7. Расчет магнитных цепей. Магнитное поле постоянных токов

Магнитное поле – одна из сторон единого электромагнитного поля. Но можно создать условия, когда можно получить проявление только магнитного поля и только электрического. Магнитное поле создается движущимися электрическими зарядами, т.е. токами.

Магнитное поле оказывает силовое воздействие на проводник с током. В проводнике, движущемся в магнитное поле, наводится э.д.с.. Сила магнитного поля, или его интенсивность характеризуется вектором магнитной индукции . Если по проводу, находящемся в равномерном магнитном поле, длиной в один метр, протекает ток в один Ампер и на провод действует сила в один Ньютон, то индукция составляет один Тесла.

Линия, проведенная так, что вектор магнитной индукции в любой точке направлен по касательной, называется индукционной линией. Индукционные линии служат для графического изображения картины поля.

Поток вектора магнитной индукции называется магнитным потоком. Поток через произвольную поверхность определяется выражением

. ( 4.3)

Следует отметить, что поток Ф величина скалярная. Кроме упомянутых магнитных величин существует напряженность магнитного поля, связанная с индукцией выражением

, ( 4.4)

где µ_а – абсолютная магнитная проницаемость; µ_а = µ µ ₀ ; µ₀ = 4π .10^-7 Гн / м ; µ - зависит от свойств среды.

8. Основные характеристики ферромагнитных материалов

При решении электротехнических задач вещества делятся на сильномагнитные, у которых µ >> 1, и на слабомагнитные, у которых µ ≈ 1, или на ферромагнитные и неферромагнитные. Электрические машины, трансформаторы и другие аппараты конструируют так, чтобы магнитный поток в них был по возможности наибольшим. Если в магнитную цепь входит ферромагнитный материал, то поток в ее ветвях при одной и той же намагничивающей силе оказывается во много раз больше, чем в случае отсутствия ферромагнитного материала.

Ферромагнитные материалы обладают способностью усиливать внешнее магнитное поле за счет внутренних микротоков. Считается, что внутри металлов имеются области одинаковой намагниченности – домены. Направления намагниченности этих доменов различны, поэтому в целом материал не проявляет магнитных свойств. Но если ферромагнетик поместить во внешнее магнитное поле, домены начинают переориентироваться и их магнитные поля начинают складываться, усиливая внешнее магнитное поле. Усиление поля происходит до определенных пределов. Когда все домены переориентируются, происходит так называемое насыщение.

Свойства сильномагнитных веществ, принято характеризовать зависимостью магнитной индукции от напряженности. Различают два основных типа этих зависимостей: кривые намагничивания и гистерезисные петли. Под кривой намагничивания понимают однозначную зависимость между В и Н (рис. 4.18). Из курса физики известно, что ферромагнитным материалам присуще явление гистерезиса – отставание изменения магнитной индукции В от изменения напряженности магнитного поля Н. Он обусловлен необратимыми изменениями энергетического состояния под действиями внешнего поля. При периодическом изменении напряженности поля зависимость между В и Н приобретают петлевой характер (рис. 4.19).