6.1.4. Магнитный поток и потокосцепление

Магнитным потоком (или потоком вектора магнитной индукции через данную поверхность Sм) называют произведение магнитной индукции В на площадь поверхности Sм поля:

Ф = ВSм.

(6.2)

Единица магнитного потока: [Ф] = [B][S] = Tлм2 = Вб (вебер).

Согласно закону Гаусса для магнитного поля полный магнитный поток через замкнутую поверхность равен нулю, т. е.

     . 

В ряде случаев, например, при протекании тока в катушке, магнитный поток несколько раз сцепляется с витками катушки. В первом приближении можно считать, что все линии магнитной индукции сцепляются со всеми витками w катушки. Тогда потокосцепление катушки связывается с потоком Ф простым соотношением: = wФ.

6.1.5. Напряжённость магнитного поля

Напряжённость магнитного поля - векторная величина, равная геометрической разности магнитной индукции , делённой на магнитную постоянную, и намагниченности вещества, т. е.       Физический смысл вектора определяется законом Био-Савара: элемент тока создаёт в точке, находящейся на расстоянии от элемента тока (рис. 6.2), магнитное поле с напряжённостью

  .

Единица напряжённости магнитного поля

     (ампер на метр).

Зависимость от принято записывать в виде

(6.3)

где0 = 410-7 Гн/м - магнитная постоянная, магнитная проницаемость пустоты; a = 0[Гн/м] - абсолютная магнитная проницаемость среды (вещества);  = a /0 - безразмерная относительная магнитная проницаемость вещества, показывающая, во сколько раз магнитная проницаемость среды (вещества) больше (меньше) магнитной проницаемости пустоты.

В зависимости от значения  различают: диамагнетики с магнитной проницаемостью  < 1 (например, серебро, медь висмут; они незначительно ослабляют магнитное поле), парамагнетики с  > 1 (например, платина, алюминий, воздух; магнитное поле в них лишь незначительно возрастает) и ферромагнетики с магнитной проницаемостью  >> 1 (  500…5000).

6.1.6.1. Намагниченность ферромагнетиков

К ферромагнитным материалам (сокращённо ферромагнетикам) относят сплавы на основе железа, никеля, кобальта и других редкоземельных элементов, их соединения; сплавы и соединения марганца, хрома, а также пластические и другие композиции с включением порошков ферромагнитных металлов (ферриты).

Свойства ферромагнитных материалов определяются значением абсолютной магнитной проницаемости a = /, где a = 0, а - относительная магнитная проницаемость материала. Наиболее распространённые ферромагнетики – это сплавы на основе железа с добавками Ni, Co, или на основе кобальта (Co) с крупнозернистой структурой (с зернами-доменами размером 10-3 нм и объёмом 10-9...10-10 нм3) и с относительной магнитной проницаемостью  = a/0 = 500...5000 и более.

При отсутствии магнитного поля самопроизвольная намагниченность доменов ориентирована хаотически и результирующее магнитное поле, образованное намагниченностью этих доменов, слабое (В  0). Под действием внешнего магнитного поля наблюдается принудительная ориентация намагниченности доменов по направлению внешнего магнитного поля и усиление результирующего магнитного потока.

Можно предположить, что при каком-то большом внешнем поле () получим одинаковую ориентацию намагниченности всех доменов (или большинства из них), и дальнейшего усиления внешнего магнитного потока Ф и индукции В = Ф/S не будет. Это явление называют насыщением ферромагнитного материала.