Операции над векторными величинами
Сложение двух векторов выполнить гораздо проще, чем сложение двух синусоид. Рассмотрим сложение э.д.с. двух последовательно включенных катушек. При сложении векторов используем правило параллелограмма. Результирующая э.д.с. представлена диагональю образованной фигуры. Длина полученного вектора соответствует величине суммарной э.д.с., суммарная э.д.с. имеет свой сдвиг по фазе.
а б
Рисунок 1.13 – Векторное сложение э.д.с. двух катушек (а) – схема соединения катушек, (б) – векторная диаграмма
Таким образом, любой вектор задается двумя величинами: длиной и углом поворота. Для удобства вычислений под длиной вектора понимают не амплитуду синусоидальной функции, а действующее значение (напряжения или тока). Угол показывает сдвиг фазы относительно начала координат.
Магнитные поля и их взаимодействие с электрическим током
Магнитное поле
Вокруг любого движущегося электрического заряда (в том числе вокруг проводника с током) возникает магнитное поле. Причина возникновения магнитного поля – движущийся электрический заряд!
Магнитное поле принято условно обозначать силовыми линиями. Силовая линия это – линия, соединяющая точки, в которых вектор напряженности магнитного поля направлен по касательной. Силовые линии всегда замкнуты, никогда не пересекаются и могут распространяться в любой среде. Силовые линии магнитного поля стремятся замыкаться в плоскости перпендикулярной направлению тока.
|
|
|
Магнитное поле всегда представлено биполем (имеет два полюса). Полюсами называются точки, из которых выходят (северный полюс N) и в которые приходят (южный полюс S) силовые линии.
Рисунок 2.1 – источники магнитного поля
Параметры магнитного поля
Напряженность магнитного поля физическая величина, характеризующая его способность оказывать силовое действие на помещенную в данную точку поля единицу магнетизма. (Напряженность магнитного поля величина векторная, характеризуется не только численным значением, но и направлением).
Величину напряженности магнитного поля в конкретной точке определяет закон Био – Савара – Лапласа. Для линейного проводника с током, когда силовые линии будут представлять собой окружности, напряженность в точке удаленной на расстояние R (радиус окружности) от проводника определяется как:
,
при этом, направление силовых линий определяется правилом буравчика (правоходового винта). При вращении винта по часовой стрелке (по направлению силовых линий поля) направление его линейного перемещения совпадает с направлением тока в проводнике.
|
|
|
В системе СИ единицей напряженности магнитного поля является Ампер деленное на метр [А/м].
Распространение магнитного поля в веществе, зависит от его свойств. Свойство вещества способствовать распространению силовых линий поля называется магнитной проницаемостью μ. Некий объем материала, помещенный в магнитное поле, будет не только проводить его через себя, но и усиливать или ослаблять. В зависимости от величины магнитной проницаемости все вещества делятся на три класса:
Диамагнетики – μ ≈ 1-0,00001<1 – при внесении в магнитное поле незначительно ослабляют его (к диамагнетикам относятся такие вещества как медь, золото…);
Парамагнетики – μ ≈ 1+0,00001>1 – незначительно усиливают магнитное поле (парамагнетики – алюминий, воздух…);
Ферромагнетики – μ >>1 – в сотни, тысячи раз усиливают магнитное поле (ферромагнетики – железо, сталь…, ферромагнетики, помещенные в магнитное поле, намагничиваются (приобретают собственное магнитное поле)).
Относительная магнитная проницаемость μ – величина безразмерная и показывает во сколько раз вещество усиливает или ослабляет магнитное поле относительно вакуума. Магнитная проницаемость вакуума принята за магнитную постоянную μ0 =4π·10-7 и имеет размерность Генри деленное на метр [Гн/м].
|
|
|
Произведение μ μ0 (иногда обозначается как μа) – называется абсолютной магнитной проницаемостью вещества.
Способность вещества усиливать или ослаблять магнитное поле при замещении вакуума этим веществом называется магнитной индукцией. Это силовая характеристика поля в точке среды. Единица измерения магнитной индукции Тесла [Тл].
B = μ μ0 H
Так при размещении в магнитное поле стального изделия все силовые линии будут стремиться сосредоточиться в нем (в стали) и магнитное поле будет усиливаться. Поэтому силовые магнитные линии, распространяющиеся в веществе, еще называют линиями магнитной индукции.
Для обозначения линий магнитной индукции, сосредоточенных и распространяющихся в ферромагнитном сердечнике (магнитопроводе), используют термин – магнитный поток. Если линии магнитной индукции пронизывают выделенный контур площадью s под прямым углом, то магнитный поток, ограниченный контуром будет определяться как произведение магнитной индукции на площадь контура (Рис. 2.2):
Ф= B · s .
а б
|
|
|
Рисунок 2.2 – понятие магнитного потока: определение магнитного потока (а), магнитный поток в замкнутом магнитопроводе (б)
Однако реальные магнитные поля чаще всего неравномерно в пространестве поэтому приведенная формула справедлива только для сердечников катушек, а например в металле формула будет иметь более сложный вид.
Единицей измерения магнитного потока является Вебер [Вб].
Дата добавления: 2019-08-30; просмотров: 208; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!