где m- вектор магнитного момента элементарного контура:

Напряженность магнитного поля Н связана с В и М зависимостью

(8.5)

где - магнитная постоянная:

Намагниченность и напряженность магнитного поля измеряется в А/М.

Слайд 3

2.Характеристика магнитных свойств ферромагнитных материалов

Ферромагнитные материалы характеризуются зависимостью магнитной индукции от напряженности магнитного поля

Отношение есть абсолютная магнитная проницаемость.

,

откуда

.

Относительная магнитная проницаемость может изменяться от единиц до десятков тысяч. Она показывает, во сколько раз магнитная проницаемость материала больше магнитной проницаемости вакуума.

Материалы у которых: называются паромагнетиками, а у которыхназываются диамагнетиками, а вещества у которых(то есть они обладают исключительно большой магнитной проницаемостью), называются ферромагнетиками.

Намагничивание сопровождается отставанием изменения В от Н. Это обусловлено внутренним трением между границами областей самопроизвольного намагничивания и потерей энергии. Поэтому при циклическом изменении Н зависимость В=f(H) приобретает вид петли гистерезиса (рис.8.3). На рисунке В_r- остаточная намагниченность, Н_С- коэрцитивная сила. Площадь петли гистерезиса пропорциональна энергии, выделяющейся в единице объема ферромагнитного материала за один цикл перемагничивания.

Слайд 4 Магнитные цепи и устройства

ЭМУ – устройства, в которых используются свойства магнитного поля.

Магнитное поле способно проявлять два действия: индукционное и электродинамическое.

1)Индукционное воздействие. В этом случае в перемещаемом в магнитном поле проводнике возникает электродвижущая сила э.д.с. Если же это поле переменное, то э.д.с. возникает в неподвижном проводнике.

Направление ЭДС узнают используя метод правой руки, когда силовые линии входят в ладонь а отведенный большой палец указывает направление движения.

2) Электродинамическое воздействие. В этом случае на проводник с током в магнитном поле действует сила со стороны поля.

Усиление магнитных потоков осуществляется с помощью ферромагнетиков которые обеспечивают рациональное использование магнитного поля.

Слайд 5