Любой феромагнитик можно представить в виде отдельных микроскопических областей- доменов, обладающих собственным магнитным моментом N0—S0. В отсутствие внешнего магнитного поля в целом материал не имеет магнитного момента, поскольку все домены расположены хаотично (рис. 4, а). Магнитная индукция равна нулю.
При внесении ферромагнетика в магнитное поле N — S домены поворачиваются в направлении поля. Чем сильнее поле, тем больше угол поворота и значение индукции В. В конце концов домены ориентируются вдоль поля и дальнейшее увеличение Н не ведет к увеличению индукции (рис. 4, б).
Ферромагнетик насыщается (В = В т). При уменьшении напряженности внешнего поля домены стремятся вернуться в исходное состояние, однако даже при Н = 0 индукция не равна нулю (В г) и материал обладает остаточной намагниченностью.
· Чтобы снять намагниченность (В = 0), необходимо приложить внешнее поле обратного направления. Полученная при этом напряженность поля называется коэрцитивной силой Нс.
· Поток вектора магнитной индукции Ф (магнитный поток) - одна из важнейших характеристик магнитного поля. Она представляет собой произведение магнитной индукции В на пронизываемую им площадь S:
Единица измерения магнитного потока Ф — вебер (Вб).
Из последнего выражения следует, что магнитную индукцию В можно определить как плотность магнитного потока Ф, т. е. число магнитных силовых линий, проходящих через поперечное сечение площадью S.
При протекании тока I по катушке с числом витков w количество магнитных силовых линий, а следовательно, и индукция В увеличиваются в w раз. Соответственно в w раз увеличивается и магнитный поток Ф (см.рис.3 в).Полный магнитный поток или потокосцепление
Рис 4.Структура феромагнитика:
а) при отсутствии магнитного поля
б) при внесении магнитного поля
Магнитодвижущая сила (МДС) или намагничивающая сила (н.с) -это произведение силы тока I на число витков w:
Магнитодвижущая сила измеряется в амперах(A).
Закон полного тока
Для расчета магнитных цепей необходимо установить связь напряженности магнитного поля H с намагничивающим током I. Связь эта определяется законом полного тока. Если напряженность магнитного поля, создаваемого катушкой с током I и числом витков w, для участков магнитной цепи равна соответственно то закон принимает вид
В общем случае закон полного тока можно сформулировать так: в замкнутом контуре магнитной цепи алгебраическая сумма намагничивающих сил равна сумме падений магнитных напряжений.
На рис.9,а приведена магнитная цепь электрического двигателя постоянного тока. На полюсах статора располагаются катушки с числом витков w. При протекании по ним тока I создается намагничивающая
сила Iw,которая создает магнитный поток Ф. Рабочий магнитный поток стремится замкнуться по пути наименьшего сопротивления: статор(3),полюс(1), полюсный наконечник(2),воздушный зазор(5),полюсный наконечник(2) и полюс(1).
В отличии от ЭЦ где ток существует только в проводниках, в МЦ магнитный поток может замыкаться по воздуху через рабочий зазор
Так как отношение к магнитной проницаемости железа к магнитной проницаемости воздуха сравнительно невелико, магнитная цепь способствует появлению также потоков рассеяния (утечек) (см.рис.9,а.).
Действительно, если ,то
т.е. сопротивление воздуха электрическому току в больше сопротивления воздуха магнитному потоку.
Потоки рассеяния снижают магнитный поток в рабочем зазоре и в конечном счете приводят к уменьшению КПД устройства, поскольку в механическую энергию превращается энергия, запасенная только в рабочем воздушном зазоре.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Какие принципы положены в основу работы электромагнитных устройств?
2.Что называется магнитной цепью?
3.Перечислите основные параметры магнитного поля?
4.Раскажите о свойствах и структуре ферромагнетиков?
5.Сформулируйте закон полного тока?
6. Может ли магнитный поток замыкаться по воздуху?