Магнитное поле и его основные параметры.

Тема: Магнитное поле и его основные параметры

Бакалавр: Кишкин Е.В.

Группа: 1403

Направление подготовки: “Электроэнергетика и электротехника”

Руководитель практики: к.т.н., доцент каф. РАПС Лавров А.Г.

Дата сдачи: 02.07.2013

Санкт-Петербург

2013

Оглавление

Магнитное поле и его основные параметры. 3

Магнитное поле электрического тока. 4

Магнитный поток, или поток магнитной индукции. 6

Список литературы.. 9

Магнитное поле и его основные параметры.

Магнетизм — это особое проявление движения электрических зарядов внутри атомов и молекул, которое проявляется в том, что некоторые тела способны притягивать к себе и удерживать частицы железа, никеля и других металлов. Эти тела называются магнитными.

Вокруг всякого намагниченного тела возникает магнитное поле, являющееся материальной средой, в которой обнаруживается действие магнитных сил. На рисунках магнитное поле изображается в виде магнитных линий, направленных от северного полюса к южному Рис.1. Любая магнитная линия не имеет ни конца, ни начала и представляет собой замкнутую кривую, так как северный и южный полюсы магнита неотделимы один от другого.

При внесении в магнитное поле какого-либо тела оно пронизывается магнитными линиями, которое определенным образом воздействуют на поле. При этом различные материалы по-разному воздействуют на магнитное поле. В намагниченных телах магнитное поле создается при движении электронов, вращающихся вокруг ядра атома и вокруг собственной оси. Орбиты и оси вращения электронов в атомах могут находиться на различных положениях один относительно другого, так что в различных положениях находится магнитные поля, возбуждаемые движущимися электронами. В зависимости от взаимного расположения магнитных полей они могут складываться или вычитаться. В первом случае атом будет обладать магнитным полем или магнитным моментом, а во втором­ – не будет. Материалы, атомы которых не имеют магнитного момента и намагнитить которые невозможно, называются диамагнитными. К ним относятся абсолютное большинство веществ, встречающихся в природе, и некоторые металлы (медь, свинец, цинк, серебро и другие).

Материалы, атомы которых обладают некоторым магнитным моментом и могут намагничиваться, называются парамагнитными. К ним относятся алюминий, олово, марганец и др. Исключение составляют ферромагнитные материалы, атомы которых обладают большим магнитным моментом и которое легко попадаются намагничиванию. К таким материалам относятся железо, сталь, чугун, никель, кобальт, гадолиний и их сплавы.

Магнитное поле электрического тока.Вокруг проводника с током образуется магнитное поле, так что свободно вращающаяся магнитная стрелка, помещенная вблизи проводника, будут стремиться занять положение, перпендикулярное плоскости, проходящей вдоль него. В этом легко убедиться, проделав следующий опыт. В отверстии горизонтально положенного листа картона вставляют прямолинейный проводник с током. Насыпают на картон железные опилки и убеждаются в том, что они располагаются концентрическими окружностями, имеющими общий центр в точке пересечения проводником картонного листа Рис.2а. Магнитная стрелка, подвешенная на нити вблизи этого проводника, займет положение, указанное на рисунке. При изменении направления тока в проводнике магнитная стрелка повернется на угол , оставаясь в положении, перпендикулярном плоскости, проходящей вдоль проводника. В зависимости от направления тока в проводнике направление магнитных линий образуемого им магнитного поля определяется правилом буравчика.

Которое формулируется следующим образом: если поступательно движение буравчика совпадает с направлением тока в проводник, то вращательное движение его рукоятки указывает направление магнитных линий поля, образующегося вокруг этого проводника.

Если по проволоке, согнутой в виде кольца, пропустить ток, то под действием его также возникает магнитное поле. Проволока, согнутая спирально и состоящая из нескольких витков, расположенных так, что оси из совпадают Рис.2.б, называется соленоидом. При прохождении тока через обмотку соленоида или один виток проволоки возбуждается магнитное поле. Направление этого поля также определяется правилом буравчика. Если расположить ось буравчика перпендикулярно плоскости кольцевого проводника или вдоль оси соленоида и вращать его рукоятку по направлению тока, то поступательное движение это буравчика укажет направление магнитных линий поля кольца или соленоида.

Магнитное поле, возбуждаемое током обмотки соленоида, подобно магнитному полю постоянного магнита, т.е. конец соленоида, из которого выходят магнитные линии, является его северным полюсом, а противоположный конец — южным.

Направление магнитного поля зависит от направления тока и при изменении направления тока в прямолинейном проводнике или катушке изменится также направление магнитных линий поля, возбуждаемого этим током.

В однородном магнитном поле во всех точках поле имеет одинаковое направление и одинаковую интенсивность. В противном случае поле называется неоднородным. Графически однородное магнитное поле изображают параллельными линиями с одинаковой плотностью, например, в воздушном зазоре между двумя разноименными параллельно расположенными полюсами магнита.

Магнитный поток, или поток магнитной индукции. через данную поверхность определяется числом линий, пронизывающих эту поверхность Рис.3. В системе СИ магнитный поток выражается в веберах

();

Магнитная индукция — интенсивность магнитного поля в данной точке пространств, характеризующая магнитное поле и определяющая силу, действующую на движущуюся заряженную частицу. Магнитную индукцию можно тоже определить как отношение элементарного магнитного потока , пронизывающего в перпендикулярном направлении элементарную площадку , к размеру этой площадки:

Магнитная индукция является векторной величиной, векторы направлены по касательным линиям поля Рис.3. Значения магнитной индукции в некотором масштабе равно числу линий магнитного поля, приходящихся на единицу площади перпендикулярной им поверхности.

В системе СИ магнитная индукция выражается в теслах

.

Магнитный поток через поверхность складывается из элементарных потоков через элементы поверхности, каждый из которых равняется скалярному произведению векторов (вектор совпадает с нормалью к элементу поверхности):

Если магнитные линии распределены равномерно по всей поверхности , элементы которой перпендикулярны линиям вектора магнитной индукции, получим

В природе нет однополярных магнитов, поэтому следует считать, что линии вектора магнитной индукции, идущие во внешнем пространстве от скверного к южному полюсу, проходят внутри магнита от южного к северному полюсу, не прерываясь и не имея начал и концов (поле без источников) Рис.3. Математически принцип непрерывности линий вектора магнитной индукции выражается так:

.

Напряженность магнитного поля.Свойство токавозбуждать магнитное поле характеризуется магнитодвижущей силой (мдс), обозначаемой буквой . Магнитодвижущая сила распределяется вдоль замкнутой магнитной линии и равна току создающему магнитное поле, и измеряется в амперах, как и ток. Намагничивающая сила прямолинейного проводника с током равна этому току, т.е. . Для возбуждения более сильного поля ток пропускают по катушке с числом витков и так как каждый виток катушки обладает намагничивающей силой , то намагничивающая сила катушки ампер.

Магнитодвижущая сила, приходящаяся на единицу длины магнитной линии, называется напряженностью магнитного поля, обозначается буквой (где -длина магнитной линии), измеряется в амперах на метр ().

Список литературы

Китаев В.Е. Электротехника с основами промышленной электроники:

Учеб. пособие для проф.-техн. Училищ. — М.: Высш. Школа.

Общая дектротехника: Учуб. Пособие для вузов / Под ред. д-ра техн. наук

А.Т. Блажкина.