Читайте также:
|
Известно, что магнитное поле характеризуется величиной индукции B (Тл) и напряженностью Н (А/м), причем в любых средах и вакууме:
В = mm0 H, (8.18)
для вакуума значение m = 1.
Электрический ток, протекающий в проводнике, создает в пространстве (вокруг проводника) магнитное поле, при этом ток и возникающее магнитное поле представляют собой неотделимые друг от друга стороны единого электромагнитного процесса. Эта связь математически описывается законом полного тока
∫ Нcos a dl = S I к = I полн, (8.19)
согласно которому линейный интеграл напряженности магнитного поля вдоль замкнутого контура равен полному току, охватываемому этим контуром (со знаком ²+² берут токи, связанные правилом правоходового винта с выбранным направлением обхода интегрирования).
Если контур интегрирования проходит внутри соленоида с числом витков w и током I, то полный ток, равный произведению тока на число витков, называют намагничивающей (магнитодвижущей МДС) силой и обозначают буквой F м (размерность: ампер-витки, А):
F м = Iw. (8.20)
Принято говорить, что свойство тока возбуждать магнитное поле характеризуется магнитодвижущей силой F м. Другими словами, МДС F м, величиной Iw вызывает или возбуждает магнитное поле (магнитный поток) в пространстве, подобно тому, как ЭДС вызывает электрический ток в электрической цепи.
Закон полного тока для одного контура, но состоящего из нескольких участков магнитной цепи, можно записать в виде:
Iw = S Hili, (8.21)
где Iw- величина намагничивающей силы, создаваемой катушкой с током, А; li - длины участков магнитной цепи; Hi - напряженности магнитного поля на этих участках, А/м; S Hili - сумма магнитных напряжений, действующих на всех участках магнитной цепи, А.
Если контур обхода сцеплен с двумя катушками, имеющими противоположно направленные намагничивающие силы I 1 w 1 и I 2 w 2, то полный ток будет равен разности намагничивающих сил. Закон полного тока для такого контура запишется в виде:
∫ Нcos a dl = I полн = I 1 w 1 - I 2 w 2. (8.22)
Напряженность Н (А/м) и индукция В (Тл) магнитного поля, создаваемого бесконечным проводником с током (Рис. 8.1), с учетом закона полного тока рассчитываются
2p RН = I, (8.23)
Н = I /2p R, (8.24)
B = m0 H = m0 I /2p R, (8.25)
где I – сила тока, А; R – расстояние от проводника до точки наблюдения, м.
Особенность тороидальной катушки (рис. 8.1, г) со средней длиной l ср (по оси проводника): магнитное поле, возникающее при протекании тока I по w виткам, сосредоточено внутри ее объема и мало рассеивается в окружающее пространство.
С учетом закона полного тока (при условии малости сечения тороида) имеем
H = Iw / l ср, (8.26)
т.е. напряженность однородного магнитного поля тороида равна намагничивающей силе, приходящейся на единицу средней длины тороида.
Если провод катушки намотан на магнитный сердечник (магнитопровод), то магнитный поток и потокосцепление определяются:
Ф = ВS = mm0 HS = mm0 SIw / l ср, (8.27)
Y = w Ф = LI, (8.28)
где индуктивность катушки L равна
L = mm0 Sw 2/ l ср, Гн. (8.29)
Величина индуктивности L зависит от величины магнитной проницаемости m и квадрата числа витков катушки w 2.
В случае переменного тока величина индуктивности характеризует скорость изменения потокосцепления от тока:
L = dY/d I. (8.30)
Учитывая, что энергия W (Дж) магнитного поля, запасаемая в объеме сердечника катушки, равна
W = LI 2/2, (8.31)
получаем, что индуктивность определяет возможность запасания большей энергии магнитного поля при меньшем токе.
Дата добавления: 2015-07-17; просмотров: 90 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Индуктивность катушки. Самоиндукция | | | Общая характеристика магнитных материалов |