Раздел 2 Электромагнетизм

Тема 2.1 Магнитное поле

Общие сведения о магнитном поле. Основные свойства и характеристики магнитного поля. Силовое действие магнитного поля. Закон Ампера.

Магнитная индукция, магнитный поток, потокосцепление. Напряженность. Магнитная проницаемость : абсолютная и относительная. Индуктивность собственная, зависимость индуктивности катушки от различных факторов. Индуктивность взаимная и коэффициент магнитной связи.

Электромагнитные силы. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Правило левой руки. Силы, действующие на параллельные провода с токами. Тяговое усилие магнита. Энергия магнитного поля.

Ферромагнитные вещества и их намагничивание. Кривые намагничивания. Явление гистерезиса. Потери энергии при гистерезисе. Применение ферромагнитных материалов.

Тема 2.2 Магнитные цепи

Общие сведения о магнитных цепях, их классификация. Закон полного тока. Элементы магнитной цепи (источники магнитного поля, магнитопровод). Законы Ома и Кирхгофа для магнитной цепи. Магнитное сопротивление. Расчет неразветвленной магнитной цепи (прямая и обратная задача). Разветвленные магнитные цепи. Расчет симметричных и несимметричных магнитных цепей.

Методические указания к темам 2.1, 2.2

При изучении вопросов данной темы особое внимание следует уделить изучению физической сущности рассматриваемых процессов. Необходимо усвоить понятия магнитного потока, магнитной индукции, напряженности магнитного поля, магнитной проницаемости и единицы их измерения.

Следует обратить внимание на классификацию веществ по степени их реагирования на внешнее магнитное поле (парамагнетики, ферромагнетики и диамагнетики). Особое внимание нужно уделить ферромагнетикам, широко применяемым в магнитных цепях для проведения магнитного потока. Смысл применения ферромагнитных материалов станет понятнее, если задуматься над тем, как добиться создания в каком-либо аппарате большого магнитного потока и большой магнитной индукции, необходимых для работы электри­ческих машин и приборов. Если бы не было ферромагнитных материалов, все приборы и электрические машины имели бы очень большие размеры и вес.

При изучении кривых намагничивания ферромагнетиков нужно учитывать, что зависимость В=f(Н) является нелинейной. Магнитная проницаемость вещества  есть величина непостоянная, поэтому индуктивность катушки с ферромагнитным сердечником также непостоянная величина.

Необходимо обратить внимание на изучение закона полного тока, который при расчете магнитных цепей играет роль второго закона Кирхгофа. Этот закон справедлив для любой среды и для любого замкнутого контура. Рекомендуется при расчете магнитных цепей замкнутый контур совмещать с магнитной линией, так как в этом случае полная напряженность поля будет направлена по касательной и форма закона полного тока примет более простой вид.

Вопросы для самопроверки по темам 2.1, 2.2

1. Что называется магнитным полем?

2. Как графически изображается магнитное поле? Как определяется направление магнитных линий?

3. Что такое магнитная индукция и как она связана с магнитным потоком?

4. Что называется напряженностью магнитного поля?

5. Что такое магнитная проницаемость (абсолютная и относительная)?

6. В каких единицах измеряются магнитная индукция, напряженность магнитного поля и магнитный поток?

7. В чем заключается закон полного тока?

8. Как определить напряженность магнитного поля прямолинейного проводника с током?

9. Как определить напряженность и магнитную индукцию поля кольцевой и цилиндрической катушек?

10. Сформулируйте правило левой руки. Чему равна электромагнитная сила, действующая на прямолинейный провод с током в магнитном поле?

11. Каким образом взаимодействуют два параллельных проводника, по которым протекают токи?

12. Объясните процесс намагничивания ферромагнитных материалов.

13. Что такое остаточная индукция и задерживающая сила?

14. В чем заключается явление гистерезиса?

15. Какой характер имеет петля гистерезиса для магнитно-мягких и магнитно-твердых материалов?

16. Чему равно магнитное сопротивление участка цепи?

17. Укажите порядок расчета магнитной цепи, если заданы ее размеры и магнитный поток (или магнитная индукция).