Популярные статьи

BMW 3-series Coupe (Бмв ) 2006-2009: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

С сентября 2006 года серийно выпускается БМВ 3-й серии купе (Е92). Невзирая на свое техническое родство с седаном и Touring, купе БМВ 3-й серии имеет

Длительный тест Range Rover Sport: часть вторая

Аш длительный тест Range Rover Sport Supercharged подошел к концу. Первая хорошая новость: машину не угнали! Вторая: несмотря на соблазн, за

Audi E-tron (Ауди ) 2010: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Audi E-tron, представленный на автосалоне в Детройте в январе 2010 года, совсем не то же самое, что E-tron, который выставлялся осенью на IAA 2009 во

Принципы ухода за АКБ зимой

В зимнее время года при морозной погоде аккумулятор автомобиля испытывает нагрузку намного больше, чем в летнее время. Автовладельцами замеченны

SEAT Toledo (Сиат Толедо) 1998-2004: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Эта модель расширяет присутствие компании SEAT в сегменте рынка престижных автомобилей. Toledo - первый автомобиль компании дизайн которого выполнен

В 2000 г. семейство японских Corolla лишь обновилось. Спрос на эти машины падал и классическая Corolla уже не устраивала японских покупателей. Как

Skoda Octavia (Шкода Октавия) 1996-1999: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Skoda Octavia - это современный переднеприводной автомобиль с поперечным расположением двигателя. На нём может стоять один из пяти моторов концерна

Chrysler PT Cruiser (Крайслер Пт крузер) 1999-2010: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Дебют серийной модели PT Cruiser состоялся в 1999 году в Детройте. Компании Chrysler удалось зацепить ностальгическую струну в душе каждого простого

Примеряем Audi A6 Allroad и A8 Hybrid к нашим дорогам

Компания сыграла на контрасте, представив одновременно две модели, совершенно противоположные по идеологии: сверхэкономичный лимузин-гибрид А8 и

Toyota Tundra Crew Max (Тойота Тундра Crew Max) 2006-2009: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Toyota Tundra (Тойота Тундра) проектировался как грузовик. Мощный двигатель, основательная рама и большая грузоподъемность... вот что отличает этот

Архив сайта
Облако тегов
Календарь

Магнітне поле в речовині. Частина 1

  1. Як пов'язана індукція і напруженість магнітного поля?
  2. намагнічення ферромагнетиков
  3. гістерезис феромагнетиків

Всім доброго часу доби. В минулій статті я розповідав про основний характеристиці магнітного поля - магнітної індукції, проте наведені розрахункові формули відповідають магнітному полю в вакуумі. Що в практичній діяльності зустрічається досить рідко. коли провідники зі струмом знаходяться в якому-небудь середовищі, навіть в повітрі, магнітне поле, яке вони створюють, зазнає деякі, а іноді і суттєві зміни. Які зміни відбуваються з магнітним полем, і від чого це залежить, я розповім в даній статті.

Як пов'язана індукція і напруженість магнітного поля?

Магнетиком називається речовина, яка під дією магнітного поля здатне намагнічуватися (або як кажуть фізики здобувати магнітний момент). Магнетик є практично всі речовини. Намагнічування речовин пояснюється тим, що в речовинах присутні свої власні мікроскопічні магнітні поля, які створюються обертанням електронів по своїх орбітах. коли зовнішнє магнітне поле відсутня, то мікроскопічні поля розташовані довільним чином, а під впливом зовнішнього магнітного поля відповідним чином орієнтуються.

Для характеристики намагнічування різних речовин використовують так званий вектор намагнічування J.

Таким чином, під дією зовнішнього магнітного поля з магнітною індукцією В0, магнетик намагничивается і створює своє магнітне поле з магнітною індукцією В '. У підсумку загальна індукція В складатиметься з двох доданків

Тут виникає проблема обчислення магнітної індукції намагніченого речовини В ', для вирішення якої необхідно вважати електронні мікроструми всього речовини, що практично нереально.

Альтернативою даного рішення є введення допоміжних параметрів, а саме напруженість магнітного поля Н і магнітна сприйнятливість χ. Напруженість пов'язує магнітну індукцію В і намагнічування речовини J наступним виразом

Напруженість пов'язує магнітну індукцію В і намагнічування речовини J наступним виразом

де В - магнітна індукція,

μ0 - магнітна постійна, μ0 = 4π * 10-7 Гн / м.

У той же час вектор намагнічування J пов'язаний з напруженість магнітного поля В параметром, що характеризує магнітні властивості речовини і званим магнітною сприйнятливістю χ

У той же час вектор намагнічування J пов'язаний з напруженість магнітного поля В параметром, що характеризує магнітні властивості речовини і званим магнітною сприйнятливістю χ

де J - вектор намагнічування речовини,

μr - відносна магнітна проникність речовини.

Однак найбільш часто для характеристики магнітних властивостей речовин використовують відносну магнітну проникність μr.

Таким чином, зв'язок між напруженістю і магнітної індукції матиме такий вигляд

де μ0 - магнітна постійна, μ0 = 4π * 10-7 Гн / м,

μr - відносна магнітна проникність речовини.

Так як намагнічування вакууму дорівнює нулю (J = 0), то напруженість магнітного поля в вакуумі буде дорівнює

Звідси можна вивести вирази напруженості для магнітного поля, що створюється прямим проводом з струмом:

де I - струм протікає по провіднику,

b - відстань від центру проводу до точки, в якій вважається напруженість магнітного поля.

Як видно з цього виразу одиницею виміру напруженості є ампер на метр (А / м) або Ерстед (Е)

Таким чином, магнітна індукція В і напруженість Н є основними характеристиками магнітного поля, а магнітна проникність μ r - магнітної характеристикою речовини.

намагнічення ферромагнетиков

Залежно від магнітних властивостей, тобто здатності намагнічуватися під дією зовнішнього магнітного поля, все речовини діляться на кілька класів. Які характеризуються різною величиною відносної магнітної проникності μr і магнітної сприйнятливості χ. Більшість речовин є діамагнетиками (χ = -10-8 ... -10-7 і μr <1) і парамагнетиками (χ = 10-7 ... 10-6 і μr> 1), дещо рідше зустрічаються ферромагнетики (χ = 103 ... 105 і μr >> 1). Крім даних класів магнетиков існує ще кілька класів магнетиків: антиферомагнетики, феримагнетики і інші, однак їх властивості проявляються лише за певних умов.

Особливий інтерес в радіоелектроніці феромагнітні речовини. Основною відмінністю даного класу речовин є нелінійна залежність намагнічування, на відміну від пара- і діамагнетиків, що мають лінійну залежність намагнічування J від напруженості Н магнітного поля.

Залежність намагнічування J феромагнетика від напруженості Н магнітного поля
Залежність намагнічування J феромагнетика від напруженості Н магнітного поля.

На даному графіку показана основна крива намагнічування феромагнетика. Спочатку намагніченість J, під час відсутності магнітного поля (Н = 0), дорівнює нулю. У міру зростання напруженості намагнічування феромагнетика проходить досить інтенсивно, внаслідок того що його магнітна сприйнятливість і проникність дуже велика. Однак після досягнення напруженості магнітного поля порядку H ≈ 100 А / м збільшення намагніченості припиняється, так як досягається точка насичення JНАС. Дане явище називається магнітним насиченням. В даному режимі магнітна проникність феромагнетиків сильно падає і при подальшому збільшенні напруженості магнітного поля наближається до одиниці.

гістерезис феромагнетиків

Ще однією особливістю феромагнетиків є наявність петлі гистерезиса , Яка є основним властивістю феромагнетиків.

Петля гістерезису феромагнетика
Петля гістерезису феромагнетика.

Для розуміння процесу намагнічування феромагнетика зобразимо залежність індукції В від напруженості Н магнітного поля, де червоним кольором виділимо основну криву намагнічування. Дана залежність досить невизначена, так як залежить від попереднього намагнічування феромагнетика.

Візьмемо зразок феромагнітної речовини, яке не піддавалося намагничиванию (точка 0) і помістимо його в магнітне поле, напруженість Н якого почнемо збільшувати, тобто залежність буде відповідати кривої 0 - 1, поки не буде досягнуто магнітне насичення (точка 1). Подальше збільшення напруженості не має сенсу, тому як намагніченість J практично не збільшується, а магнітна індукція збільшується пропорційно напруженості Н. Якщо ж починати зменшувати напруженість, то залежність В (Н) буде відповідати кривої 1 - 2 - 3, при цьому коли напруженість магнітного поля впаде до нуля (точка 2), то магнітна індукція не впаде до нуля, а буде дорівнює деякому значенню Br, яке називається залишкової індукцією, а намагнічування матиме значення Jr, зване залишковим намагнічуванням.

Для того щоб зняти залишкове намагнічування і зменшити залишкову індукцію Br до нуля, необхідно створити магнітне поле, протилежне полю, який викликав намагнічування, причому напруженість розмагнічуючого поля повинна становити Нс, звана коерцитивної силою. При подальшому зростанні напруженості магнітного поля, яке протилежно початкового полю, відбувається насичення феромагнетика (точка 4).

Таким чином, при дії на феромагнетик змінного магнітного поля залежність індукції від напруженості буде відповідати кривої 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 1, яка називається петлею гістерезису. Таких петель для феромагнетика може бути безліч (пунктирні криві), звані приватними циклами. Однак, якщо при максимальних значеннях напруженості магнітного поля відбувається насичення, то виходить максимальна петля гистерезиса (суцільна крива).

Так як магнітна проникність μr ферромагнетиков має досить складну залежність від напруженості магнітного поля, тому нормуються два параметра магнітної проникності:

μн - початкова магнітна проникність відповідає напруженості Н = 0;

μmax - максимальна магнітна проникність досягається в магнітному полі при наближенні магнітного насичення.

Таким чином, у феромагнетиків величини Br, Нс і μн (μmax) є основними характеристиками, що впливають на вибір речовини в конкретному випадку.

Теорія це добре, але без практичного застосування це просто слова. Тут можна все зробити своїми руками.

Скажи спасибі автору натисни на кнопку соціальної мережі

Як пов'язана індукція і напруженість магнітного поля?
Як пов'язана індукція і напруженість магнітного поля?