Векторът на силата на магнитното поле и връзката му с векторите на индукция и намагнитване.Магнитна възприемчивост и магнитна пропускливост на материята

Капацитивен елемент

Пример за капацитивен елемент е плосък кондензатор - две успоредни плочи, разположени на малко разстояние една от друга.

Напрежение, приложено към капацитивния елемент:

Тогава токът в капацитивния елемент:

ic \u003d Imsin (ωt + 900), I m \u003d U m / X c, където X c \u003d 1 / (ω⋅C) е капацитивното съпротивление, измерва се в ома и зависи от честотата.

1. Токът в капацитивния елемент е с фаза преди напрежението, приложено към него, с 900.

2. Капацитивният елемент осигурява синусоидално (променливо) съпротивление на тока, чийто модул X c е обратно пропорционален на честотата.

3. Законът на Ом е изпълнен както за амплитудните стойности на тока, така и за напрежението: \u003d Xc ⋅Im,

а за ефективните стойности: Um \u003d XС IС.

Моментална мощност:

p \u003d U⋅I sin2ωt.

Моментната мощност на капацитивния елемент има само променливата компонента U⋅I⋅sin2ωt, променяща се с двойна честота (2ω).

Силата периодично се променя в знак - след това положителен, след това отрицателен. Това означава, че през една четвърт от периодите, когато p\u003e 0, енергията се съхранява в капацитивния елемент (под формата на енергия електрическо поле), а през останалите тримесечни периоди, когато п< 0 , энергия возвращается в электрическую цепь.

Изчисляване на неразклонена електрическа верига синусоидален ток.

Мощност в линейни вериги на синусоидален ток

В линейните вериги на синусоидален ток има три вида мощност:

Активен;

Реактивен;

Активна мощност Е силата на необратимо преобразуване на електрическата енергия в други видове енергия в резистивни елементи на веригата. В източниците на електрическа енергия активната мощност P се изчислява по формулата: P \u003d U ⋅ I ⋅ cos φ, където φ е фазовият ъгъл между тока и напрежението.

В резистивните елементи активната мощност също се определя по формулата: P \u003d I2⋅R.

Лекция 4. Анализ и изчисление на магнитни полета

Магнитно поле и неговите характеристики.

Когато електрически ток преминава през проводник, около него се образува магнитно поле. Той притежава енергия, която се проявява под формата на електромагнитни сили, действащи върху движещи се електрически заряди, т.е. електричество... Магнитно поле се формира само около движещи се електрически заряди и ефектът му се простира само върху движещи се заряди. Магнитното и електрическото поле са неразделни и образуват едно електромагнитно поле. Всяка промяна в електрическото поле води до появата на магнитно поле и, обратно, всяка промяна в магнитното поле е придружена от появата на електрическо поле.

Основните характеристики на магнитното поле са магнитна индукция, магнитен поток, магнитна пропускливост, сила на магнитното поле.

Магнитна индукция.

Интензивността на магнитното поле, т.е. способността му да изпълнява работа, се определя от нареченото количество магнитна индукция Б. Колкото по-силно е магнитното поле, толкова по-голяма индукция има то. Тези. магнитна индукция е силовата характеристика на магнитното поле. INможе да се характеризира с плътността на магнитните силови линии, тоест броят на силовите линии, преминаващи през единица площ, разположена перпендикулярно на магнитното поле. Разграничаване на хомогенни и неравномерни магнитни полета. В еднородно магнитно поле има магнитната индукция във всяка точка на полето същата стойност и посока. Полето във въздушната междина между противоположните полюси на магнит или електромагнит може да се счита за еднородно. Измервателна единица за магнитна индукция - тесла (Т); 1 T \u003d 1 Wb / m 2.

Магнитен поток или потокът на вектора на магнитната индукция през площта S се нарича стойност

където Ф - магнитен поток, Wb;

В - магнитна индукция, Т;

S - равна площ, m 2;

α - ъгъл между посоката на нормалата н към мястото и посоката на индукция IN;

Bn - векторна проекция IN към нормалното н.

SI единица на магнитния поток - weber (Wb), има измерение B * s (волт секунда). Измервателна единица за магнитна индукция - тесла (Т); 1 T \u003d 1 Wb / m 2.

Магнитна пропускливост - физическо количествохарактеризиращи магнитните свойства на дадено вещество. Магнитна пропускливост показва колко пъти абсолютна магнитна пропускливост от този материал повече магнитна константа. Числово равно на съотношението абсолютна пропускливост μ a да се магнитна константа μ 0 (μ \u003d μ a / μ 0).

Промяната в силата на взаимодействие между проводниците с ток се дължи на промяна в интензитета на магнитното поле, причинено от размера, формата на проводниците, както и от магнитните свойства на веществото между проводниците.

В зависимост от свойствата на средата стойността на μ може да бъде по-голяма, отколкото във вакуум (μ\u003e 1) или по-малка (μ<1). Магнитная проницаемость воздуха и большинства веществ, за исключением ферромагнитных материалов, близка к единице, поэтому для них μ а ≈ μ 0 = 4л 10 -7 Г/м.

Сила на магнитното поле ... Векторна величина, която е количествена характеристика на магнитното поле. Напрежение Н не зависи от магнитните свойства на средата. Магнитната индукция и напрежението са свързани

H \u003d B / m a \u003d B / (mm около)

Следователно в среда с постоянна магнитна пропускливост индукцията на магнитното поле е пропорционална на силата му. Силата на магнитното поле се измерва в ампер на метър (A / m).

Магнитното поле на проводник с ток.

Когато токът преминава през прав проводник, около него възниква магнитно поле. Магнитните силови линии на това поле са разположени в концентрични кръгове, в центъра на които има проводник с ток. Посоката на магнитното поле около проводника с ток винаги е в строго съответствие с посоката на тока, преминаващ през проводника. Посоката на линиите на магнитното поле може да се определи чрез правилото на кардана. Той е формулиран по следния начин. Ако движението на кардана напред се комбинира с посоката на тока в проводника, тогава посоката на въртене на дръжката му ще посочи посоката на линиите на магнитното поле около проводника. Например, ако токът преминава през проводник в посока далеч от нас отвъд равнината, тогава възникващото около този проводник магнитно поле е насочено по посока на часовниковата стрелка. Ако токът тече през проводника към нас, тогава магнитното поле около проводника е насочено обратно на часовниковата стрелка. Колкото по-голям е токът, преминаващ през проводника, толкова по-силно е магнитното поле, възникващо около него. Когато посоката на тока се промени, магнитното поле също променя посоката си.

Електромагнитна индукция - това е явлението на възникване на ток в затворен проводник, когато през него преминава магнитен поток.

Закон за електромагнитната индукция (закон на М. Фарадей)

Електродвижещата сила, индуцирана в проводящ контур, е равна на скоростта на изменение на магнитния поток, свързан с този контур.

В бобина, която има н завъртания, общата ЕМП зависи от броя на завъртанията n:

Посоката на ЕМП се определя от правило на дясната ръка: дясната ръка е разположена така, че магнитните линии да навлизат в дланта, палецът, огънат под прав ъгъл, е подравнен с посоката на скоростта; тогава разширените четири пръста ще покажат посоката на ЕМП.

Правилото на Ленц

Индукционният ток, възникващ в затворена верига с неговото магнитно поле, противодейства на промяната в магнитния поток, от който той се причинява.

Магнитни вериги

При изчисляване на постоянни магнити, електромагнити, трансформатори, електрически автомобили, релета, магнитни усилватели, електрически измервателни и други устройства използват концепцията магнитна верига .

Извикват се вещества, които могат да се магнетизират магнити. Срок магнитнисе отнася за всички вещества при разглеждане на техните магнитни свойства.

Вещества, за които магнитна пропускливост по-малко от една µ<1, называются диамагнитни или диамагнитни (бисмут, вода, водород, мед, стъкло), вещества с µ\u003e 1 - парамагнитни илипарамагнетици (кислород, платина, волфрам, алуминий) и вещества, за които µ \u003e\u003e 1 - феромагнетици (желязо, кобалт, чугун, никел).

При диамагнетиците, както и при парамагнетиците, зависимостта B (H) (кривата на намагнитване) е линейна, единствената разлика е в наклона на графиката.

Кривата на намагнитване показва връзката между магнитната индукция и силата на магнитното поле. За феромагнетиците тази връзка по същество е нелинейна. Индукцията на полето в магнетизиран феромагнетик първо се увеличава бързо с увеличаване на силата на външното магнитно поле. Тогава растежът на индукцията на полето се забавя.

Магнитна верига наречена последователност от магнити, през която преминава магнитният поток.

При изчисляване магнитни вериги използва се почти пълна формална аналогия с електрическите вериги.

Подобен математически апарат също съдържа законът на Ом , правилата на Кирххоф и други термини и модели.

Магнитната верига и придружаващият я математически апарат се използват за изчисляване на трансформатори, електрически машини, магнитни усилватели и др.

Ако магнитният поток се възбужда в магнитна верига от постоянни магнити, тогава такава верига се нарича поляризирана.

Магнитна верига без постоянни магнити се нарича неутрална. Магнитният поток в него се възбужда от тока, протичащ в намотките, покриващ част или цялата.

В зависимост от естеството на възбудителния ток се разграничава магнитна верига с постоянен, променлив и импулсен магнитен поток.

Магнитни вериги при постоянни потоци

За участък от магнитна верига

Ф \u003d BS,

където Ф - магнитен поток, Wb;

В - магнитна индукция, Т;

S е напречно сечение на парцел m 2.

Магнитно спадане на напрежението на участъка на магнитната верига с дължина л равна на произведението на магнитния поток и магнитното съпротивление R M на участъка

U M \u003d H л\u003d FR M,

където Н е силата на магнитното поле, A;

л - средна дължина на участъка, m;

R M е магнитното съпротивление на мястото, 1 / H.

Нанесете магнитно съпротивление

R M \u003d л/ (µ r µ 0 S),

където µ r е относителната магнитна пропускливост на материала на площта;

µ 0 \u003d 4π 10 -7 - магнитна константа, H / m.

Пример... Определете магнитното съпротивление на дължината на участъка на веригата л\u003d 0,1 m и сечение S \u003d 0,01 m 2, ако µ r \u003d 5000.

1 / Mr.

Магнитомотивна сила (MDS)

където F е магнитомотивната сила, A

I е токът в намотката, A;

w е броят на завъртанията на намотката.

Законът на Ом за магнитна верига

Магнитният поток за участък от веригата е право пропорционален на магнитното напрежение в този участък.

Ф \u003d U m / R m

Първият закон на Кирххоф за магнитна верига

Алгебричната сума на магнитните потоци в блока на магнитната верига е равна на нула

.

Вторият закон на Кирхоф за магнитна верига

Алгебричната сума на падането на магнитното напрежение по затворен контур е равна на алгебричната сума MDS действащи във веригата

.

Лекция 5. Електрически машини и електромагнитни устройства

Електрическа кола - електромагнитно устройство, състоящо се от статор и ротор и преобразуващо механичната енергия в електрическа енергия (генератори) или електрическата енергия в механична енергия (електрически двигатели).

Принципът на работа на електрическите машини се основава на законите на електромагнитната индукция, Ампера и явлението на въртящо се магнитно поле.

Съгласно закона за електромагнитната индукция, открит от М. Фарадей през 1831 г., EMF E се индуцира в проводник, поставен в магнитно поле и движещ се спрямо него със скорост V, чиято посока се определя от правилото на кардана или правилото на дясната ръка.

Според закона на Ампер върху проводник с ток I действа сила, поставена в магнитно поле, чиято посока се определя от правилото на кардана или правилото на лявата ръка.

Автомобили постоянен ток

Машината за постоянен ток има три основни части: индуктор, котва и колектор.

Индуктор - неподвижната външна част на машината, предназначена за създаване на магнитен поток F. Индукторът е кух стоманен цилиндър, към който отвътре са прикрепени стълбове - електромагнити, захранвани от постоянен ток.

Котва - въртяща се вътрешност на машината. Състои се от стоманена цилиндрична сърцевина и намотка от изолирана медна жица, в която при преминаване от магнитен поток Ф се създава ЕРС. и т.н. Д. На същия вал с арматурата е фиксиран колектор, чиято цел е механичното коригиране на синусоидални променливи. и т.н. (създадени в проводниците на въртящата се намотка на котвата) в константа на напрежение по величина и посока, подавана към външната верига с помощта на четки, приложени към колектора.

Колекционер е най-сложната част от DC машина. Във всеки участък от намотката на котвата се създава променлива синусоидална е. и т.н. Благодарение на колектора e. и т.н. машина E, отстранена във външната верига чрез четките, е постоянна по величина и посока.

Д. г. С. DC машина е пропорционална на магнитния поток на индуктора и скоростта на въртене на котвата.

Видове машини с постоянен ток според възбудителната верига

Възбудителната верига е силовата верига за намотката на индуктора. Възбудителната верига определя основните свойства и характеристики на машината.

Според схемата на възбуждане машините с постоянен ток се разделят на машини с независимо вълнение и самовъзбуждащи се машини .

В колата с независимо вълнение индуктивната намотка се захранва от външен източник на постоянен ток. Верига с независимо възбуждане (с електрически несвързани вериги на котвата и индуктора) се използва относително рядко. Обикновено при машини с постоянен ток, както генератори, така и двигатели, веригата на котвата и индуктора са електрически свързани. В този случай генераторите се самовъзбуждат: намотката на индуктора се захранва от тока на котвата на същата машина.

В зависимост от веригата, по която намотките на котвата и индуктора са електрически свързани, те разграничават три вида DC машини, като в генератора и в моторния режим значително различни характеристики и съответно различни области на приложение: машини с паралелно възбуждане (шунт); машини с последователно възбуждане (серия) и машини с смесено вълнение (съединение).

IN машина за паралелно възбуждане възбуждащата намотка е свързана паралелно с котвата (по отношение на външната верига) и в машината последователно възбуждане - последователно. Машина със смесено възбуждане има паралелни и последователни полеви намотки и обикновено основната намотка е успоредна.

Самовъзбуждане в DC генератори, базирани на използването на явлението хистерезис в стоманата на полюсите на индуктора.

Независима възбудителна верига

Паралелна възбудителна верига

Верига на последователно възбуждане

Механични характеристики на машини с постоянен ток

Възбуден двигател от серия

Двигател с паралелно възбуждане

Двигател със смесено възбуждане

Приложения на DC машини

Въпреки че съвременната електрификация се извършва главно с трифазен променлив ток, постояннотоковите машини, особено в двигателен режим, имат доста широко приложение.

Генераторите най-често се използват в моторно-генераторни преобразувателни инсталации за получаване на постоянен ток от променлив ток с цел захранване на двигатели с постоянен ток и за други нужди в заводски и лабораторни условия.

Генераторите се използват и на дизелови локомотиви на магистрални железници, на кораби, за електрическо заваряване с постоянен ток, за осветление на влакове, като възбудители за синхронни машини и др.

Малките генератори с ниско напрежение (6-12 и 28 волта) се използват широко за осветление и зареждане на батерии на самолети и автомобили от всякакъв тип.

В редица случаи за специални нужди постояннотокови магнити с много ниска мощност се използват като тахогенератори (за измерване на скоростта на въртене на машините), като индуктор за изпитване на изолация, в запалителни машини във взривни вещества и др.

Двигателите с постоянен ток имат добри характеристики, имат лесен контрол на скоростта в широк диапазон, но в сравнение с двигателите променлив ток също имат сериозни недостатъци: необходимостта от източник на постоянен ток, сложността на дизайна и по-високата цена, необходимостта от постоянен надзор поради наличието на колектор.

Двигателите с последователно възбуждане са по-широко използвани от шунтиращите двигатели. Двигателят с последователно възбуждане е основният тип тягов двигател. Той има голям начален въртящ момент (пропорционален на квадрата на ампеража). Двигателят автоматично се настройва към профила на коловоза, като съответно променя скоростта, което е от съществено значение за тяговия двигател. Трамваите по целия свят се захранват от серийни постояннотокови двигатели.

Двигателите с последователно възбуждане се използват широко в крайградски и магистрални електрифицирани железници, в метрото, в електрифициран заводски и минен транспорт, в електрически автомобили и др.

Двигателите със смесено възбуждане (с преобладаване на серийни намотки) се използват в тролейбуси и на основни електрифицирани железници с регенеративно спиране, т.е. с връщане на енергия към мрежата при спускания.

Двигатели с паралелно възбуждане се използват вместо асинхронни и синхронни, където се изисква плавен контрол на скоростта в широк диапазон, например в мощни валцовъчни машини, в текстилната индустрия и др.

Заводите за електрическо машиностроене произвеждат много видове машини с постоянен ток с широк диапазон на мощност, напрежение и скорост на въртене, в отворени, защитени, затворени и взривозащитени версии.

Асинхронни и синхронни двигатели (автомобили)

Естеството на магнитното поле е изяснено от Ерстед, който през 1820 г. показва, че около проводник с ток се образува магнитно поле, чиято посока се определя от правилото "кардан". Ампер изучава зависимостта на силата на взаимодействие между проводниците с ток от техните конфигурации, установявайки закона, получил името му. И така, два паралелни проводника с токове, протичащи в една и съща посока, си взаимодействат със сила на единица дължина:

където = 4 ... 10 -7 H / m е абсолютната магнитна пропускливост на вакуума, I 1 и I 2 са токовете, протичащи в проводниците, а g е разстоянието между проводниците. Тази формула се използва за установяване на основната електрическа единица на системата C - силата на тока (Ampere). С ток от един ампер, два проводника, разположени на разстояние един метър един от друг, си взаимодействат със сила от 2 10 -7 нютона на метър. Проводниците с противоположно насочени токове отблъскват. В известен смисъл формула (9) е аналог на закона на Кулон.

По този начин е възможно да се даде определение, че специален вид материя се нарича магнитно поле, чрез което се осъществява взаимодействието на електрически токове или движещи се електрически заряди.

Магнитното поле може да бъде открито с помощта на магнитна игла, върху която ще се въздейства в магнитното поле от двойка сили. Магнитната игла може да бъде заменена с текуща рамка. Характеризира се с величината на магнитния момент: стр м = Аз . Сравен на произведението на тока в рамката I на площта на рамката S. Магнитният момент е вектор, чиято посока се определя от правилото на десния винт. В магнитно поле двойка сили действа върху рамката с ток, стремейки се да установи магнитния момент на рамката по посока на външното магнитно поле. В съответствие с това се въвежда силовата характеристика на магнитното поле В, т.нар магнитна индукция, което е равно на съотношението на максималния момент на двойка сили, действащи върху рамка с ток в магнитно поле, към магнитния момент на тази рамка p m:

Измерва се величината на магнитната индукция в Тесла. T \u003d N. m / A. m 2.

В вещество (магнит) магнитната индукция променя стойността си: B \u003d В къде - относителна магнитна пропускливост, B 0 - магнитна индукция на полето във вакуум. Стойността H \u003d B /

наречена сила на магнитното поле. Намерете магнитното поле, създадено от всяка конфигурация на проводници, позволява законът на Био-Савард-Лаплас. Така че магнитната индукция на полето, създадено от безкраен проводник с ток, е равна на:

Посоката на индукционния вектор се определя от правилото "кардан" и съвпада с посоката на допирателната към кръг с радиус r, перпендикулярен на текущия вектор. В центъра на кръгъл проводник с ток индукцията е:

В индуктивна намотка, съдържаща N завъртания с ток, дължина l, индукцията е равна на:

където n е броят на завъртанията за единица дължина на намотката.

На електрически заряд, движещ се в магнитно поле със скорост v, се въздейства чрез сила, наречена от силата на Лоренц... Числовата стойност на тази сила е: F l = qvBsina, където a е ъгълът между посоката на скоростта v и индукцията на магнитното поле B. Ако разложим вектора на скоростта на заредена частица на два компонента - в посока на магнитното поле и перпендикулярно на него, тогава можем да видим, че траекторията на частицата ще бъде спирална линия.

Токопроводящ проводник в магнитно поле се въздейства от сила, наречена сила на Ампера. Природата на тази сила е същата като тази на силата на Лоренц. Абсолютната стойност на тази сила е: F = BIlsina, където I е токът в проводника, 1 е дължината на проводника, a е ъгълът между посоката на тока в проводника и вектора на магнитната индукция B. Посоката на действието на силата на Ампера се определя от правилото на лявата ръка: лявата ръка трябва да бъде позиционирана така, че силовите линии на магнитното поле да влязат длан, четири пръста посочиха посоката на тока, а огънатият палец ще посочи посоката на силата.

Потокът на вектора на магнитна индукция B през площта S се нарича интеграл от нормалния компонент на вектора B върху площта S:

Потокът се измерва в Weber: Wb \u003d Tm.

Ако полето B е еднородно, тогава индуктивността излиза изпод интеграла и потокът е равен на: Ф в \u003d BScos a, където a е ъгълът между вектора B и нормалата към равнината на контура, а S е площта на контура.

Английският физик М. Фарадей през 1831 г. открива закона, който носи неговото име. Същността на закона се свежда до факта, че за всяка промяна в магнитния поток във верига, покриваща площта S, електродвижеща сила магнитна индукция, равна на скоростта на изменение на потока, взета с противоположния знак.

Знакът минус изразява правилото на Ленц и е следствие от закона за запазване на енергията.

По този начин може да се твърди, че промяната в магнитното поле причинява появата на електрическо поле. Ако контурът е реален, т.е. представен под формата на проводник, тогава в него ще тече ток, генериращ магнитно поле, което според правилото на Ленц ще предотврати промените в магнитното поле, което го е причинило.

Специален случай на електромагнитна индукция е появата на електродвижеща сила във верига, когато силата на тока в същата верига се промени. Създаденият във веригата магнитен поток е право пропорционален на тока, протичащ през него: Ф \u003d LI, където L е индуктивността на веригата.

Индуктивността зависи от размера и формата на веригата и магнитната пропускливост на средата. Единицата за индуктивност е Хенри.

Когато токът във веригата се промени, магнитният поток, проникващ в тази верига, се променя, което води до появата на електродвижеща сила на самоиндукция:

В резултат на самоиндукцията промяната на тока във веригата не настъпва моментално. Следователно, по-специално, когато се отвори някаква реална верига, на контактите на превключвателя възниква искра или дъга. За соленоид с N завъртания с дължина 1 и площ на напречното сечение S индуктивността е: L \u003d

, т.е. зависи от геометрията на намотката и относителната магнитна пропускливост на материала, от който е направена сърцевината.

Една от проявите на електромагнитната индукция е появата на затворени индукционни токове (токове на Фуко) в твърди проводящи тела: метални части, електролитни разтвори, биологични тъкани.

Вихровите токове се образуват, когато проводящо тяло се движи в магнитно поле, когато индукцията на полето се променя с времето, а също и когато двата фактора действат заедно. Силата на вихровите токове зависи от електрическото съпротивление на тялото и следователно от съпротивлението и размера, както и от скоростта на промяна на магнитния поток.

При физиотерапията нагряването на отделни части на човешкото тяло с вихрови токове се предписва като терапевтична процедура, наречена индуктотермия.

Единната теория за електромагнитното поле е създадена от английския физик Д. К. Максуел. Той основава теорията си на хипотезата, че всяко променливо електрическо поле генерира вихрово магнитно поле. Променливото електрическо поле се нарича от Максуел тока на изместване, тъй като подобно на обикновен ток, той индуцира магнитно поле.

За да намерите израз за тока на отклонението, можете да помислите за преминаването на променлив ток през верига, която включва кондензатор с диелектрик. В проводниците това е обичайният ток на проводимост 1 pr, поради промяна в заряда на плочите на кондензатора. Може да се приеме, че токът на проводимост е затворен в кондензатора от тока на отклонение I cm и I cm \u003d I pr \u003d dq / dt. Заредете върху кондензаторните плочи

q \u003d CU \u003d

.

Тогава изместващият ток е:

Тъй като електрическото поле на кондензатора е еднородно, разделяйки силата на тока на площта на плочите, получаваме израз за плътността на тока на изместване:

От този израз следва, че токът на отклонение е насочен към dE / dt. Например с увеличаване на силата на електрическото поле - по протежение на E.

Магнитното поле на изместващите токове е експериментално открито от В.К. Рентгенов.

От основните уравнения на теорията на Максуел следва, че появата на всяко поле, електрическо или магнитно, в определена точка от пространството води до цяла верига от взаимни трансформации: променливо електрическо поле генерира магнитно поле, а промяна в магнитно поле генерира електрическо поле. Това създава едно електромагнитно поле.

Силата и индукцията на магнитното поле са свързани от връзката

Сила на магнитното поле. Общо действащ закон

Концепцията за силата на магнитното поле се основава на формална аналогия между полетата на неподвижните заряди и неподвижните магнетизирани тела. Тази аналогия често се оказва много полезна, тъй като позволява трансфер на методи, разработени за електростатични полета, в теорията на магнитните полета. Силата на магнитното поле първоначално е въведена под формата на закона на Кулон чрез концепцията за магнитна маса, подобна на електрически зарядкато механична сила на взаимодействие на две точкови магнитни маси в хомогенна среда, която е пропорционална на произведението на тези маси и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях. За да определите количествено магнитното поле, можете да използвате механичната сила, действаща върху положителния полюс на тестовия магнит, в точката, където той се намира в пространството. Силата на магнитното поле е съотношението на механичната сила, действаща върху положителния полюс на изпитвания магнит, към стойността на неговата магнитна маса или механичната сила, действаща върху положителния полюс на изпитвателния магнит с единична маса в дадена точка на полето. Напрежението е изобразено от вектора H, който има посоката на вектора на механичната сила f. Тези линии се наричат \u200b\u200bлинии на напрежение или силови линии. Също така е възможно да се въведе понятието за тръба с магнитно поле по същия начин, както е направено за магнитен поток. Силови линии за разлика от индукционните линии на магнитното поле, започват от положителни магнитни маси и завършват при отрицателни, т.е. се прекъсват. За една изотропна среда има връзка между индукцията и силата на магнитното поле. Когато веществото се постави в магнитно поле, в него протичат процеси на ориентация на различни структури с диполен магнитен момент. Така електроните, движещи се по орбити, образуват елементарни токове и съответните магнитни полета или магнитни диполи на фиг. В допълнение, електроните създават магнитен момент поради въртене около собствената си ос, наречен спинов магнитен момент. Магнитен дипол може да се характеризира с вектор на магнитния момент, който е числено равен на произведението на величината на елементарния ток и площта на веригата, ограничена от този ток в пространството. Векторът на намагнитване съвпада с посоката на вектора на опън и е свързан с него чрез линейна зависимост. Безразмерният коефициент k се нарича магнитна възприемчивост на веществото. За магнитно поле, съществуващо в определена среда, може да се представи магнитната индукция като сбор от два компонента, индукцията B 0, съответстваща на вакуум, и допълнителната индукция B n, създадена от намагнитването на веществото. В зависимост от стойността на m, всички вещества се разделят на диамагнитни, парамагнитни и феромагнитни. Например в платината относителната магнитна пропускливост е 1. Определянето на силата на магнитното поле чрез магнитни сили и маси не е напълно адекватно на физическата картина на явленията в магнитно поле, т.е. На практика е по-удобно да се използват явленията, свързващи електрически ток и магнитно поле. Нека някаква точкова магнитна маса m се движи по произволен път от точка A до точка B на магнитното поле на фиг. Работата по преместването на масата m по пътя AB е равна на. В този израз линейният интеграл от вектора на силата на магнитното поле, взет по някакъв път AB, се нарича магнитомотивната сила на MDF F, действащ по този път. Нека сега разгледаме движението на магнитната маса m по затворен път в магнитното поле на контур с постоянна стойност на тока i. Първо, нека приемем, че има само ефект от полето на бобината върху масата m на фиг. Ако магнитната маса m се движи по контура, показан на фигурата, тогава веригата ще пресече всички индукционни линии, произтичащи от нея, и работата по изместване, като се има предвид, че общият магнитен поток на масата, която се движи, е числено равен на нейната стойност, ще бъде равен на. В този случай обаче той може да се разглежда отделно за всеки цикъл. Тогава в дясната страна на израз 8 ще бъде алгебричната сума на всички токове, обхванати от контура на интеграция. Линейният интеграл на вектора на силата на магнитното поле, взет по затворен контур, е равен на общия общ електрически ток, преминаващ през повърхността, ограничена от този контур, или MDS по протежение на затворения контур е равен на общия ток, изметен от този ток. Общият закон на тока е един от най-важните закони, които установяват неразривна връзка между електрическия ток и магнитното поле. От него следва, че всяка магнитна линия задължително покрива електрически ток и, обратно, електрическият ток винаги е заобиколен от магнитно поле. Освен това постоянните магнити не са изключение от този закон, тъй като магнитните линии в тях се създават от елементарни микроскопични токове, също включени в дясната страна на израза 9. Преходът на магнитен поток от една среда в друга е придружен от някои явления на границата между тези среди. Нека магнитният поток преминава от среда с магнитна пропускливост m 1 към среда с магнитна пропускливост m 2 Фиг. Но магнитният поток за изотропна среда може да бъде представен чрез индукция във формата. В изотропна среда индукционните вектори и силата на магнитното поле съвпадат по посока, следователно ъглите с нормалата на векторите H 1 и H 2 ще бъдат същите като тези на векторите B 1 и B 2 на фиг. Нека изберем затворен правоъгълен контур abcd близо до интерфейса, така че противоположните му страни с дължина l да са разположени в различни среди на безкрайно малко разстояние от границата на фиг. Нека намерим линейния интеграл на вектора на силата на полето по този контур и, съгласно закона за общия ток, го приравним на нула, тъй като в контура няма електрически ток: Ако разделим израз 10 на израз 11, тогава ще получим връзка, свързваща ъглите на векторите с нормалната и магнитната пропускливост. Знаете ли, че според релативистката митология „гравитационната леща е физически феномен, свързан с отклонението на светлинните лъчи в гравитационното поле. Гравитационните лещи обясняват формирането на множество изображения на един и същ астрономически обект на квазари, галактики, когато зрителната линия от източника към наблюдателя пада друга галактика или куп галактики, самата леща. На някои изображения се наблюдава увеличаване на яркостта на оригиналния източник. Разликата в мащабите на явленията на реално изкривяване на изображения на галактики и митично отклонение в близост до звезди е 10 11 пъти. Можем да говорим за ефекта на повърхностното напрежение върху формата на капки, но не можем да говорим сериозно повърхностното напрежение като причина за океанските приливи и отливи. Етерната физика намира отговор на наблюдаваното явление на изкривяване на изображенията на галактиките. Това е резултат от нагряването на етера в близост до галактиките, промените в неговата плътност и съответно промени в скоростта на светлината на галактически разстояния поради пречупването на светлината в етера с различна плътност. Потвърждението на термичната природа на изкривяването на изображенията на галактиките е пряката връзка на това изкривяване с радиоизлъчването на космоса, т.е. етерът на това място, изместването на спектъра на CMB е космическо микровълнова радиация в тази посока към високочестотния регион. Прочетете повече в често задаваните въпроси за етерната физика. Майкъл Фарадей, откривател на електромагнитни вълни във въздуха. Карл Фридрих Гаус, разработчик на теорията за изостаналия потенциал. Кирххоф, откривател на законите на електротехниката. Вилхелм Вебер, откривател на законите на електромагнетизма. Джон Сиърл, изобретател на преобразувателя на енергия от магнитен етер. Емили Ленц, откривател на законите на електромагнетизма. Максуел, създател на теорията за етерния електромагнетизъм. Никола Тесла, гениален изобретател на трансформатора. Маринов, откривателят на анизотропията на светлината и скаларното магнитно поле. Николаев, изследовател на скаларното магнитно поле. ФОРУМ НОВИНИ Рицари на теорията за етера. Корнилов написа за това на страницата си в социалната мрежа. Ако си спомняте, докладвах за видеоклип, който британски журналист записа в центъра на Одеса с очила на Google. Тогава в тълпата украински нацисти се появи група англоговорящи чужденци, един от които каза на журналиста, че тази група е пряко замесена в тези събития и декларира това открито. И той говори на оживен английски, каза, че е гражданин на Израел и Съединените щати. Според Корнилов тогава съобщението му е било прието с недоверие. Отначало ми казаха, че съм измислил всичко и че няма видео с израелците. Когато най-накрая показах това видео, където човекът недвусмислено се нарича израелски гражданин, те започнаха да ми крещят: Сега Владимир Корнилов реши да се върне към тази тема, във връзка с което той публикува снимки на мистериозни израелци, участвали в клането в Одеса във своя Facebook. Един от тях е някакъв Гонен Сибони. На първата снимка, публикувана от Корнилов, той е в Одеса на 2 май. А за останалите трима - той е в град Палестина или е ИД? Или защо изведнъж този боец \u200b\u200bизведнъж забрави английски, когато разбра, че го записват? Самият Сибони каза на журналиста, че участва в събитията! В крайна сметка украинският СБУ по-късно твърди, че при изгарянето на руснаци в Одеса е използвано някакво странно нещо. химично вещество... Разумно е в това отношение да попитаме израелците какви вещества има в техните колби и бутилки, нали? И мислите ли, че някой е разпитал този активист? Самият той написа в мрежата на ВКонтакте на 7 май: И на това се успокои. И мълчи и до днес. Въз основа на това може да се твърди, че тази комета се е образувала първоначално от големи тела, които са събирали прах, газ, сняг. Местните ветрове са основната причина за въртенето на водовъртежа. И колкото по-висока е скоростта на вятъра, толкова по-висока е скоростта на въртене на вихрите и в резултат на това е по-висока центробежна сила вихри, поради което нивото на водата на моретата и океаните се повишава. И колкото по-ниска е центробежната сила на вихрите, толкова по-ниско е нивото на водата на моретата и океаните. Скоростта на теченията по периметъра на моретата и океаните не е еднаква навсякъде и зависи от дълбочината на брега. В плитката част на морето скоростта на теченията се увеличава, а в дълбоководната част на морето тя намалява.При прави брегове, където теченията нямат ъглова скорост, нивото на водата не се повишава. Водите на Финландския залив се въртят обратно на часовниковата стрелка, образувайки елипсовиден вихър. Много съм ви благодарен за вашата социална и образователна работа като цяло, и по-специално, за повторната публикация. Изпратен Въпросът, поставен сякаш от учените за времето на възникване на живота на Земята, и особено "абиогенезата" - появата на живот от минерален материал, вдъхновен от библейската митология и Нелогичността на немощните хора, които се представят за учени, е априори неправилна тема - http: И няма противопоставяне: И двамата изхождат от факта, че съществуването на Вселената е започнало в някакъв последен, конкретен момент. За това говори сега "официалният", но всъщност криминалната наука, която "ражда" простаци, всеки от тях проповядва за това и абсолютно безсрамна църква. Всъщност според реалната логика Вселената, подобно на Вселената в логиката, е специален обект, който включва всички останали, което означава, че няма граници във времето и пространството. Още го знаех древни хора както в Египет и Гърция, така и в Китай и Индия. Ако е така, тогава съществуването на живот във Вселената е вечно. Не е вечно на определено място, например на Земята или в епруветка. Гените са биоинформация под формата на ДНК, РНК и др. Те се носят от комети. Това, между другото, вече беше фактически определено от нашия колега Д. Например динозаврите на влечугите царуваха в мезозоя. Това е само защото тогава условията са били подходящи за тези същества. Че сега няма влечуги? От крокодили и гущери на остров Комодо до костенурки, гущери и змии. Те просто заемат скромна ниша днес поради факта, че в днешно време има по-удобни условия за други форми на живот. Същото важи и за бозайниците и цъфтящите растения. Какво, те не бяха в мезозоя? Само тогава нямаше климат за тях. Между другото, само слабоумните могат да повярват, че Земята е възникнала преди 4,6 милиарда години, въз основа на "изотопната възраст" на скалите. За хората с логика е ясно, че 4,6 милиарда години е времето, изминало от образуването на този твърд минерал от други минерали, които по някаква причина са били в стопилката по това време. Но не и появата, раждането от нищото или митичен протопланетен облак. Вече изложих своята гледна точка по този въпрос в работата „Произходът на Слънцето и планетите“ http: Има вълни и черни дупки, пълни с пълнеж.

Добър ден. В говорих за основната характеристика на магнитното поле - магнитната индукция, обаче дадените формули за изчисление съответстват на магнитното поле във вакуум. Което е доста рядко на практика. Когато са във всякаква среда, дори във въздуха, магнитното поле, което създават, претърпява някои, а понякога и значителни промени. Какви промени се случват с магнитното поле и от какво зависи, ще ви кажа в тази статия.

Как е свързана индукцията и силата на магнитното поле?

Магнитът е вещество, което под въздействието на магнитно поле е способно да намагнетизира (или, както казват физиците, да придобие магнитен момент). Почти всички вещества са магнитни. Намагнитването на веществата се обяснява с факта, че веществата имат свои собствени микроскопични магнитни полета, които се създават от въртенето на електроните в техните орбити. Когато външното отсъства, тогава микроскопичните полета са подредени по произволен начин и под въздействието на външното магнитно поле те са ориентирани съответно.

За характеристиката на намагнитването различни вещества използвайте така наречения вектор на намагнитване J.

По този начин, под действието на външно магнитно поле с магнитна индукция B 0, магнитът се магнетизира и създава собствено магнитно поле с магнитна индукция IN '... В резултат на това общата индукция INще се състои от два термина

Това повдига проблема с изчисляването на магнитната индукция на магнетизирано вещество IN ', за чието решение е необходимо да се вземат предвид електронните микротокове на цялото вещество, което е практически нереалистично.

Алтернатива на това решение е въвеждането на спомагателни параметри, а именно, силата на магнитното поле З. и магнитна възприемчивост χ ... Напрежението свързва магнитната индукция IN и намагнитване на материята J от следния израз

където B е магнитната индукция,

μ 0 - магнитна константа, μ 0 \u003d 4π * 10 -7 H / m.

В същото време, магнетизационният вектор J свързани със силата на магнитното поле IN параметър, характеризиращ магнитните свойства на веществото и наречен магнитна чувствителност χ

където J е векторът на намагнитване на веществото,

Най-често обаче, за да се характеризират магнитните свойства на веществата, е относителната магнитна пропускливост μ r.

По този начин връзката между интензитета и магнитната индукция ще бъде следната

където μ 0 е магнитната константа, μ 0 \u003d 4π * 10 -7 H / m,

μ r е относителната магнитна пропускливост на веществото.

Тъй като намагнитването на вакуума е нула (J \u003d 0), силата на магнитното поле във вакуум ще бъде равна на

Оттук можете да извлечете изразите за интензивността на магнитното поле, създадено от прав проводник с ток:

където I е токът, протичащ през проводника,

b е разстоянието от центъра на проводника до точката, в която се отчита силата на магнитното поле.

Както можете да видите от този израз, мерната единица на опън е ампер на метър ( A / m) или oersted ( Е.)

По този начин, магнитната индукция IN и напрежение З. са основните характеристики на магнитното поле и магнитната пропускливост μ r - магнитната характеристика на веществото.

Намагнитване на феромагнетици

В зависимост от магнитните свойства, тоест способността да се магнетизира под въздействието на външно магнитно поле, всички вещества се разделят на няколко класа. Които се характеризират с различни стойности на относителната магнитна пропускливост μ r и магнитна възприемчивост χ. Повечето вещества са диамагнетици (χ \u003d -10 -8 ... -10 -7 и μ r< 1) и парамагнетици (χ \u003d 10 -7 ... 10 -6 и μ r\u003e 1), малко по-рядко срещани феромагнетици (χ \u003d 10 3 ... 10 5 и μ r \u003e\u003e 1). В допълнение към тези класове магнити има още няколко класа магнити: антиферомагнетици, феримагнетици и други, но техните свойства се проявяват само при определени условия.

Феромагнитните вещества представляват особен интерес за радиоелектрониката. Основната разлика между този клас вещества е нелинейната зависимост на намагнитването, за разлика от пара- и диамагнетиците, които имат линейна зависимост на намагнитването J от напрежение З. магнитно поле.

Зависимост на намагнитването J феромагнетик от напрежение З. магнитно поле.

Тази графика показва основна крива на намагнитване феромагнетик. Първоначално намагнитването J, при липса на магнитно поле (H \u003d 0), е нула. Тъй като интензитетът се увеличава, магнетизирането на феромагнетика е доста интензивно, поради факта, че неговата магнитна чувствителност и пропускливост са много високи. Въпреки това, при достигане на силата на магнитното поле от порядъка на H ≈ 100 A / m, увеличаването на намагнитването спира, тъй като точката на насищане J NAS е достигната. Това явление се нарича магнитно насищане... В този режим магнитната пропускливост на феромагнетиците пада рязко и с по-нататъшно увеличаване на силата на магнитното поле има тенденция към единство.

Феромагнетична хистерезис

Друга характеристика на феромагнетиците е присъствието, което е основно свойство на феромагнетиците.

За да разберем процеса на магнетизиране на феромагнетика, изобразяваме зависимостта на индукцията IN от напрежение З. магнитно поле, където подчертаваме в червено основна крива на намагнитване... Тази зависимост е доста несигурна, тъй като зависи от предишното намагнитване на феромагнетика.

Вземете проба от феромагнитно вещество, което не е намагнетизирано (точка 0) и я поставете в магнитно поле, силата З. което започваме да увеличаваме, тоест зависимостта ще съответства на кривата 0 – 1 докато се достигне магнитно насищане (точка 1). По-нататъшното увеличаване на напрежението няма смисъл, тъй като намагнетизирането J практически не се увеличава, а магнитната индукция се увеличава пропорционално на силата З.... Ако започнете да намалявате напрежението, тогава зависимостта B (H) ще отговаря на кривата 1 – 2 – 3 , докато когато силата на магнитното поле падне до нула (точка 2), магнитната индукция няма да падне до нула, а ще бъде равна на определена стойност B rкоето се нарича остатъчна индукция, и намагнитването ще има значение J rНаречен остатъчно намагнитване.

С цел премахване на остатъка и намаляване на остатъка B r до нула е необходимо да се създаде магнитно поле, противоположно на полето, което е причинило намагнитването, а интензивността на полето за намагнитване трябва да бъде Н сНаречен принудителна сила.С по-нататъшно увеличаване на силата на магнитното поле, което е противоположно на първоначалното поле, настъпва насищане на феромагнетика (точка 4).

По този начин, когато променливо магнитно поле действа върху феромагнит, зависимостта на индукцията от силата ще съответства на кривата 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 1 , което се нарича контур за хистерезис... Може да има много такива контури за феромагнит (пунктирани криви), наречен частни цикли. Ако обаче наситеността настъпи при максималните стойности на силата на магнитното поле, тогава се оказва максимален цикъл на хистерезис (плътна крива).

Тъй като магнитната пропускливост μ r на феромагнетиците има доста сложна зависимост от силата на магнитното поле, следователно два параметъра на магнитната пропускливост са нормализирани:

μ n - началната магнитна пропускливост съответства на якостта H \u003d 0;

μ max - максималната магнитна пропускливост се постига в магнитно поле при приближаване на магнитното насищане.

По този начин при феромагнетиците стойностите на B r, H c и μ n (μ max) са основните характеристики, които влияят върху избора на вещество в конкретен случай.

Теорията е добра, но теорията без практика е просто разтърсване на въздуха.