Зв'язок індукції та напруженості магнітного поля. Напруженість та індукція магнітного поля пов'язані співвідношенням

Ємнісний елемент

Прикладом ємнісного елемента є плоский конденсатор - дві паралельні пластини, що знаходяться на невеликій відстані одна від одної.

Напруга, прикладена до ємнісного елемента:

Тоді струм у ємнісному елементі:

ic = Imsin(ωt+900), I m =U m /X c , де X c =1/(ω⋅C) – ємнісний опір, вимірюється в омах і залежить від частоти.

1. Струм у ємнісному елементі випереджає по фазі прикладене до нього напруга, на 900 .

2. Ємнісний елемент чинить синусоїдальний (змінний) струм опір, модуль якого X c назад пропорційний частоті.

3. Закон Ома виконується як для амплітудних значень струму та напруги: = Xc ⋅Im,

так і для діючих значень: Um = XС ⋅IС.

Миттєва потужність:

р = U⋅I sin2ωt.

Миттєва потужність на ємнісному елементі має тільки змінну складову U⋅I⋅sin2ωt, що змінюється подвійною частотою (2ω).

Потужність періодично змінюється за знаком – то позитивна, то негативна. Це означає, що протягом одних чвертьперіодів, коли p>0, енергія запасається в ємнісному елементі (у вигляді енергії електричного поля), а протягом інших чвертьперіодів, коли p< 0 , энергия возвращается в электрическую цепь.

Розрахунок нерозгалуженого електричного ланцюга синусоїдального струму.

Потужність у лінійних ланцюгах синусоїдального струму

У лінійних ланцюгах синусоїдального струму мають місце три види потужності:

активна;

Реактивна;

Активна потужність– це потужність незворотного перетворення електричної енергії на інші види енергії в резистивних елементах ланцюга. У джерелах електричної енергії активна потужність Р розраховується за формулою: Р = U ⋅ I ⋅ cos φ, де φ – кут зсуву фаз між струмом та напругою.

У резистивних елементах активна потужність визначається також за формулою: P=I2⋅R.

Лекція 4. Аналіз та розрахунок магнітних полів

Магнітне поле та його характеристики.

При проходженні електричного струму провідником навколо нього утворюється магнітне поле. Воно володіє енергією, яка виявляє себе у вигляді електромагнітних сил, що діють на електричні заряди, що рухаються, тобто. електричний струм. Магнітне поле утворюється тільки навколо електричних зарядів, що рухаються, і його дія поширюється також лише на заряди, що рухаються. Магнітне та електричні поля нерозривні та утворюють єдине електро-магнітне поле. Будь-яка зміна електричного поля призводить до появи магнітного поляі навпаки, будь-яка зміна магнітного поля супроводжується виникненням електричного поля.

Основними характеристиками магнітного поля є магнітна індукція, магнітний потік, магнітна проникність, напруженість магнітного поля.

Магнітна індукція.

Інтенсивність магнітного поля, тобто здатність його виконувати роботу, визначається величиною, яка називається магнітною індукцією Ст. Чим сильніше магнітне поле, тим більшу індукцію воно має. Тобто. магнітна індукція є силовою характеристикою магнітного поля. Уможна характеризувати щільністю силових магнітних ліній, тобто числом силових ліній, що проходять через одиницю площі, розташовану перпендикулярно до магнітного поля. Розрізняють однорідні та неоднорідні магнітні поля. У однорідному магнітному полі магнітна індукція у кожній точці поля має однакове значення та напрямок. Однорідним може вважатися поле в повітряному зазорі між різними полюсами магніту або електромагніту. Одиниця виміру магнітної індукції - тесла (Тл); 1 Тл = 1 Вб/м2.

Магнітним потоком або потоком вектора магнітної індукції крізь майданчик S називають величину

де Ф - магнітний потік, Вб;

В - магнітна індукція, Тл;

S - Плоский майданчик, м 2;

α – кут між напрямком нормалі nдо майданчика та напрямом індукції У;

Bn – проекція вектора Уна нормаль n.

Одиниця виміру магнітного потоку в системі СІ - Вебер (Вб), має розмірність В*с (вольт-секунду). Одиниця виміру магнітної індукції - тесла (Тл); 1 Тл = 1 Вб/м2.

Магнітна проникність - Фізична величина, що характеризує магнітні властивості речовини. Магнітна проникність показує, у скільки разів абсолютна магнітна проникність даного матеріалубільше магнітної постійної.Чисельно дорівнює відношенню абсолютної магнітної проникності μ адо магнітної постійної μ 0(μ = а /μ 0).

Зміна сили взаємодії між провідниками зі струмом зумовлена ​​зміною інтенсивності магнітного поля, викликаного розміром, формою проводів, а також магнітними властивостями речовини, що знаходиться між проводами.

Залежно від властивостей середовища величина μ може бути більшою, ніж у вакуумі (μ>1) або меншою (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.

Напруженість магнітного поля . Векторна величина є кількісною характеристикою магнітного поля. Напруженість Н не залежить від магнітних властивостей середовища. Магнітна індукція та напруженість пов'язані ставленням

H = B/m а = B/(mm про)

Отже, у середовищі з постійною магнітною проникністю індукція магнітного поля пропорційна його напруженості. Напруженість магнітного поля вимірюється в ампер на метр (А/м).

Магнітне поле провідника зі струмом.

При проходженні струму прямолінійним провідником навколо нього виникає магнітне поле. Магнітні силові лінії цього поля розташовуються по концентричних кіл, в центрі яких знаходиться провідник зі струмом. Напрямок магнітного поля навколо провідника зі струмом завжди знаходиться у суворій відповідності до напряму струму, що проходить по провіднику. Напрямок магнітних силових ліній можна визначити за правилу свердла. Його формулюють в такий спосіб. Якщо поступальний рух буравчика поєднати з напрямом струму у провіднику, то напрямок обертання його рукоятки вкаже напрямок силових ліній магнітного поля навколо провідника.Наприклад, якщо струм проходить провідником у напрямку від нас за площину, то магнітне поле, що виникає навколо цього провідника, спрямоване за годинниковою стрілкою. Якщо струм по провіднику проходить до нас, то магнітне поле навколо провідника спрямоване проти годинникової стрілки. Чим більше струм, що проходить по провіднику, тим сильніше магнітне поле, що виникає навколо нього. При зміні напрямку струму магнітне поле змінює свій напрямок.

Електромагнітна індукція - це явище виникнення струму в замкнутому провіднику при проходженні через нього магнітного потоку.

Закон електромагнітної індукції (Закон М.Фарадея)

Електрорушійна сила, що індукується у провідному контурі, дорівнює швидкості зміни магнітного потоку, що зчепляється з цим контуром.

У котушці, яка має nвитків, загальна ЕРС залежить від кількості витків n:

Напрямок ЕРС визначається за правилу правої руки: праву руку мають так, щоб магнітні лінії входили в долоню, відігнутий під прямим кутом великий палець поєднують з напрямом швидкості; тоді витягнуті чотири пальці покажуть напрямок ЕРС.

Правило Ленца

Індукційний струм, що виникає в замкнутому контурі, своїм магнітним полем протидіє зміні магнітного потоку, яким він викликаний.

Магнітні ланцюги

При розрахунках постійних магнітів, електромагнітів, трансформаторів, електричних машин, реле, магнітних підсилювачів, електровимірювальних та інших приладів користуються поняттям магнітного ланцюга .

Речовини, здатні намагнічуватися, називаються магнетиками.Термін магнетикзастосовується всім речовин під час розгляду їх магнітних властивостей.

Речовини, для яких магнітна проникністьменше одиниці µ<1, называются діамагнітними або діамагнетиками(вісмут, вода, водень, мідь, скло), речовини з µ>1 - парамагнітними абопарамагнетиками (кисень, платина, вольфрам, алюміній), а речовини у яких µ >> 1 - феромагнетиками(Залізо, кобальт, чавун, нікель).

У діамагнетиків, як і у парамагнетиків, залежність В(Н) (крива намагнічування) є лінійною, відмінність лише у куті нахилу графіка.

Крива намагнічування показує зв'язок між магнітною індукцією та напруженістю магнітного поля. У феромагнетиків цей зв'язок суттєво нелінійний. Індукція поля в намагніченому феромагнетиці спочатку швидко наростає із зростанням напруженості зовнішнього магнітного поля. Потім зростання індукції поля сповільнюється.

Магнітним ланцюгом називається послідовність магнетиків, якими проходить магнітний потік.

При розрахунках магнітних ланцюгіввикористовується майже повна формальна аналогія з електричними ланцюгами.

У подібному математичному апараті також є закон Ома , правила Кірхгофата інші терміни та закономірності.

Магнітний ланцюг та супутній математичний апарат використовується для розрахунків трансформаторів, електричних машин, магнітних підсилювачів тощо.

Якщо магнітний потік збуджується в магнітному ланцюзі постійними магнітами, то такий ланцюг називають поляризованим.

Магнітний ланцюг без постійних магнітів називається нейтральним. Магнітний потік у ній збуджується струмом, що протікає в обмотках, що охоплюють частину або всю її.

Залежно від характеру струму збудження розрізняють магнітний ланцюг постійного, змінного та імпульсного магнітних потоків.

Магнітні ланцюги при постійних потоках

Для ділянки магнітного ланцюга

Ф = BS,

де Ф - магнітний потік, Вб;

В - магнітна індукція, Тл;

S – поперечний переріз ділянки м2.

Падіння магнітної напругина ділянці магнітопроводу завдовжки lдорівнює твору магнітного потоку та магнітного опору R М ділянки

U М = H l=ФR М,

де Н – напруженість магнітного поля, А;

l- Середня довжина ділянки, м;

R М - магнітний опір ділянки, 1/Гн.

Магнітний опір ділянки

R М = l/(µ r µ 0 S),

де µ r - відносна магнітна проникність матеріалу ділянки;

µ 0 =4π 10 -7 – магнітна стала, Гн/м.

приклад. Визначити магнітний опір ділянки ланцюга завдовжки l=0,1 м і перерізом S=0,01 м 2 якщо µ r =5000.

1/Гн.

Магніторушійна сила (МДС)

де F - магніторушійна сила, А

I - Струм в обмотці, А;

w – кількість витків обмотки.

Закон Ома для магнітного ланцюга

Магнітний потік для ділянки ланцюга прямо пропорційний магнітному напрузі на цій ділянці.

Ф = U м / R м

Перший закон Кірхгофа для магнітного ланцюга

Алгебраїчна сума магнітних потоків у вузлі магнітопроводу дорівнює нулю

.

Другий закон Кірхгофа для магнітного ланцюга

Алгебраїчна сума падінь магнітної напруги вздовж замкнутого контуру дорівнює алгебраїчній сумі МДС , що діють у контурі

.

Лекція 5. Електричні машини та електромагнітні пристрої

Електрична машина – електромагнітний пристрій, що складається зі статора та ротора, і перетворює механічну енергію на електричну (генератори) або електричну на механічну (електричні двигуни).

Принцип дії електричних машин заснований на законах електромагнітної індукції, Ампера і явищі магнітного поля, що обертається.

Відповідно до закону електромагнітної індукції, відкритого М. Фарадеєм в 1831 р, у провіднику, поміщеному в магнітне поле і що рухається щодо нього зі швидкістю V, наводиться ЕРС E, напрямок якої визначається правилом свердла або правилом правої руки.

Відповідно до закону Ампера на провідник зі струмом I, поміщений у магнітне поле, діє сила, напрямок якої визначається правилом свердла або правилом лівої руки.

Машини постійного струму

Машина постійного струму має три основні частини: індуктор, якір та колектор.

Індуктор – нерухома зовнішня частина машини, призначена для створення магнітного потоку Ф. Індуктор є порожнистим литим сталевим циліндром, до якого з внутрішньої стороникріпляться полюси - електромагніти, що живляться постійним струмом.

Якір - обертова внутрішня частинамашини. Складається із сталевого циліндричного сердечника та обмотки із ізольованого мідного дроту,якої при перетині її магнітним потоком Ф створюється е. д. с. E. На одному валу з якорем закріплений колектор, призначення якого – механічне випрямлення змінних синусоїдальних е. д. с. (створюваних у провідниках обертової обмотки якоря) в постійне за величиною і напрямом напруга, що подається у зовнішній ланцюг за допомогою щіток, що накладаються на колектор.

Колектор є найскладнішою частиною машини постійного струму. У кожній секції обмотки якоря створюється змінна синусоїдальна е. д. с. Завдяки колектору е. д. с. машини E, що знімається у зовнішній ланцюг через щітки, виходить постійною за величиною та напрямком.

е. д. с. машини постійного струму пропорційна магнітному потоку індуктора та швидкості обертання якоря.

Типи машин постійного струму за схемою збудження

Схемою збудження називається схема живлення обмотки індуктора. Схема збудження визначає основні властивості та характеристики машини.

За схемою збудження машини постійного струму діляться на машини з незалежним збудженням та машини із самозбудженням .

У машині з незалежним збудженням обмотка індуктора живиться від стороннього джерела постійного струму. Схема з незалежним збудженням (з електрично не пов'язаними ланцюгами якоря та індуктора) застосовується відносно рідко. Зазвичай у машин постійного струму, як генераторів, так і двигунів, ланцюги якоря та індуктора електрично пов'язані. У генераторів при цьому здійснюється самозбудження: обмотка індуктора живиться струмом якоря тієї ж машини.

Залежно від схеми, за якою електрично зв'язуються обмотки якоря та індуктора, розрізняють три типи машин постійного струму, що мають у генераторному та в руховому режимі суттєво різні характеристикиі відповідно різні областізастосування: машини з паралельним збудженням (шунтові); машини з послідовним збудженням (серієсні) та машини зі змішаним збудженням (компаудні).

У машині паралельного збудження обмотка збудження з'єднується паралельно з якорем (стосовно зовнішнього ланцюга), а в машині послідовного збудження - Послідовно. Машина змішаного збудження має паралельну та послідовну обмотки збудження, причому зазвичай основною є паралельна обмотка.

Самозбудження в генераторах постійного струму засноване на використанні явища гістерези в сталі полюсів індуктора.

Схема незалежного збудження

Схема паралельного збудження

Схема послідовного збудження

Механічні характеристики машин постійного струму

Двигун із послідовним збудженням

Двигун паралельного збудження

Двигун із змішаним збудженням

Області застосування машин постійного струму

Хоча сучасна електрифікація здійснюється в основному трифазним змінним струмом, машини постійного струму, особливо в режимі двигуна, мають досить широке застосування.

Генератори найчастіше застосовуються в перетворювальних установках двигун-генератор для отримання постійного струму із змінного з метою живлення двигунів постійного струму та для інших потреб у заводських та лабораторних умовах.

Генератори також застосовуються на тепловозах магістральних залізниць, на суднах, для електрозварювання на постійному струмі, для освітлення поїздів, як збудників синхронних машин тощо.

Малогабаритні низьковольтні генератори (6-12 і 28 Вольт) широко застосовуються для освітлення та заряджання акумуляторів на літаках та автомашинах усіх типів.

У ряді випадків для спеціальних потреб застосовуються машини постійного струму з постійними магнітами малої потужностіяк тахогенератори (для вимірювання швидкості обертання машин), як індуктор для випробування ізоляції, в запальних машинах у вибуховій справі і т.п.

Двигуни постійного струму мають гарні робочі характеристики, мають легку можливість регулювання швидкості обертання в широких межах, але в порівнянні з двигунами змінного струмумають і серйозні недоліки: потреба в джерелі постійного струму, конструктивну складність і більше високу вартість, потреба у постійному нагляді через наявність колектора.

Двигуни з послідовним збудженням застосовуються ширше, ніж шунтові. Двигун послідовного порушення – основний тип тягового двигуна. Він має великий пусковий момент (пропорційний квадрату сили струму). Двигун автоматично пристосовується до профілю шляху, змінюючи відповідно швидкість, що суттєво для тягового двигуна. Трамваї у всьому світі працюють на серієсних двигунах постійного струму.

Двигуни послідовного збудження широко застосовуються на приміських та магістральних електрифікованих залізницях, у метро, ​​в електрифікованому заводському та шахтному транспорті, в електрокарах тощо.

Двигуни зі змішаним збудженням (з переважанням послідовної обмотки) застосовуються у тролейбусах та на магістральних електрифікованих залізницях з рекуперативним гальмуванням, тобто з віддачею енергії у мережу на спусках.

Двигуни з паралельним збудженням застосовуються замість асинхронних і синхронних там, де потрібне плавне регулювання оборотів в широких межах, наприклад, у потужних прокатних станах, в текстильній промисловості тощо.

Електромашинобудівні заводи випускають багато типів машин постійного струму з великим діапазоном за потужністю, напругою та швидкістю обертання, у відкритому, захищеному, закритому та вибухобезпечному виконанні.

Асинхронні та синхронні електродвигуни (машини)

Природа магнітного поля була з'ясована Ерстедом, який у 1820 році показав, що навколо провідника зі струмом утворюється магнітне поле, напрямок якого визначається правилом «буравчика». Ампер вивчив залежність сили взаємодії між провідниками зі струмом від своїх змін, встановивши закон, який його ім'я. Так, два паралельні провідники з струмами, що поточні в одному напрямку, взаємодіють із силою, що припадає на одиницю довжини:

де = 4. 10 -7 Гн/м - абсолютна магнітна проникність вакууму, I 1 і I 2 -струми, що поточні у провідниках, а г - відстань між провідниками. Ця формула використовується для встановлення основної електричної одиниці системи Сі – сили струму (Ампер). При силі струму один ампер два провідника, розташовані з відривом один метр друг від друга взаємодіють із силою 2 10 -7 Ньютона однією метр. Провідники із протилежно спрямованими струмами відштовхуються. У певному сенсі формула (9) є аналогом закону Кулона.

Таким чином, можна дати визначення, що магнітним полем називається особливий вид матерії, за допомогою якої здійснюється взаємодія електричних струмів або електричних зарядів, що рухаються.

Магнітне поле можна виявити за допомогою магнітної стрілки, на яку діятиме в магнітному полі пара сил. Магнітну стрілку можна замінити рамкою зі струмом. Вона характеризується величиною магнітного моменту: p m = I . S, Рівного добутку сили струму в рамці I на площу рамки S. Магнітний момент - вектор, напрямок якого визначається за правилом правого гвинта. У магнітному полі на рамку зі струмом діє пара сил, що прагне встановити магнітний момент рамки у напрямку зовнішнього магнітного поля. Відповідно до цього вводять силову характеристику магнітного поля, звану індукцією магнітного поля, Що дорівнює відношенню максимального моменту пари сил, що діють на рамку зі струмом в магнітному полі до магнітного моменту цієї рамки р m:

Вимірюється величина магнітної індукції Теслах. Тл = Н. м/А. м2.

У речовині (магнетиці) магнітна індукція змінює своє значення: = Во, де - відносна магнітна проникність, 0 - магнітна індукція поля у вакуумі. Розмір Н = В/

називається напруженістю магнітного поля. Знайти магнітне поле, створюване будь-якою конфігурацією провідників, дозволяє закон Біо-Савара-Лапласа. Так магнітна індукція поля, створюваного нескінченним провідником зі струмом, дорівнює:

Напрямок вектора індукції визначається правилом «буравчика» і збігається з напрямком до кола радіуса г, перпендикулярної вектору струму. У центрі кругового провідника зі струмом індукція дорівнює:

У котушці індуктивності, що містить N витків зі струмом, довжиною l, індукція дорівнює:

де n – число витків на одиницю довжини котушки.

На електричний заряд, що рухається в магнітному полі зі швидкістю v діє сила, звана силою Лоренца. Чисельне значення цієї сили дорівнює: F л = qvBsina, де a - кут між напрямом швидкості v та індукції магнітного поля В. Якщо розкласти вектор швидкості зарядженої частинки на дві складові - у напрямку магнітного поля і перпендикулярно до нього, то можна бачити, що траєкторія руху частинки буде гвинтовою лінією.

На провідник зі струмом у магнітному полі діє сила, яка називається силою Ампера. Природа цієї сили така сама, як і в сили Лоренца. Абсолютне значення цієї сили дорівнює: F = BIlsina, де I - струм у провіднику, 1 - довжина провідника, a - кут між напрямом сили струму у провіднику та вектором магнітної індукції В. Напрямок дії сили Ампера визначається правилом лівої руки: ліву руку потрібно розташувати так, щоб силові лінії магнітного поля входили в долоню, чотири пальці вказували напрям сили струму, а відігнутий великий палець вкаже напрям дії сили.

Потоком вектора магнітної індукції через площу S називається інтеграл від нормальної складової вектора по площі S:

Потік вимірюється у Веберах: Вб = Тл м.

Якщо поле однорідне, то індуктивність виходить з-під інтеграла і потік дорівнює: Ф в = BScos a, де a - кут між вектором В і нормаллю до площини контуру, а S - площа контуру.

Англійський фізик М.Фарадей в 1831 відкрив закон, який носить його ім'я. Суть закону зводиться до того, що при будь-якій зміні магнітного потоку в контурі, що охоплює площу S, виникає електрорушійна силамагнітної індукції, що дорівнює швидкості зміни потоку, взятої зі зворотним знаком.

Знак мінус виражає правило Ленца і є наслідком закону збереження енергії.

Таким чином можна стверджувати, що зміна магнітного поля викликає появу електричного поля. Якщо контур є реальним, тобто. представлений у вигляді провідника, то в ньому протікатиме струм, що породжує магнітне поле, яке згідно з правилом Ленца буде перешкоджати змінам магнітного поля, що викликало його появу.

Окремим випадком електромагнітної індукції є виникнення електрорушійної сили в контурі при зміні сили струму в цьому контурі. Магнітний потік, створюваний в контурі, прямо пропорційний струму, що протікає по ньому: Ф = LI, де L -індуктивність контуру.

Індуктивність залежить від розміру та форми контуру та магнітної проникності середовища. Одиницею індуктивності є Генрі.

При зміні сили струму в контурі змінюється магнітний потік, що пронизує цей контур, що призводить до виникнення рушійної сили самоіндукції:

Внаслідок самоіндукції зміна сили струму в ланцюзі відбувається не миттєво. Тому, зокрема, при розмиканні будь-якого реального ланцюга виникає іскра чи дуга на контактах вимикача. Для соленоїда, що має N витків на довжині 1 і площу поперечного перерізу S, індуктивність дорівнює: L =

, тобто. залежить від геометрії котушки та відносної магнітної проникності матеріалу, з якого виготовлений сердечник.

Одним із проявів електромагнітної індукції є виникнення замкнутих індукційних струмів (струми Фуко) у суцільних провідних тілах: металевих деталях, розчинах електролітів, біологічних тканинах.

Вихрові струми утворюються при переміщенні провідного тіла в магнітному полі, зміні з часом індукції поля, а також при сукупній дії обох факторів. Сила вихрових струмів залежить від електричного опору тіла і, отже, від питомого опору та розмірів, а також від швидкості зміни магнітного потоку.

У фізіотерапії розігрівання окремих частинТіло людини вихровими струмами призначається як лікувальна процедура, звана індуктотермією.

Єдина теорія електромагнітного поля було створено англійським фізиком Д.К.Максвеллом. В основі своєї теорії він поклав гіпотезу про те, що всяке змінне електричне поле породжує вихрове магнітне поле. Змінне електричне полебуло названо Максвеллом струмом усунення, так як воно, подібно до звичайного струму, викликає магнітне поле.

Щоб знайти вираз для сили струму зсуву, можна розглянути проходження змінного струму по ланцюгу, до якого включено конденсатор з діелектриком. У провідниках це нормальний струм провідності 1 пр, обумовлений зміною заряду на обкладках конденсатора. Можна припустити, що струм провідності замикається в конденсаторі струмом усунення I см, причому I см = I пр = dq/dt. Заряд на обкладинках конденсатора

q = CU =

.

Тоді сила струму усунення:

Оскільки електричне поле конденсатора однорідне, то розділивши силу струму на площу пластин, отримаємо вираз щільності струму зміщення:

З цього виразу слідує, що струм зміщення спрямований у бік dE/dt. Наприклад, зі збільшенням напруженості електричного поля -вздовж Е.

Магнітне поле струмів усунення експериментально виявлено В.К. Рентгеном.

З основних рівнянь теорії Максвелла слід, що виникнення будь-якого поля, електричного чи магнітного, у певній точці простору тягне у себе цілу ланцюг взаємних перетворень: змінне електричне полі породжує магнітне, а зміна магнітного поля породжує поле електричне. Так утворюється єдине електромагнітне поле.

Напруженість та індукція магнітного поля пов'язані співвідношенням

Напруженість магнітного поля. Закон повного струму

Поняття напруженості магнітного поля побудовано на формальній аналогії полів нерухомих зарядів та нерухомих намагнічених тіл. Така аналогія часто виявляється дуже корисною, оскільки дозволяє перенести теорію магнітного поля методи, розроблені для електростатичних полів. Напруженість магнітного поля спочатку була введена у формі закону Кулона через поняття магнітної маси, аналогічною електричного заряду, як механічна сила взаємодії двох точкових магнітних мас в однорідному середовищі, яка пропорційна добутку цих мас і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. Для кількісної характеристикимагнітного поля можна скористатися механічною силою, що діє на позитивний полюс пробного магніту, у тій точці, де він розташований у просторі. Напруженістю магнітного поля називається відношення механічної сили, що діє на позитивний полюс пробного магніту, до величини його магнітної маси або механічна сила, що діє на позитивний полюс пробного магніту одиничної маси цієї точки поля. Напруженість зображується вектором H , що має напрямок вектора механічної сили f. Такі лінії називаються лініями напруженості чи силовими лініями. Можна також ввести поняття про силову трубку магнітного поля, аналогічно тому, як це було зроблено для магнітного потоку. Силові лінії , На відміну від ліній індукції магнітного поля, починаються на позитивних магнітних масах і закінчуються на негативних, тобто перериваються. Для ізотропного середовища існує зв'язок між індукцією та напруженістю магнітного поля. При поміщенні в магнітне поле речовини у ньому відбуваються процеси орієнтації різних структур, які мають дипольним магнітним моментом. Так електрони, переміщаючись орбітами, утворюють елементарні струми і відповідні магнітні поля або магнітні диполі рис. Крім цього, електрони створюють магнітний момент за рахунок обертання навколо власної осі, що називається спіновим магнітним моментом. Магнітний диполь можна характеризувати вектором магнітного моменту, чисельно рівним добутку величини елементарного струму на площу контуру, обмеженого цим струмом у просторі. Вектор намагніченості збігається з напрямом вектора напруженості та пов'язаний з ним лінійною залежністю. Безрозмірний коефіцієнт k називається магнітною сприйнятливістю речовини. Для магнітного поля, що існує в деякому середовищі, можна представити магнітну індукцію у вигляді суми двох складових, індукції B 0 відповідної вакууму, і додаткової індукції B н, створюваної намагніченістю речовини. Залежно від значення m всі речовини поділяються на діамагнітні парамагнітні та феромагнітні. Наприклад, у платини відносна магнітна проникність становить 1, Визначення напруженості магнітного поля через магнітні сили та маси не цілком адекватно фізичній картині явищ у магнітному полі, т. На практиці зручніше користуватися явищами, що зв'язують між собою електричний струм і магнітне поле. Нехай якась точкова магнітна маса m переміщається довільним шляхом з точки A в точку B магнітного поля рис. Робота з переміщення маси m шляхом AB дорівнює. У цьому виразі лінійний інтеграл вектора напруженості магнітного поля, узятий уздовж деякого шляху AB, називається магніторуха силою МДС F, що діє уздовж цього шляху. Розглянемо тепер переміщення магнітної маси m замкненим шляхом у магнітному полі витка з постійним значенням струму i. Спочатку припустимо, що є тільки вплив з боку поля витка на масу m рис. Якщо магнітна маса m переміститься по зображеному на малюнку контуру, то виток перетне всі лінії індукції, що виходять з неї, і робота по переміщенню, з урахуванням того, що повний магнітний потік переміщуваної маси чисельно дорівнює її значенню, буде дорівнює. Однак, у цьому випадку її можна розглянути окремо для кожного витка. Тоді в правій частині виразу 8 виявиться сума алгебри всіх струмів, охоплених контуром інтегрування. Лінійний інтеграл вектора напруженості магнітного поля, взятий по замкнутому контуру, дорівнює повному сумарному електричному струму, що проходить через поверхню, обмежену цим контуром або МДС уздовж замкнутого контуру дорівнює повному струму, що охоплюється цим струмом. Закон повного струму є одним із найважливіших законів, що встановлює нерозривний зв'язок між електричним струмом та магнітним полем. З нього випливає, що будь-яка магнітна лінія обов'язково охоплює електричний струм і, навпаки, електричний струм завжди оточений магнітним полем. Причому, не є винятком із цього закону та постійні магніти, Так як в них магнітні лінії створюються елементарними мікроскопічними струмами, що також входять у праву частину виразу 9. Перехід магнітного потоку з одного середовища в інше супроводжується деякими явищами на межі розділу цих середовищ. Нехай магнітний потік переходить із середовища з магнітною проникністю m 1 у середу з магнітною проникністю m 2 рис. Але магнітний потік для ізотропного середовища можна уявити через індукцію у вигляді. В ізотропному середовищі вектори індукції та напруженості магнітного поля збігаються у напрямку, тому й кути з нормаллю векторів H 1 і H 2 будуть такими ж, як у векторів B 1 і B 2 рис. Виділимо поблизу поверхні розділу замкнутий прямокутний контур abcd так, щоб його протилежні сторони довжиною l розташовувалися в різних середовищах на нескінченно малій відстані від межі рис. Знайдемо лінійний інтеграл від вектора напруженості поля вздовж цього контуру і за законом повного струму прирівняємо його нулю, тому що всередині контуру немає електричного струму. Якщо розділити вираз 10 на вираз 11 то ми отримаємо співвідношення, що зв'язує кути векторів з нормаллю і магнітні проникності. Чи знаєте Ви, що відповідно до релятивістської міфології "гравітаційне лінзування - це фізичне явище, пов'язане з відхиленням променів світла в полі тяжіння. Гравітаційні лінзи пояснюють утворення кратних зображень одного і того ж астрономічного об'єкта квазарів, галактик, коли на промінь інша галактика або скупчення галактик власне лінза.У деяких зображеннях відбувається посилення яскравості оригінального джерела.Різниця в шкалах явищ реального спотворення зображень галактик і міфічного відхилення поблизу зірок - 10 11 раз.Можна говорити про вплив поверхневого натягу на форму крапель, але не можна серйозно говорити силі поверхневого натягу, як про причину океанських припливів.Ефірна фізика знаходить відповідь на спотворене явище спотворення зображень галактик.Це результат нагрівання ефіру поблизу галактик, зміни його щільності і, отже, зміни швидкості світла на галактичних відстанях внаслідок заломлення світла в ефірі різної щільності. Підтвердженням термічної природи спотворення зображень галактик є прямий зв'язок цього спотворення з радіовипромінюванням простору, тобто ефіру в цьому місці, зсув спектру CMB космічне мікрохвильове випромінювання в даному напрямкуу високочастотну область. Докладніше читайте у FAQ з ефірної фізики. Майкл Фарадей, першовідкривач електромагнітних хвильв ефірі. Карл Фрідріх Гаус, розробник теорії запізнювального потенціалу. Кірхгоф, першовідкривач законів електротехніки. Вільгельм Вебер, першовідкривач законів електромагнетизму. Джон Серл, винахідник магнітного конвертера енергії ефіру. Емілій Ленц, першовідкривач законів електромагнетизму. Максвелл, творець теорії електромагнетизму ефіру. Нікола Тесла, геніальний винахідник трансформатора. Марінов, першовідкривач анізотропії світла та скалярного магнітного поля. Миколаїв, дослідник скалярного магнітного поля. НОВИНИ ФОРУМУ Лицарі теорії ефіру. Про це Корнілов написав на своїй сторінці у соцмережі. Якщо пам'ятаєте, я повідомив про відео, яке британський журналіст записав у центрі Одеси, використовуючи Гугл-окуляри. У натовпі українських нацистів тоді з'явилася група англомовних іноземців, один із яких заявив журналісту, що ця група прямо бере участь у цих подіях так відкрито та заявив. Причому говорив жвавою англійською, повідомив, що він громадянин Ізраїлю та США. За словами Корнілова, тоді його повідомлення сприйняли з недовірою. Спочатку мені заявили, що я все вигадав і жодного відео із ізраїльтянами не було. Коли я зрештою пред'явив це відео, де хлопець однозначно називає себе громадянином Ізраїлю, мені стали кричати: Тепер же Володимир Корнілов вирішив повернутися до цієї теми, у зв'язку з чим публікує у себе у фейсбуці фотографії загадкових ізраїльтян, які брали участь у одеській бойні. Один із них - якийсь Гонен Сібоні. На першому з опублікованих Корніловим фото він в Одесі 2 травня. А на трьох інших – він у м. Палестинська чи таки ЦАХАЛ? Чи чомусь цей боєць раптом різко забув англійську, коли зрозумів, що її записують? Сібоні сам сказав журналісту, що бере участь у подіях! Зрештою, це ж українська СБУ потім заявляла, що при спаленні росіян в Одесі використовували якесь дивне хімічна речовина. Резонно в цьому зв'язку поставити питання ізраїльтянами, що за речовини в їхніх колбах і пляшечках, правда ж? І як ви вважаєте, хтось допитав цього активіста? Сам він у мережі ВКонтакте написав уже 7 травня: І на цьому він затих. І мовчить досі. Тому можна стверджувати, що ця комета утворилася спочатку з великих тіл, що збирали пил, газ, сніг. Основною причиною обертання вир є місцеві вітри. І чим вища швидкість вітрів тим вища швидкість обертання вир і як наслідок, вища відцентрова сила вир, завдяки чому підвищується рівень вод морів і океанів. А чим нижча відцентрова сила вир, тим нижчий рівень вод морів і океанів. Швидкість течій по периметру морів і океанів не скрізь однакова і залежить від глибини узбережжя. У мілководній частині моря швидкість течій збільшується, а в глибоководній частині моря зменшується. На прямолінійних узбережжях, де течії не мають кутової швидкості, рівень вод не підвищується. Води Фінської затоки обертаються проти годинникової стрілки, утворюючи вир у вигляді еліпса. Прямого вдячний Вам за Вашу суспільно-просвітницьку працю взагалі, а, зокрема, за репост ста. мінерального матеріалу, навіяний біблійною міфологією і алогічністю недоумкуватих людей, які уявляють себе вченими, некоректний апріорі топік - http: І тут не є протиставлення: Обидві вони виходять з того, що існування Всесвіту почалося в якийсь кінцевий, конкретний момент. Про це говорить нині "офіційна", а насправді кримінальна наука, що "розводить" простолюд, про це проповідує і абсолютно безсовісна церква будь-яка з них. Насправді, згідно з реальною логікою, Всесвіт як і універсум в логіці є особливий об'єкт, що включає всі інші, а значить, не має меж у часі і просторі. Знали це ще античні люди як у Єгипті та Греції, так і в Китаї та Індії. Якщо так, то й існування життя у Всесвіті - вічне. Воно не вічне в конкретному місці, наприклад, на Землі чи пробірці. Гени біоінформації у вигляді ДНК, РНК та ін. Їх рознощиками є комети. Це, до речі, вже фактографічно визначив наш колега Є. Наприклад, у мезозої панували динозаври рептилії. Це тільки тому, що саме для цих тварин тоді були відповідні умови. Що зараз рептилій немає? Від крокодилів та варанів острова Комодо до черепах, ящірок та змій. Просто вони сьогодні займають скромну нішу через те, що нині більше комфортні умовидля інших форм життя. Те ж саме для ссавців та квіткових. Що, їх не було у мезозої? Тільки тоді для них не був клімат. До речі, тільки недоумкуваті можуть вважати, що Земля виникла 4,6 млрд років тому, ґрунтуючись на "ізотопному віці" гірських порід. Для людей, які мають логіку, ясно, що 4,6 млрд років - це час, що минув від формування даного твердого мінералу з інших мінералів, які з якихось причин були в розплаві. Але ніяк не виникнення, народження з нічого чи міфічної протопланетної хмари. Я вже викладав свою точку зору на це питання в роботі "Походження Сонця та планет" http: Там і хвилі та чорні дірки, повний фарш.

необхідна визначення магнітної індукції поля, створюваного струмами різної конфігураціїв різних середовищах. Напруженість магнітного поляхарактеризує магнітне поле у ​​вакуумі.

Напруженість магнітного поля (формула)векторна фізична величина, що дорівнює:

Напруженість магнітного поляв СІ – ампер на метр (А/м).

Вектори індукції (В) та напруженості магнітного поля (Н) збігаються у напрямку. Якщо знати Напруженість магнітного поляв даній точці можна визначити індукцію поля в цій точці.

Напруженість магнітного полязалежить тільки від сили струму, що протікає по провіднику, та його геометрії.

Намагніченість- Характеристика магнітного стану макроскопічного фізичного тіла.

Однорідно намагнічене тіло:

Будь-яка речовина, поміщена в магнітне поле, набуває деякого магнітного моменту. Намагніченість J – це магнітний момент одиниці обсягу.

У несильних полях намагніченість прямо пропорційна напруженості поля, що викликає намагнічування:

Якщо ж тіло намагнічене неоднорідне (складається з кількох частин), то намагніченістьвизначається для кожного фізично малого обсягу dV

МАГНІТНА СХІДНІСТЬ, величина, що характеризує зв'язок намагніченості речовини з магнітним полему цій речовині. М. в. у статич. полях дорівнює відношенню намагніченості речовини Мдо напруженості Нполя, що намагнічує: ; - Величина безрозмірна. М. ст, розрахована на 1 кг (або 1 г) речовини, зв. питомої ( , де р - густина речовини), а М. ст. одного благаючи- молярної (або атомної): , де т- Молекулярна маса речовини. З магнітною проникністю. в. у статич. полях (статич. М. ст) пов'язана співвідношеннями: (в од. СГС), (в од. СІ). М. в. може бути як позитивною, і негативною. Негативною М. ст. мають діамагнетики (ДМ), вони намагнічуються проти поля; позитивною - парамагнетики (ПМ) та феромагнетики (ФМ), вони намагнічуються по полю. М. в. ДМ та ПМ мала за абс. величині, вона слабо залежить від Ні то лише в області дуже сильних полів (і низьких темп-р).

Фізична величина, Що показує, у скільки разів індукція магнітного поля в однорідному середовищі відрізняється за модулем від індукції магнітного поля у вакуумі, називається магнітною проникністю :

18.Діамагнетики,парамагнетики,феромагнетики .

Слабо-магнітні речовини діляться на дві великі групи. парамагнетики і діамагнетики . Вони відрізняються тим, що при внесенні в зовнішнє магнітне поле намагнічуються парамагнітні зразки так, що їх власне магнітне поле виявляється спрямованим по зовнішньому полю, а діамагнітні зразки намагнічуються проти зовнішнього поля. Тому у парамагнетиків μ > 1, а у діамагнетиків μ< 1. Отличие μ от единицы у пара- и диамагнетиков чрезвычайно мало. Например, у алюминия, который относится к парамагнетикам,μ – 1 ≈ 2,1·10 –5 , у хлористого железа (FeCl 3) μ – 1 ≈ 2,5·10 –3 . К парамагнетикам относятся также платина, воздух и многие другие вещества. К диамагнетикам относятся медь(μ – 1 ≈ –3·10 –6), вода (μ – 1 ≈ –9·10 –6), висмут (μ – 1 ≈ –1,7·10 –3) и другие вещества. Образцы из пара- и диамагнетика, помещенные в неоднородное магнитное поле между полюсами электромагнита, ведут себя по-разному – парамагнетики втягиваются в область сильного поля, диамагнетики – выталкиваются (рис. 1.19.1).

Пара-і діамагнетизм пояснюється поведінкою електронних орбіт у зовнішньому магнітному полі. У атомів діамагнітних речовин без зовнішнього поля власні магнітні поля електронів і поля, створювані їх орбітальним рухом, повністю компенсовані. Виникнення діамагнетизму пов'язані з дією сили Лоренца на електронні орбіти. Під впливом цієї сили змінюється характер орбітального руху електронів і порушується компенсація магнітних полів. Виникає при цьому власне магнітне поле атома виявляється спрямованим протинапрями індукції зовнішнього поля

Речовини, здатні сильно намагнічуватись у магнітному полі, називаються феромагнетиками . Магнітна проникність феромагнетиків по порядку величини лежить у межах 102 -105. Наприклад, у сталі μ ≈ 8000, сплаву заліза з нікелем магнітна проникність досягає значень 250000.

До цієї групи належать чотири хімічних елементів: залізо, нікель, кобальт, гадоліній. З них найбільшу магнітну проникність має залізо. Тому вся ця група отримала назву феромагнетиків.

Феромагнетиками можуть бути різні сплави, що містять феромагнітні елементи. Широке застосуванняу техніці отримали керамічні феромагнітні матеріали – ферити.

Для кожного феромагнетика існує певна температура (так звана температура або точка Кюрі ), вище за яку феромагнітні властивості зникають, і речовина стає парамагнетиком. У заліза, наприклад, температура Кюрі дорівнює 770 ° C, кобальту 1130 ° C, у нікелю 360 ° C.

Феромагнітні матеріали поділяються на дві великі групи - на магніто-м'які і магніто-жорсткі матеріали. Магніто-м'які феромагнітні матеріали майже повністю розмагнічуються, коли зовнішнє магнітне поле стає рівним нулю. До магніто-м'яких матеріалів відноситься, наприклад, чисте залізо, електротехнічна сталь та деякі сплави. Ці матеріали застосовуються в приладах змінного струму, в яких відбувається безперервне перемагнічування, тобто зміна напряму магнітного поля (трансформатори, електродвигуни тощо).

Магніто-жорсткі матеріали значною мірою зберігають свою намагніченість і після видалення їх із магнітного поля. Прикладами магніто-жорстких матеріалів можуть бути вуглецева сталь і ряд спеціальних сплавів. Магніто-жорсткі матеріали використовуються в основному для виготовлення постійних магнітів.

Магнітна проникність μ феромагнетиків не є постійною величиною; вона сильно залежить від індукції B 0 зовнішнього поля. Типова залежність μ ( B 0) наведено на рис. 1.19.2. У таблицях зазвичай наводяться значення максимальної магнітної проникності.