ЭДС ИНДУКЦИИ В ЗАМКНУТОМ КОНТУРЕ.

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ.

 

Основные характеристики магнитного поля.

1.МагнитоДвижущая Сила – М.Д.С. (намагничивающая сила-Н.С.) – это свойство тока создавать магнитное поле.   

 

            

Вокруг прямолинейного проводника с током создается магнитное поле, направление силовых линий этого поля определяется по правилу «буравчика» или по правилу правой руки.

Правило «буравчика»:

Если острие буравчика направить по току, то вращение рукоятки будет указывать направление силовых линий магнитного поля.

Правило правой руки:

Если проводник с током охватить правой рукой так, чтобы большой палец указывал направление тока, то 4 пальца укажут направление силовых линий магнитного поля.

МДС прямолинейного проводника с током численно равна силе тока и измеряется в Амперах.

 

F_M=I[A] МДС прямолинейного проводника с током.

 

 

 

МДС катушки с током определяется как произведение силы тока на число витков катушки

 

  =Iw (Aмпер-витки)

 

Направление силовых линий магнитного поля катушки с током определяется по правилу правой руки: Катушку надо охватить правой рукой так, чтобы

четыре пальца указывали направление тока, а большой оттянутый палец покажет направление М.Д.С.  

или по правилу буравчика: если вращение рукоятки буравчика направить по току, то острие буравчика укажет направление силовых линий магнитного поля.

 

 

2.Доля МДС, приходящаяся на единицу длины силовой линии, называется напряжённостью магнитного поля. В однородной среде напряжённость магнитного поля не зависит от свойств среды.

 

                                         

ЗАКОН ПОЛНОГО ТОКА.

Полный ток - это алгебраическая сумма токов пронизывающих поверхность.

 

∑I=I₁-I₂+I₃ 

 

 

Закон полного тока:

МДС вдоль замкнутого контура, ограничивающего поверхность, равна полному току, пронизывающему эту поверхность.

 

-закон полного тока

 

3.Интенсивность магнитного поля в каждой его точке с учётом свойств среды называется магнитной индукцией. Это величина векторная.  Направление вектора магнитной индукции  определяется по силовому воздействию на проводник с током в магнитном поле.

B = μ_aH [Тл](Тесла)-магнитная индукция.

 – абсолютная магнитная проницаемость среды(Гн/м)(Генри/метр)

 

μ_a=μ·μ₀

 

μ₀=4p·10^-7[Гн/м] - магнитная постоянная, магнитная проницаемость вакуума.

 

μ – относительная магнитная проницаемость, она показывает во сколько раз магнитное поле в среде сильнее или слабее, чем в вакууме.

 

μ>>1 – ферромагнетики Fe, Co, Ni.

μ≥1 – парамагнетики.

μ<1 – диамагнетики.

 

                                                    ПАРАМАГНЕТИКИ.

N – μ =1,000013                           Pt – 1,0000253

Al – 1,000023                               O₂ – 1,000017

Воздух – 1,000038                      Эбонит – 1,000014

W – 1,0000175

                                                       ДИАМАГНЕТИКИ

 

H₂O – 0,999991                             Ag – 0,999981

H₂ – 0,899987                                Zn – 0,999991

Au – 0,999963                               стекло – 0,999987

Cu – 0,999912

 

4. Магнитный поток.

Произведение магнитной индукции на площадь, перпендикулярную силовым линиям магнитного поля называется МАГНИТНЫМ ПОТОКОМ.

 

                Ф = В*S (Bб)

 

 

                                                       

Магнитные свойства ферромагнетиков обусловлены свойствами элементарных частиц. Вращение электронов вокруг ядер атомов создаёт магнитное поле, которое называется магнитным диполем. Вращение электронов вокруг своей оси создает магнитный спин. Складываясь, эти поля, создают элементарный магнитный момент атома.

В ферромагнетиках существуют области, в которых преобладает (доминирует) какое-то определенное направление элементарных моментов атомов - эти области называются доменами. При внесении ферромагнетика в магнитное поле начинается процесс намагничивания ферромагнетика, элементарные магнитные моменты атомов постепенно ориентируются вдоль внешнего магнитного поля. Намагничивание заканчивается, когда все элементарные моменты атомов будут иметь одно направление, это состояние ферромагнетика называется магнитным насыщением, ему соответствует на графике точка с координатами: .Кривая, по которой проходит процесс намагничивания, называется кривой первоначального намагничивания или основной кривой намагничивания.

 

 

Процесс размагничивания ферромагнетика происходит с запаздыванием

Н  – коэрцитивная сила (задерживающая), в этой точке ферромагнетик полностью размагничен.

В  – остаточная магнитная индукция, в этой точке внешнее магнитное поле отсутствует, но ферромагнетик сохраняет состояние намагниченности.

Кривая, получаемая при циклическом перемагничивании, называется петлёй гистерезиса (запаздывания).

Площадь петли гистерезиса пропорциональна энергии, идущей на перемагничивание ферромагнетика. Магнитомягкие ферромагнетики, имеющие узкую петлю гистерезиса, используют для изготовления магнитопроводов электрических машин и аппаратов.

Магнитотвёрдые ферромагнетики – для изготовления постоянных магнитов.

 

МАГНИТНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ.

По аналогии с электрическим полем магнитное напряжение можно определить по формуле:  

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИЛА.

 

На проводник с током в магнитном поле действует электромагнитная сила (сила Ампера).

Направление силы определяется по правилу левой руки.

                              Величина силы определяется по формуле:

F= IBl sin α [H],

Где: I- ток ;

    B- магнитная индукция;

    lsin - активная длина проводника.

Определим силу, действующую на каждый электрон:

=eB , т.е. сила, действующая на электрон, зависит от магнитной индукции и скорости движения электрона.

Итак: на проводник с током в магнитном поле действует сила, следовательно, проводник будет двигаться, а это значит, будет совершаться работа:

 

 

Работа электромагнитных сил пропорциональна силе тока и пересечённому магнитному потоку.

               Вихревые токи, и способы их уменьшения.

 

 

МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ.

1.Они бывают однородные и неоднородные.

2.Разветвлённые и неразветвлённые.

 

 

                                                      

                 однородная                  неоднородная

                                   неразветвленная        

Однородная – путь, по которому замыкается магнитный поток, выполнен из одного материала и имеет одинаковые размеры (сечение).

В неразветвлённой магнитной цепи, магнитный поток везде одинаковый.

 

 

 

Разветвленная симметричная         Разветвленная несимметричная

Симметричная – если левая и правая части магнитопровода одинаковы и МДС левой и правой части равны. По аналогии с электрической цепью: U_M = H·l= Ф·R_M

-магнитное сопротивление.

 Магнитный поток прямо пропорционален магнитному напряжению и обратно                           пропорционален магнитному сопротивлению.

 

 

                                   

РАСЧЁТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ.

ПРЯМАЯ ЗАДАЧА.

1. Разбиваем магнитную цепь на однородные участки.

2. Находим длину средней силовой линии на каждом участке магнитной цепи.

3. Считая магнитный поток одинаковым на всех участках, определяем магнитную индукцию на каждом однородном участке.

4. По кривым первоначального намагничивания находим соответствующую напряжённость магнитного поля.

-напряженность магнитного поля в воздушном зазоре.

Находим МДС:

 

                            ЭДС электромагнитной индукции.

Если проводник перемещается в магнитном поле, пересекая силовые линии, в нём наводится ЭДС электромагнитной индукции. Направление ЭДС электромагнитной индукции определяем по правилу правой руки: силовые линии должны входить в ладонь, большой палец должен указывать направление скорости, четыре пальца укажут направление ЭДС электромагнитной индукции.

                                                                                

Величина ЭДС электромагнитной индукции определяется по формуле:

      , где:

B –магнитная индукция ;

l –длина проводника ;

- скорость движения проводника ;

- угол между В и .

, т.е. ЭДС электромагнитной индукции в проводнике пропорциональна скорости пересечения магнитного потока.

 

ЭДС ИНДУКЦИИ В ЗАМКНУТОМ КОНТУРЕ.

Рассмотрим движение замкнутого контура в неоднородном магнитном поле:

 

                                                                                                      

ЭДС, наведённая в контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего этот контур.

ПРАВИЛО ЛЕНЦА.

Направление ЭДС, наведённой в контуре всегда таково, что созданный ею ток препятствует причине появления ЭДС.

 

ПОНЯТИЕ ИНДУКТИВНОСТИ.

Отношение потокосцепления катушки индуктивности (контура) к току катушки (контура) есть величина постоянная, называется она индуктивностью.

(Генри)-индуктивность катушки.

Индуктивность катушки зависит от квадрата числа витков, от длины сердечника, площади поперечного сечения сердечника и абсолютной магнитной проницаемости сердечника.

 

ПОНЯТИЕ ЭДС САМОИНДУКЦИИ.

Если по катушке протекает изменяющийся ток, магнитный поток, созданный этим током и пронизывающий катушку тоже будет изменяться, а это вызовет появление ЭДС, которая называется ЭДС самоиндукции.

Таким образом ЭДС самоиндукции зависит от скорости изменения тока в катушке.

            

ВЗАИМНАЯ ИНДУКЦИЯ. ПОНЯТИЯ ВЗАИМНОЙ ИНДУКТИВНОСТИ.

Два контура называются индуктивно связанными , если магнитный поток создаваемый одним контуром пронизывает витки другого контура. ЭДС взаимной индукции –

= ­­– ;     

Взаимная индуктивность – М= , где:

k - коэффициент взаимосвязи катушек, который зависит от взаимного расположения катушек и среды в которой они находятся,

 индуктивность первой катушки,

 индуктивность второй катушки.

 

---

Дата добавления: 2022-12-03; просмотров: 48; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!