Характеристики магнитного поля

Магнитная индукция.Интенсивность магнитного поля характеризуется магнитной индукцией В. Чем сильнее магнитное поле, созданное постоянным магнитом или электромагнитом, тем большую индукцию оно имеет. Направление действия электромагнитной силы Fна проводник определяется правилом левой руки (рис.3).

Если расположить левую руку так, чтобы магнитные линии пронизывали ладонь, а вытянутые четыре пальца указывали направление тока в проводнике, то отогнутый большой палец укажет направление действия электромагнитной силы.

По этой силе можно судить об интенсивности магнитного поля, т. е. о его магнитной индукции. Если на проводник длиной 1 м с током 1 А, расположенный перпендикулярно магнитным линиям в равномерном магнитном поле, действует сила в 1 Н, то магнитная индукция такого поля равна 1 Тл (тесла).

Запомните

Магнитная индукция — векторная величина: в каждой точке поля вектор магнитной индукции направлен по касательной к магнитным силовым линиям.

Магнитный поток. Величина, измеряемая произведением магнитной индукции

Вна площадь S, перпендикулярную вектору магнитной индукции, называется магнитным потоком Ф:

Магнитную индукцию выражают в теслах, а площадь — в квадратных метрах, поэтому единица магнитного потока — вебер:

Магнитодвижущая сила. Способность тока возбуждать магнитное поле характеризуется магнитодвижущей силой (МДС), Действующей вдоль замкнутой магнитной силовой линии. Магнитодвижущая сила равна току, создающему магнитное поле, и выражается в амперах.

Рис. 3. Определение направления действия

электромагнитной силы на проводник с током

согласно правилу левой руки

Для проводника с током I МДС равна току I. В общем случае, когда замкнутый контур магнитной силовой линии охватывает несколько токов, суммарная МДС равна сумме токов.

Для катушки с числом витков w и током I (рис. 4) МДС равна:

Напряженность магнитного поля. Магнитодвижущая сила, при­ходящаяся на единицу длины магнитной силовой линии, называется напряженностью магнитного поля Н и выражается в амперах на метр (А/м).

Если физические условия вдоль всей длины магнитной линии одинаковы, то

Например, вокруг прямолинейного проводника с током Iлинии магнитного поля представляют собой концентрические окружности переменного радиуса х, длина каждой из которых = 2 х. В этом случае напряженность

Запомните

По мере удаления от проводника напряженность поля снижается.

Магнитная проницаемость. Магнитная индукция зависит не только от силы тока, проходящего по прямолинейному проводнику или индуктивной катушке,

но и от свойств среды, в которой создается магнитное поле. Величиной, характеризующей магнитные свойства среды служит абсолютная магнитная проницаемость .Она определяется отношением магнитной индукции В к напряженности магнитного поля Н и измеряется в генри на метр (Гн/м):

Рис. 4.Тороидальная катушка

Абсолютная магнитная проницаемость вакуума для воздуха и других неферромагнитных материалов она незначительно отличается от магнитной проницаемости вакуума и при технических расчетах принимается равной Так как абсолютная магнитная проницаемость для вакуума и указанных ранее материалов практически одинакова, то называется магнитной постоянной.

Абсолютная магнитная проницаемость ферромагнитных материалов непостоянна и во много раз превышает магнитную проницаемость вакуума.

Число, показывающее, во сколько раз абсолютная магнитная проницаемость ферромагнитного материала больше магнитной постоянной, называется относительной магнитной проницаемостью , или (сокращенно) магнитной проницаемостью:

Пример .1. Сталь при определенных условиях обладает абсолютной магнитной проницаемостью , равной 0,0008792 Гн/м. Определить относительную магнитную проницаемость этой стали.

Решение

Относительная магнитная проницаемость

Рис.5. Семейство кривых намагничивания: 1- технически чистого железа;

2 — электротехнической стали; 3 — пермаллоя

Семейство кривых намагничивания технически чистого железа (1), электротехнической стали (2) и пермаллоя (3) приведено на рис. 5. Эти материалы широко применяются в трансформаторах, электротехнических машинах и аппаратах.

Как видно из кривых намагничивания (см. рис..5), способность материалов намагничиваться (их магнитная проницаемость) в слабых полях велика, а затем с ростом индукции постепенно уменьшается.

Магнитная проницаемость магнитных материалов — величина изменяющаяся, зависящая от степени их намагничивания. При одной и той же напряженности магнитного поля (см. рис..5) магнитная индукция в чистом железе больше, чем в электротехнической стали. Это объясняется тем, что магнитная проницаемость чистого железа больше магнитной проницаемости электротехнической стали.

Пример..2. Напряженность магнитного поля катушки Н = 750 А/м, абсолютная проницаемость сердечника , = 0,0008792 Гн/м. Определить магнитную индукцию сердечника.

Решение

Магнитная индукция сердечника

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. От каких величин зависит напряженность магнитного поля?

2. В каких единицах измеряется магнитная индукция?

3. Что называется относительной магнитной проницаемостью ц?

4. От каких параметров зависит магнитная индукция?

5. В каких единицах измеряется магнитный поток?