Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
otvety-1.docx
Скачиваний:
16
Добавлен:
06.11.2017
Размер:
372.53 Кб
Скачать

38.Чему равна индукция в неферромагнитной и ферромагнитной среде при заданной напряженности внешнего поля?

При напряженности поля Н магнитная индукция в неферромагнитной среде (μr = 1) была бы равна B00H. В ферромагнитной среде к этой индукции прибавляется индукция добавочного магнитного поля Bд= μ0M.Результирующая магнитная индукция в ферромагнитном материале B=B0+Bд0(H+M).)

39.Что такое кривая намагничивания, на какие участки она делится?

Зависимость M(H)или B(H), представленная в виде ф-л, графиков или таблиц, наз. кривой намагничивания.

Рис. 3. Кривая намагничивания ферромагнетиков.

На начальном участке кривой намагничивания увеличение напряженности внешнего поля ведет к незначительному росту индукции, причем при отключении внешнего поля индукция снижается до нуля. Этот участок принято называть участком обратимого намагничивания или областью Релея (I).

На втором участке незначительное изменение напряженности внешнего поля ведет к заметным изменениям индукции. Этот участок принято называть участком резкого роста индукции или областью скачков Баркгаузена (II).

На третьем участке кривой намагничивания зависимость индукции от напряженности внешнего поля вновь ослабевает. Этот участок называют участком замедленного намагничивания или область намагничивания за счет процессов вращения (III).

На четвертом участке индукция растет пропорционально напряженности магнитного поля. Этот участок называют участком насыщения или областью парапроцесса (IV).

  1. Как зависит от напряженности поля величина магнитной проницаемости неферромагнитных и ферромагнитных материалов?

Магнитные свойства материалов характеризуются их абсолютной магнитной проницаемостью μа. Она определяется отношением магнитной индукции В к напряженности магнитного поля Н и измеряется в генри/метр (гн/м)

Абсолютная магнитная проницаемость вакуума μа = 4π · 10-7 гн/м. Для воздуха и других неферромагнитных материалов она незначительно отличается от μа и при технических расчетах принимается равной 4π · 10-7 гн/м. Так как абсолютная магнитная проницаемость для вакуума и указанных выше материалов практически одинакова, то μаназывается магнитной постоянной μ0. Абсолютная магнитная проницаемость μа ферромагнитных материалов непостоянна и во много раз превышает магнитную проницаемость вакуума. Число, показывающее, во сколько раз абсолютная магнитная проницаемость μа ферромагнитного материала больше магнитной постоянной μ0, называется относительной магнитной проницаемостью μ или сокращенно магнитной проницаемостью (табл. 5).

Как видно из кривых намагничивания (см. рис. 36), способность материалов намагничиваться — их магнитная проницаемость — в слабых магнитных полях велика, а затем с ростом индукции постепенно уменьшается. Следовательно, магнитная проницаемость ферромагнитных материалов — величина изменяющаяся, зависящая от степени их намагничивания.

  1. Что такое магнитный гистерезис и как определить основную кривую намагничивания?

Таким образом, предельная петля магнитного гистерезиса – это кривая изменения магнитной индукции при изменении внешнего магнитного поля от +Hs до –Hs и обратно. Пользуясь предельной петлей магнитного гистерезиса можно определить основные параметры материала: коэрцитивную силу Нс, индукцию насыщения Bs, остаточную индукцию Br и др.

Представим себе простой электромагнит с железным сердечником. Проведем его через полный цикл намагничивания, для чего будем менять намагничивающий ток от нуля до величины ОМ в обоях направлениях.

Начальный момент: сила тока равна нулю, железо не намагничено, магнитная индукция В=0.

1-ая часть: намагничивание изменением тока от 0 до величины - + ОМ. Индукция в железе сердечника будет возрастать сначала быстро, затем медленнее. К концу операции, в точке А железо так насыщено магнитными силовыми линиями, что дальнейшее усиление тока (свыше + ОМ) может дать самые незначительные результаты, почему операцию намагничивания можно считать законченной.

Намагничивание до насыщения означает, что имеющиеся в сердечнике молекулярные магниты, находящиеся в начале процесса намагничивания в полном, а затем лишь в частичном беспорядке, почти все расположились теперь стройными рядами, северными полюсами в одну сторону, южными в другую, почему на одном конце сердечника мы имеем теперь северную полярность, на другом - южную.

2-я часть: ослабление магнетизма вследствие уменьшения тока от + ОМ до 0 и полное размагничивание при токе - OD. Магнитная индукция, изменяясь по кривой АС, дойдет до значения ОС, в то время как ток уже будет равен нулю. Эту магнитную индукцию называют остаточным магнетизмом, или остаточной магнитной индукцией. Для уничтожения ее, для полного, следовательно, размагничивания, необходимо дать в электромагнит ток обратного направления и довести его до значения, соответствующего на чертеже ординате OD.

3-я часть: намагничивание в обратную сторону путем изменения тока от - OD до - ОМ1. Магнитная индукция, возрастая по кривой DE, дойдет до точки Е, соответствующей моменту насыщении. 

4-я часть: ослабление магнетизма постепенным уменьшением тока от - ОМ1, до нуля (остаточный магнетизм OF) и последующее размагничивание путем перемены направления тока и доведения его до величины + ОН.

5-я часть: намагничивание, соответствующее процессу 1-й части, доведение магнитной индукции от нуля до + МА путем изменении тока от + ОН до + ОМ.

Основная кривая намагничивания. Кривая представляющая собой геометрическое место вершин симметричных петель магнитного гистерезиса, которые получаются при последовательно возрастающих максимальных значениях напряженности магнитного поля.

  1. Что такое магнитомягкие и магнитожесткие материалы, из каких из них делают постоянные магниты и почему?

Магнитомягкие материалы – это материалы с большой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой, быстро намагничиваются и быстро теряют магнитные свойства при снятии магнитного поля. Основной магнитомягкий материал – чистое железо и его сплавы с никелем и кобальтом. Для повышения электросопротивления легируют кремнием, алюминием. Для улучшения прессуемости сплавов вводят до 1 % пластмассы, которая полностью испаряется при спекании. Пористость материалов должна быть минимальной.

Магнитотвердые материалы (постоянные магниты) – материалы с малой магнитной проницаемостью и большой коэрцитивной силой.

Если ж говорить об "обычных" магнитах, не сверхпроводящих, то "сила магнита" определяется свойствами материала, из которого он изготовлен, а конкретно - коэрцитивной силой. Этот параметр показывает, какое внешнее поле надо приложить, чтобы размагнитить предварительно намагниченный образец

  1. Как выглядит закон Ома для магнитной цепи и как определяется магнитное сопротивление?

Как в электрической цепи сила тока зависит от приложенного напряжения и от сопротивления, оказываемого элементами цепи, так и в магнитной цепи магнитный поток Ф зависит от приложенной магнитодвижущей силы (м.д.с.) численно равной Iw и от сопротивления Rмагнитному потоку:

(1)

Эта формула выражает закон Ома для магнитной цепи.

Магнитное сопротивление RМ определяют в зависимости от длины силовых линий l (м), площади поперечного сечения силового потока S2) и абсолютной магнитной проницаемости а (Вб/Ам):

(2)

  1. Как формулируется первое и второе правило Кирхгофа для магнитной цепи?

Первый закон Кирхгофа для магнитной цепи: Алгебраическая сумма магнитных потоков Фk в узле равна нулю

Фk=0

Второй закон Кирхгофа для магнитной цепи: Алгебраическая сумма МДС (SIkwk) в контуре магнитной цепи равна алгебраической сумме магнитных напряжений (SHkℓk) в этом же контуре

Ikwk=Hkk

где Ik – намагничивающий ток, wk – количество витков катушки, Hk – напряженность магнитного поля k-го участка, ℓk – длина средней линии. Магнитное напряжение UMk на участке магнитной цепи определяется как:

UMk=Hkk

45. Что такое электромагнитная сила (Ампера), действующая на провод, чему она равна и как определить её направление?

Сила, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током.

Электромагнитная сила, действующая на проводник с током, находящийся в магнитном поле и расположенный перпендикулярно направлению поля, равна произведению силы тока I, индукции магнитного поля В и длины проводника l:

F = IBl (48)

Если проводник расположен под углом ? к силовым магнитным

F = BIlsin?

Направление действия силы F обычно определяют по правилу левой руки: ладонь левой руки нужно расположить так, чтобы магнитные линии входили в нее и четыре вытянутых пальца совместить с направлением тока, тогда расположенный под прямым углом большой палец укажет направление действия электромагнитной силы. Сила F возникает только в том случае, если проводник расположен перпендикулярно или под некоторым углом к магнитным силовым линиям поля. Если же проводник расположен вдоль силовых линий поля, то электромагнитная сила будет равна нулю.

  1. Как ведут себя близкорасположенные параллельные провода с токами одинакового и противоположных направлений и почему?

Если близко один к другому расположены проводники с токами одного направления, то магнитные линии этих проводников, охватывающие оба проводника, обладая свойством продольного натяжения и стремясь сократиться, будут заставлять проводники притягиваться (рис. 90, а).

Магнитные линии двух проводников с токами разных направлений в пространстве между проводниками направлены в одну сторону. Магнитные линии, имеющие одинаковое направление, будут взаимно отталкиваться. Поэтому проводники с токами противоположного направления отталкиваются один от другого (рис. 90, б).

  1. Как ведёт себя контур с током, помещенный в магнитное поле?

Рассмотри контур, содержащий ЭДС, обладающий такой особенностью: проводник АВ может свободно перемещаться. Контур помещён в однородное магнитное поле, направленное за рисунок перпендикулярно площади контура. На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера

Под действием этой силы проводник АВ перемещается на Δх. Тогда работа силы Ампера по перемещению проводника на Δх будет равна

Работа, совершаемая при перемещении проводника с током в магнитном поле, определяется произведением силы тока, текущего по проводнику, на изменение магнитного потока. Причём изменение магнитного потока определяется произведением величины магнитной индукции на площадь, пересекаемую при перемещении проводника. Работа по перемещению проводника с током совершается источником тока. Магнитное поле работу не совершает. Индукция магнитного поля в этом процессе не изменяется.

 

  1. Что такое электромагнитная сила (Лоренца), действующая на электрон в проводе, чему она равна и как определить её направление?

Сила Лоренца — Сила, с которой, электромагнитное поле действует на точечную заряженную частицу

  

  

Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки — Если поставить левую руку так, чтобы перпендикулярная скорости составляющая вектора индукции входила в ладонь, а четыре пальца были бы расположены по направлению скорости движения положительного заряда (или против направления скорости отрицательного заряда), то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца

  1. Что такое электромагнитная индукция?

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. 

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея):

,                                        (39)

где  – эдс индукции; – полный магнитный поток (потокосцепление).

  1. От чего зависит эдс электромагнитной индукции в проводе и как определить её направление?

Величина ЭДС индукции зависит от количества силовых линий поля, пересекающих проводник в единицу времени, т. е. от скорости движения проводника в поле.

Величина индуктированной ЭДС находится в прямой зависимости от скорости движения проводника в магнитном поле.

Величина индуктированной ЭДС зависит также и от длины той части проводника, которая пересекается силовыми линиями поля. Чем большая часть проводника пересекается силовыми линиями поля, тем большая ЭДС индуктируется в проводнике. И, наконец, чем сильнее магнитное поле, т. е. чем больше его индукция, тем большая ЭДС возникает в проводнике, пересекающем это поле.

Итак, величина ЭДС индукции, возникающей в проводнике при его движении в магнитном поле, прямо пропорциональна индукции магнитного поля, длине проводника и скорости его перемещения.

Зависимость эта выражается формулой Е = Blv,

где Е — ЭДС индукции; В — магнитная индукция; I — длина проводника; v — скорость движения проводника.

Следует твердо помнить, что в проводнике, перемещающемся в магнитном поле, ЭДС индукции возникает только в том случае, если этот проводник пересекается магнитными силовыми линиями поля. Если же проводник перемещается вдоль силовых линий поля, т. е. не пересекает, а как бы скользит по ним, то никакой ЭДС в нем не индуктируется. Поэтому приведенная выше формула справедлива только в том случае, когда проводник перемещается перпендикулярно магнитным силовым линиям поля.

Направление индуктированной ЭДС (а также и тока в проводнике) зависит от того, в какую сторону движется проводник. Для определения направления индуктированной ЭДС существует правило правой руки.

Если держать ладонь правой руки так, чтобы в нее входили магнитные силовые линии поля, а отогнутый большой палец указывал бы направление движения проводника, то вытянутые четыре пальца укажут направление действия индуктированной ЭДС и направление тока в проводнике. 

  1. Чему равна эдс электромагнитной индукции в замкнутом контуре, зависит ли она от материала, из которого он выполнен?

.

Произведение магнитной индукции на площадь, ограниченную контуром, принято называть потоком вектора магнитной индукции через данный контур и обозначать . Другое название  – магнитный поток: .

Поскольку в нашем случае площадь меняется, а магнитная индукция  постоянна, магнитный поток через контур меняется со скоростью: .

Следовательно, получается совсем простое выражение для ЭДС индукции: .

Так как скалярная физическая величина имеет знак, то правильнее писать: .

Соседние файлы в предмете Электрические машины