Електромагнетизм та магнітні кола

Магнітні кола електричних машин, трансформаторів та електричних апаратів.

потоку (Ф)

Магнітне поле створюється рухомими електричними зарядами, а також змінним електричним

полем.
Магнітні силові лінії є неперервними, тобто не мають ні початку, ні кінця, й утворюють замкнені контури. Це явище називається принципом неперервності магнітного потоку.

Рис. 1

магнітних ліній (від полюса N до полюса S) і є

дотичною до силової лінії в кожній її точці.

Рис. 2

певну поверхню.
Рис. 3

залежить від середовища, в якому розглядається магнітне поле, а залежить

тільки від величини струму, що створив це поле, та координат точки, в якій визначається Н.
Напруженість магнітного поля – векторна величина, спрямована за напрямом магнітних ліній. Напрям вектора Н визначають згідно з правилом правого гвинта відповідно до напряму струму, який створює магнітне поле.

Сумарний магнітний момент одиниці об’єму речовини називається намагніченістю J[А/м], який визначають стан речовини, набуває нею в результаті намагнічування.

середовища
Пам`ятай!
Для вакууму µа≈µ0

>>> 1

напруженості магнітного поля , яку знімають експериментально. Ця залежність утворює

петлю гістерезису.

Рис. 5 Петля гістерезису та крива намагнічування

лежить в середині петлі Гістерезису.
При розрахунках електромагнітних кіл користуються середньою

лінією, яку називають КРИВОЮ НАМАГНІЧУВАННЯ (пунктирна крива)
Середовище магнітного поля характеризується магнітною проникністю µr, яка вказує на здатність середовища до намагнічування. Величина µr знімається експериментально й виражається залежністю В=f(Н), яку називають кривою намагнічування.
Залежність між В і Н описується виразом:
В=µ0µrН

контура дорівнює електричному струму, що охоплюється цим контуром, тобто струму,

який проходить крізь поверхню, що обмежується цим контуром.

що входить в праву частину рівняння й позначається літерою F.
Магнітна

напруга на ділянці контура l між точками a і b визначаються за виразом

Рис. 4

сил, феромагнітних сил, феромагнітних тіл, інших тіл чи середовищ, що

утворюють шлях для замикання магнітного потоку.

Магнітний потік визначається за виразом:

магнітного кола, а величину
- магнітним опором магнітопровода довжиною lср ,

площею S та магнітною проникністю µа. Rм відповідає за аналогією електричному опорові RЕ=l/(yS). Одиницею вимірювання магнітного опору в системі СІ є [Rм] = 1 Гн1 = 1/(Ом см).

магнітних силових ліній (магнітного потоку)
Або в загальному вигляді:

кола можна сформулювати так: алгебрична сума магнітних потоків, які належать

до будь-якого вузла магнітного кола, дорівнює нулеві.

спадів магнітних напруг (RмкФк) на окремих ділянках замкненого контура дорівнює

алгебричній сумі магніторушійних сил (wкік), що діють в цьому контурі:

Цей закон може бути сформульовано й так: алгебрична сума магнітних напруг (UМ) і магніторушійних сил (F) в замкненому контурі дорівнює нулеві:

М. Фарадей відкрив явище виникнення електрорушійної сили в контурі, зчепленому

із змінним магнітним потоком. Це явище отримало назву закону електромагнітної індукції. Індукована ЕРС пропорційна швидкості зміни магнітного потоку і кількості зчеплених з ним витків:

Де

= WФ – потокозчеплення котушки

за виразом:
Рис.6 До визначення ЕРС самоіндукції котушки (а) та її

скерування на схемі (б)

збуджує змінний магнітний потік.
Явище наведення ЕРС в котушці змінним

магнітним полем, збудженим власним струмом, називається самоіндукцією

ЕРС самоіндукції пропорційна індуктивності котушки L та швидкості зміни струму в ній:

L – індуктивність котушки, яка визначається розмірами та формою котушки й залежить від магнітних властивостей середовища

зміні струму в іншому контурі (котушці) називається взаємоіндукцією.
- Два контури

або котушки є індуктивно або магнітно зв'я- заними, якщо частина магнітного потоку, створеного струмом першого контура, пронизує другий контур, а частина магнітного потоку, викликаного струмом другого контура, пронизує перший контур.

Рис.7 . Індуктивно зв'язані котушки: при проходженні струму і1 по першій котушці в другій котушці наводиться ЕРС взаємоіндукції е21 (а), і навпаки, при струмі другої котушки і2 в першій котушці виникає е12 (б)

потік Ф1, який частково замикається без зчеплення з другою котушкою

(Ф11), і частково пронизує другу котушку (Ф12). Магнітний потік Ф11 наводить ЕРС самоіндукції е11 в першій котушці. У другій котушці магнітним потоком Ф12 наводиться ЕРС взаємоіндукції е21, величина якої пропорційна коефіцієнту взаємоіндукції М12 і швидкості зміни струму і1 в часі. Коефіцієнт взаємної індукції М вимірюється в генрі.

з витками першої та другої котушок; ер е2 - сумарні

ЕРС, індуковані відповідно в першій і другій котушках.

позначення на схемі (б)

урахуванням спаду напруги на обвитках
Звідси
Отримаємо значення напруги на котушках:

магнітні потоки спрямовані в один бік і додаються, а при

зустрічному увімкненні (рис. 9, б) потоки спрямовані в протилежні боки і віднімаються.