4-8. НАПРЯЖЕННОСТЬ МАГНИТНОГО ПОЛЯ. РАСЧЕТ. Л1АГНИТНОЙ ЦЕПИ

При решении ряда задач, как это видно из только что приведенных примеров, очень большую роль играет вели­чина 0,8Д/р. (в частности

Этой величиной пользуются для многих расчетов и при целом ряде теоретических выводов. Эту величину назы­вают напряженностью магнитного поля и обозначают бук­вой H («аш» или «ха»):

h-0,8В В

L,25μ ‘

Множитель 0,8=1/1,25 выбран так, чтобы при подста­новке в формулу значений индукции, выраженных в гаус­сах, левая часть давала бы значения напряженности поля, выраженные в амперах на сантиметр {ACΛi).

Существуют и другие единицы для индукции. Им будут соот — B

Ветствовать, конечно и другие множители перед — в выражении И*

Напряженности, ПОЛЯ. Так, выражая индукцию в вольт-секундах на 1 CΛf2, H в а^см, мы должны ввести множитель 4п*10“® в знаме­натель

……… β(β∙ce√cΛf2)

H {a∕cM) =——- .

Вспомнив определение магнитной проницаемости, легко увидеть, что в случае кольцевой катушки со сплошным сер­дечником

// = -^=1,25/-®//,

Т. е. напряженность поля в стальном кольце равна магнит­ной индукциц в такой же кольцевой катушке, не содержа­щей ферромагнитных тел.

Заметим сразу же, что наша вторая формула справед­лива только для замкнутых сердечников, имеющих форму кольца, охватывающего все витки катушки, да еще обяза­тельно кольца C неизменным сечением и с одинаковыми свойствами по всей длине!

Напротив, первая формула для определения напряжен­ности поля справедлива всегда.

На стр. 169 нами была получена формула

0,8в
введя обозначения
-i-w.

0,86,

0,8В =H

(ведь в воздухе μ∙=l), мы перепишем ее в виде Я./ — ф-Я •/ =Iw.

CT CT 1 BB

Полезно также разобрать и примеры предыдуш, его параграфа. Так, в примере 1, рассматривая сердечник C воздушным зазором, мы нашли, что полный ток IW = = 665 А соответствует индукции 12 000 Гс при проницае­мости стали P(,^ = 2 600.

Вынув стальной сердечник, мы получим при том же токе напряженность поля

h-.= -f∩-= 13,3 а/см./-W __ 665

Ей соответствует магнитная индукция, равная всего лишь B= 1,25//= 1,25 • 13,3= 16,6 гс.

обратившись еще раз к примеру 2 предыдущего пара-графа, мы увидим, что в случае сплошного сердечника индукция в 12000 гс создавалась полным током i-w = = 185 а. такой же полный ток после удаления сердечника создает в воздухе индукцию,β =1,25,/•ш
~т
,= 1,25^ = 4,63,гс.

Пользуясь понятием напряженности поля, можно запи­сать закон полного тока в такой форме;

Σ∕/ {ajcM) I {см) — I {a).

Здесь предполагается, что H выражено в A(CM, IВ сантиметрах, I—В амперах.

Заметим, что величина, называвшаяся выше удельным полным током IWq и откладывавшаяся по горизонтальной оси магнитных характеристик (рис. 4-4 — 4-6), оказывается не чем иным, как напряженностью магнитного поля, выра­женной в AjcM.

В заключение заметим еще следующее: формула ^ct’^CT может применяться и к сердечнику, имеющему форму, отличную От кольца, так как при большой прони­цаемости стали магнитный поток в основном следует за формой сердечника.

Пример. В прямоугольном стальном сердечнике из стали высокой проницаемости (рис. 4-6), изображенном на рис. 4-9, требуется создать индукцию 14 000 гс. По пути в сердечнике содержатся два воздушных зазора общей длиной 0,02 см. Размеры сердечника указаны на рис. 4-9.

Спрашивается, сколько ампер-витков должны создавать ка­тушки, надетые на сердечнике.

Решение. Найдя по графику рис. 4-6 соответствующее 14 000 гс значение напряженности магнитного поля в сердечнике

по формуле

=∕∙Wo = 8,5 а/см

ZZg= 0,8 5 = 0,8-14 000= 11 200 а/см

Значение напряженности магнитного поля в воздушном зазоре, Мы Получае. м для полного тока величину

/•W —= И 200-0,02 = 212-1- 224 =

= 436 ампер-витков.

Этот пример еще раз показывает, какую роль играют даже очень малые зазоры,

Расчет магнитной цепи. Приведенные примеры являются ■простейшими расчетами магнитной цепи, т. е. цепи магнит­ного потока.

При более сложной форме сердечника поток может раз­ветвляться (рис. 4-10). Кроме того, в таких случаях при вычислении для разных замкнутых контуров в правой части нашей основной расчетной формулы (закон полного тока) могут оказаться разные значения полного тока.

рис. 4-9. прямоугольный сердечник с воздушным зазором. рис. 4-10. разветвленная магнитная цепь с двумя намагничивающими ка-тушками.

Расчет очень осложняется. Однако и для такой более сложной цепи остается справедливым наш закон полного тока.

Добавочным уравнением для расчета сложных магнит­ных цепей является условие непрерывности магнитного по­тока: магнитный поток, приходящий к какому-нибудь узлу, где он разветвляется, равен сумме отходящих потоков. В случае, изображенном на рис. 4-10, это значит, что

Φ, = Φ. + Φ,.

Этот закон напоминает первое правило (первый закон) Кирхгофа для электрической цепи. Нетрудно усмотреть аналогию со вторым правилом Кирхгофа в законе полного тока

Lw аналогична Σ Э. д. с.

На основании этой аналогии часто полный ток и назы­вают магнитодвижущей силой (м. д. с.) или намагничиваю­щей силой (н. C.).

4-9. НАМАГНИЧЕННОСТЬ

В конце § 4-2 поставлен вопрос о том, не объясняется ли большая индукция, наблюдаемая в железе и подобных ему телах, тем, что в них легче создается магнитное поле, 174

На этот вопрос было отвечено очень неопределенно: и да и нет.

Почему да, — было пояснено во всем последующем и. з — ложении, где было введено понятие магнитной проницае­мости. Разъясним теперь вторую половину ответа. Почему мы сказали нет?

Многочисленные исследования магнитных явлений по­казали, что особенности железа и других ферромагнитных тел объясняются вовсе не какой-то их особенной проницае­мостью или податливостью для магнитного поля.

рис. 4-11. движение электрических зарядов изображено на рисунке маленькими кольцами токов. эти микроскопические токи имеют разные направления и магнитное действие одних уравновешивается встречным действием других токов. рис. 4-12. то же, что на рис. 4-11, uo только благодаря воздействию намагничивающего тока, проходящего по обмотке, теперь имеется явное преобладание микроскопических токов, имеющих такое же направление, как и внешний намагничивающий ток.

Нет. Особые магнитные свойства железа объясняются тем, что внутри железа существуют свои скрытые токи, обусловленные внутренним движением электрических ча­стиц, входящих в состав атомов.

Эти скрытые микроскопические токи участвуют в со­здании магнитного поля наряду с обычными токами, про — текающи. ми в обмотках.

Доля, приходящаяся на эти токи, очень велика. Если обратиться к примеру 2, § 4-7, мы увидим, что 185 ампер — витков при наличии стального сердечника создали поле в 12 000 Гс.

В примере 3 того же § 4-7 показано, что для создания такого же поля при отсутствии железа требовалось бы не 185, а 480 000 ампер-витков.

Теперь с новой точки зрения мы должны сказать, что разность между этими значениями ампер-витков, т. е. 480 000 — 185 = 479 815 ампер-витков, и приходится на до­лю скрытых токов, протекающих в намагниченном железе. Эти скрытые токи можно представить в виде маленьких кольцевых токов, как это показано на рис. 4-11 и 4-12.

Протекание этих токов не вызывает никакого нагрева вещества (закон Ленца — Джоуля здесь неприменим), так как собственное внутриатомное движение микроскопиче­ских зарядов происходит без трения.

До тех пор, пока тело находится в ненамагниченном со­стоянии, магнитное поле этих движущихся частичек неза­метно, так как они движутся в самых различных направле­ниях и действие одних уравновещивается противодействием других (рис. 4-11). Но при воздействии на железо магнит­ного поля, созданного внещним током, в движение этих частичек вносится порядок: микроскопические токи, совпа­дающие C внещним намагничивающим током, теперь пре­обладают над токами, направленными по другому пути (рис. 4-12).

Когда в движении малых электрических частиц имеется упорядоченность, т. е. преобладает определенное направ­ление в расположении микроскопических кольцевых токов, говорят, что вещество намагничено.

ГЛАВА ПЯТАЯ

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *