Корпусова и.Н.

Глава 7 магнитные цепи и электромагнитныеустройства

7.1. Назначение магнитных цепей. Основные величины, характеризующие магнитное поле

Магнитная цепь — это совокупность устройств, содержащих ферромагнитные тела, электромагнитные процессы в которых мо­гут быть описаны с помощью магнитодвижущей силы, магнитно­го потока и разности магнитных потенциалов. Магнитная цепь со­держит элементы (намагничивающая катушка, постоянный маг­нит), возбуждающие магнитный поток и магнитопроводы. Такие цепи предназначены для усиления электромеханического и ин­дукционного действия магнитного поля путем значительного уве­личения магнитного потока в результате намагничивания ферро­магнитных материалов током. Намагниченное тело создает добавоч­ное магнитное поле и тем самым увеличивает магнитное поле цепи. Для получения больших магнитных потоков на магнитную цепь по­мещается катушка, по которой проходит электрический ток.

Магнитные цепи играют важную роль в электрических маши­нах, трансформаторах, электромагнитных реле, электроизмеритель­ных приборах и других электротехнических устройствах, так как создают большие магнитные потоки при сравнительно малых токах в обмотках, необходимые для работы этих устройств. Применение замкнутых магнитных цепей или сердечников в электромагнитных устройствах позволяет уменьшить размеры и массу самих устройств.

Магнитная индукция В — векторная величина, определяющая силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со сто­роны магнитного поля. Единицей магнитной индукции является тесла (Тл).

Напряженность магнитного поля Н — векторная величина, ко­торая равна геометрической разности вектора магнитной индук­ции В, деленного на магнитную постоянную μ₀, и вектора намаг­ниченности М, А/м:

,

где μ_о = 4π ·10^-7 Гн/м; М — намагниченность, характеризующая магнитное состояние вещества, А/м.

Абсолютная магнитная проницаемость μ_a— величина, характе­ризующая магнитные свойства вещества. Для изотропных веществ магнитная проницаемость является скалярной величиной, равной отношению модуля магнитной индукции к модулю напряженнос­ти магнитного поля:

μ₀=B/H (7.1)

Относительная магнитная проницаемость μ_r— величина, рав­ная отношению абсолютной магнитной проницаемости μ_a к маг­нитной постоянной μ₀:

μ_r= μ_a / μ₀

Для воздуха μ_r = 1, так как μ_a = μ₀. Относительная магнитная проницаемость — величина безразмерная.

Магнитный поток Ф — поток вектора магнитной индукции сквозь некоторую поверхность S:

где dS — элемент поверхности S; α — угол между направлением вектора магнитной индукции и перпендикуляром к поверхности dS.

В случае когда вектор магнитной индукции перпендикулярен пронизываемой им поверхности S, т.е. угол α = 0,

(7.2)

Магнитный поток выражается в веберах (Вб) и является интег­ральной оценкой магнитного поля.

Магнитодвижущая сила (МДС) F— скалярная величина, рав­ная линейному интегралу напряженности магнитного поля вдоль рассматриваемого замкнутого контура l, охватывающего полный ток, который создает это поле:

_{где d1 — элемент контура интегрирования.}

Магнитодвижущая сила измеряется в амперах.