Теория

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКИ

Магнитное поле — одна из двух сторон электромагнитного поля, характеризующаяся воздействием на электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду частицы и ее скорости.

Магнитное поле изображается силовыми линиями, касательные к которым совпадают с ориентацией магнитных стрелок, внесенных в поле (рис. 2.1). Таким образом, магнитные стрелки как бы являются пробными элементами для магнитного поля. За положительное направление магнитного поля услов- но принимают направление северного полюса магнитной стрелки. Можно утверждать, что магнитное поле и электрический ток – взаимосвязанные явления. Вокруг проводника, в котором существует ток, всегда имеется магнитное поле, и, наоборот, в замкнутом проводнике, движущемся в маг- нитном поле, возникает ток.

Рассмотрим количественные характеристики магнитного поля.

Магнитной индукции В – векторная величина, характеризующая магнитное поле и определяющая силу, действующую на движущуюся заря- женную частицу со стороны магнитного поля. Эта характеристика является основной характеристикой магнитного поля, так как определяет электромаг- нитную силу, а также ЭДС индукции в проводнике, перемещающемся в маг- нитном поле. Единицей измерения магнитной индукции является вебер на квадратный метр, или тесла [Вб/м2]= [Тл]

Абсолютная магнитная проницаемость среды μа – вели- чина, являющаяся коэффициентом, отражающим магнитные свойства среды, единица измерения – генри деленный метр [Гн / м].

μ а = μ0 μr (2.1)

где μ0 = 4π⋅10-7 Гн / м – магнитная постоянная, характеризующая магнит- ные свойства (проницаемость) вакуума. Величину μr называю относи-тельной магнитной проницаемостью среды. Она показывает, во сколько раз магнитная проницаемость среды больше чем вакуума, и является безразмерной величиной.

Вещества, в зависимости от величины μr , делятся на:

– диамагнетики ( μr • 1);

– парамагнетики ( μr • 1), (алюминий);

– ферромагнетики ( μr •• 1), (железо, кобальт, никель).

Для большинства материалов проницаемость μr постоянна и близка к единице. Для ферромагнитных материалов μr является функцией тока, создающего магнитное поле, и достигает больших значений.

Напряженность магнитного поля Н- векторная величина, которая не зависит от свойств среды и определяется только токами в про- водниках, создающими магнитное поле. Направление вектора Н (рис. 2.1) для изотропных сред совпадает с вектором В и определяется касательной, проведенной в данной точке поля (точка А ) к силовой линии.

.

Рис. 2.1. Рис. 2.2. Рис. 2.3.

Напряженность связана с магнитной индукцией соотношением

В = μr Н (2.2)

Единица напряженности магнитного поля – ампер на метр [А/м].

Приведенные характеристики магнитного поля являются основными. Теперь рассмотрим производные характеристики

Магнитный поток Ф — поток магнитной индукции. На рис. 2.2 пока-зано однородное магнитное поле, пересекающее площадку S. Магнитный поток Ф через площадку S в однородном магнитном поле равен произве- дению нормальной составляющей вектора индукции Вп на площадь S:

Ф = Вп S = B S cos β (2.3)

Магнитное напряжение Uм на участке АВ (рис. 2.3, а) в однородном магнитном поле определяется как произведение проекции Hl вектора Н на отрезок АВ и длину этого отрезка l, единица магнитного напряжения -ампер (А)

Uм = Hl l (2.4)

В том случае, когда поле неоднородное или участок, вдоль которого определяется Uм не прямолинейный (рис. 2.3,б) то полное магнитное напряжение на участке AD:

Uм = Σ Hl Δl (2.5)

Магнитное напряжение вычисленное вдоль замкнутого контура, называют магнитодвижущей силой (МДС) или намагничи-вающей силой F. Опытным путем установлено, что

F = Σ Hl Δl = Σ I (2.6)

Намагничивающая сила вдоль контура равна полному току Σ I, прохо- дящему сквозь поверхность, ограниченную этим контуром. В этом заклю- чается смысл закона полного тока.

Adblock
detector