Эта формула похожа на формулу для кинетической энергии тела. Индукция сравнима с массой тела, а ток сравним со скоростью тела. Магнитная энергия пропорциональна квадрату тока, так же как кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости.
Тема 9. Магнитное поле. Расчет магнитных цепей постоянного тока
Добрый вечер. В предыдущей статье я рассказал об основной характеристике магнитного поля – магнитной индукции, но приведенные расчетные формулы соответствуют магнитному к полю в вакууме. Что на практике встречается довольно редко. Когда проводники с током находятся в какой-либо среде, даже в воздухе, магнитное создаваемое ими поле претерпевает некоторые, и порой значительные, изменения. Каковы изменения в этой области? с магнитным о поле и от чего оно зависит, я расскажу в этой статье.
По этой ссылке вы можете получить DIY KIT для сборки радиоэлектронного устройства.
Как связана индукция и напряженность магнитного поля?
Магнит — это вещество, которое находится под воздействием магнитного поля (или, как это называют физики, приобретает магнитную силу). магнитный Почти все вещества являются магнитами. Намагниченность веществ обусловлена тем, что вещества имеют свои собственные микроскопические магнитные поля, магнитные поля, которые генерируются электронами на их орбитах. Если нет внешнего магнитное поле отсутствует, микроскопическое поля расположены беспорядочно, но когда они подвергаются воздействию внешней силы магнитного поля они правильно выровнены.
Чтобы охарактеризовать намагниченность различных веществ, мы используем так называемый вектором намагниченности J .
Под влиянием внешних магнитного поля с магнитной индукции B0, магнетит становится намагниченным и производит магнитное поле с магнитной с индукцией B’. Следовательно, полная индукция B состоит из двух членов
Здесь возникает проблема вычисления магнитной индукции намагниченного вещества B’, и для решения этой задачи необходимо подсчитать электронные микротоки всего вещества, что практически нереально.
Альтернативой этому решению является введение вспомогательных параметров, т.е. напряженность магнитного поля Н и магнитная Чувствительность x. Чувствительность связана с магнитную индукции B и намагниченности вещества J с помощью следующего выражения.
где В – магнитная индукция,
μ0 – магнитная постоянная, μ0 = 4π*10-7 Гн/м.
В то же время вектор намагниченности J, связанный с с напряженность магнитного поля B параметр, характеризующий магнитные свойства материи и выражается как магнитной восприимчивостью χ
где J — вектор намагниченности вещества,
μr – относительная магнитная проницаемость вещества.
Однако наиболее распространенным типом характеристики является магнитных свойства веществ, относительные магнитную проницаемость μr.
Таким образом, отношения между напряженностью и магнитной индукция имеет следующий вид
где μ0 – магнитная Постоянная, μ0 = 4π*10-7 Гн/м,
μr – относительная магнитная проницаемость вещества.
Поскольку намагниченность вакуума равна нулю (J = 0), то напряженность магнитного поля в вакууме она равна
Из этого можно вывести следующее выражение напряженности для магнитного поля, которую дает прямой провод с током в
где I — ток, протекающий через провод,
b — расстояние от центра провода до точки, где напряженность магнитного поля.
Как видно из этого выражения, единица измерения напряженности амперы на метр (А/м) или перв.д (Е)
Таким образом, магнитная индукция В и напряженность H обозначает основной магнитного поля, а магнитная проницаемость μ r – магнитной характеристика вещества.
Магнитное напряжение.
По аналогии с электрическим напряжением, понятие Ампер на метр ( A/m ) или Эрстед ( E ) H используется при расчете магнитных поля, концепция магнитного Магнитный потенциал между двумя точками a и b однородного тела — это напряжение U m. магнитного поля, на одной линии (рис. 2,a) выражается магнитным потенциалом между двумя точками a и b магнитной (рис. 2,а) выражается произведением напряженности поля и расстояние между этими точками: Если в однородном поле две точки a и b не лежат на одной прямой, но имеют расстояние L магнитной линии (рис. 2,b), сначала рассчитывается напряженность H, тогда продольный наклон вектора равен напряженности вдоль отрезка, т.е. HL = H cosa, где a — угол между векторами H и HL. Магнитный потенциалНеоднородный магнитном поле магнитное Напряжение между двумя точками a и b равно сумме элементарных напряжений HLdL в элементарных сегментах dL вдоль выбранного расстояния между этими точками (рис. 2, c):
Магнитное напряжение Um может зависеть от выбранного расстояния между начальной точкой и точкой назначения. Магнитный потенциал измеряется в амперах в системе СИ:
Магнитный потенциал вдоль любого замкнутого пути (контура) является МП вдоль этого контура. Таким образом, MF можно определить как сумму элементарных магнитных Напряжения HLdL по замкнутому пути: где знак обозначает суммирование (интегрирование) по замкнутому пути элементарных напряжений HLdL.
Эта формула похожа на формулу для кинетической энергии тела. Индукция сравнима с массой тела, а ток сравним со скоростью тела. Магнитная энергия пропорциональна квадрату тока, так же как кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости.
Вектор напряженности магнитного поля
Для описания магнитного поля Двумя наиболее важными характеристиками являются индуктивность B →. и напряженность H →. Эти величины связаны друг с другом. Рассмотрим, что такое напряженность магнитного поля, что это значит, каков физический смысл этой величины.
Напряженность магнитного поля — векторная физическая величина, в общем случае равная разности векторов индукции магнитного поля B → и намагниченность P m → .
Мощность обозначается буквой H →. Единица измерения напряженности магнитного поля в системе СИ — амперы на метр (Am p e r m e t r ).
Формула напряженности магнитного поля:
H → = 1 μ 0 B → — P m → .
Здесь коэффициент μ 0 — магнитная является константой. μ 0 = 1, 25663706 N A 2 .
Физический смысл напряженности магнитного поля
Индукция магнитного поля — Силовые характеристики. Индукция определяет силу, с которой магнитное Поле действует на заряд, движущийся с определенной скоростью в поле.
Напряженность поля характеризует плотность линий силы (линии магнитной индукции).
Физический смысл напряженности магнитного поля
В вакууме или в отсутствии намагничивающей среды (например, воздуха) напряженность магнитного поля совпадает с магнитной Индукция к точности коэффициента μ 0 .
В намагничиваемых носителях (магнитных) напряженность имеет значение «внешний поля». Он совпадает с вектором магнитной индукции, что имело бы место при отсутствии магнетита.
Циркуляция вектора напряженности магнитного поля
Существует теорема о циркуляции. магнитного поля. Это одна из фундаментальных теорем электродинамики, сформулированная Анри Ампером. Ее также Иногда его называют теоремой или законом Ампера. Теорема о циркуляции магнитного поля — Своего рода аналогия с теоремой Гаусса о циркуляции вектора. напряженности электрического поля.
Теорема о циркуляции магнитного поля
Циркуляция вектора напряженности магнитного поля в замкнутой цепи равен алгебраической сумме линейных токов в цепи, в которой рассматривается циркуляция.
Определите циркуляцию вектора напряженности для замкнутого контура L .
I 1 = 5 A, I 2 = 2 A, I 3 = 10 A, I 4 = 1 A .
Теорема о циркуляции утверждает, что
Рассматриваемый контур состоит из потоков I 1, I 2, I 3 .
Подставим значения, указанные на рисунке, для направлений потоков и рассчитаем трафик:
∮ H → d r → = ∑ I m = 5 A 12 A + 10 A = 13 A .
Магнитное поле — это вихревое поле, которое не является динамическим. Вектор циркуляции напряженности как правило, не равна нулю.
согласуется (с точностью до одного фактора) с вектором магнитной Для системы СГС этот коэффициент равен 1, а для системы единиц СИ — μ0.
Магнитные линии и магнитный поток
Следующие значения найдены экспериментально вокруг магнита. магнитные силовые линии. Эти магнитные линии создают так называемое магнитное поле .
Как видно из рисунка, концентрация магнитных силовых линий по краям магнита гораздо выше, чем в центре магнита. Это показывает, что что магнитное Поле наиболее сильно именно по краям магнита, а в центре магнита оно практически равно нулю. Направление магнитных Направление линий поля — с севера на юг.
Ошибочно считать, что магнитные Силовые линии начинаются на северном полюсе и заканчиваются на южном. Это не так. Магнитные линии — они замкнуты и непрерывны. В магните это будет выглядеть следующим образом так.
При сближении двух противоположных полюсов возникает магнитное притяжение
При сближении с одноименными полюсами они отталкиваются друг от друга.
Итак, Важны следующие свойства магнитных силовых линий.
- Магнитные линии не поддаются гравитации.
- Никогда не пересекаются между собой.
- Всегда образуют замкнутые петли.
- Имеют определенное направление с севера на юг.
- Чем больше концентрация силовых линий, тем сильнее магнитное поле.
- Слабая концентрация силовых линий указывает на слабое магнитное поле.
Магнитные силовые линии, которые образуются магнитное поле, называют также магнитным потоком .
Итак, Давайте посмотрим на два рисунка и ответим на вопрос, где находится плотность потока магнитного плотность потока выше? На рисунке «a» или на рисунке «b»?
На рисунке «а» мы видим, что здесь всего несколько линий электропередач. магнитных а на рисунке «b» их концентрация значительно выше. Из этого можно сделать вывод, что плотность потока магнитного потока на рисунке «b» выше, чем на рисунке «a».
В физике формула магнитного поток записывается следующим образом
Ф – магнитный поток, Вебер
В – плотность магнитного потока, Тесла
a — угол между перпендикуляром n (обычно называемым нормалью) и плоскостью S, в градусах.
S — это плоскость, через которую магнитный поток, м2
Что же такое 1 Вебер; А Вебер это магнитный Поток, создаваемый полем индукции 1 Тесла на площади 1 м2 перпендикулярно направлению магнитного поля.
Определение вектора напряженности магнитного поля
Вектором напряженности магнитного поля называется вектором, равным:
Готовые работы на аналогичную тему
- Курсовая работа Вектор напряженности магнитного поля 430 руб.
- Реферат Вектор напряженности магнитного поля 250 руб.
- Контрольная работа Вектор напряженности магнитного поля 250 руб.
Получите готовое задание или консультацию эксперта для вашего учебного проекта Узнайте стоимость Интенсивность магнитного поля не является чисто педальной величиной, так Он содержит вектор $\overrightarrow,\ который является характеристикой намагниченности среды. По своему значению $\overrightarrow$ является вспомогательным вектором и играет роль, аналогичную роли вектора электрического смещения $\overrightarrow$ в электричестве.
Напряженность магнитного поля
Формула напряженности
Вы когда-нибудь слышали о такое выражение: “напряженность между ними растет и растет. Так что, по сути. напряженность — Это нечто невидимое, своего рода ограничивающая сила, энергия. Здесь почти то же самое. Напряжение магнитного поля также часто называют силой магнитного поля. Напряженность магнитного поля она напрямую связана с плотностью магнитного поток и выражается следующей формулой
H – напряженность магнитного поля, Ампер/метр
B – плотность магнитного потока, Тесла
μ0 – магнитная Константа = 4π × 10-7 Генри/метр или, выражаясь человеческим языком, 1,2566 × 10-6 Генри/метр.
Читайте такжеТорможение двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением: динамическое (реостатное торможение) с независимым возбуждением и самовозбуждением и торможение с противовключением. Торможение
Этот тип работает только при наличии воздуха или зазора между катушками. Более крутой тип — это вот так.
m — коэффициент. магнитная проницаемость.
Она варьируется от материала к материалу.
Напряженность магнитного поля проводника с током
Итак, У нас есть проводник с протекающим по нему током.
Рассчитать напряженность магнитного поля на некотором расстоянии от проводника, предполагая, что проводник находится в воздушном пространстве или в вакууме, достаточно воспользоваться формулой
H – напряженность магнитного поля, Ампер/метр
I — ток, протекающий через проводник, амперы
r — расстояние от точки измерения напряженность, метр
