Магнітне поле провідника зі струмом і способи його посилення

Головна | Про нас | Зворотній зв'язок

При проходженні струму по прямолінійним провіднику навколо нього виникає магнітне поле (рис. 26). Магнітні силові лінії цього поля розташовуються по концентричних колах, в центрі яких знаходиться провідник зі струмом.

Напрямок магнітних силових ліній можна визначити за правилом гвинта. Якщо поступальний рух гвинта (рис. 27) поєднати з напрямком струму в провіднику, то обертання його рукоятки покаже напрямок силових ліній магнітного поля навколо провідника. Чим більше струм, що проходить по провіднику, тим сильніше виникає навколо нього магнітне поле. При зміні напрямку струму магнітне поле також змінює свій напрямок.

У міру віддалення від провідника магнітні силові лінії розташовуються рідше.

Способи посилення магнітних полів. Для отримання сильних магнітних полів при невеликих токах зазвичай збільшують число провідників зі струмом і виконують їх у вигляді ряду витків; такий пристрій називають котушкою.

При провіднику, зігнутому у вигляді витка (рис. 28, а), магнітні поля, утворені всіма ділянками цього провідника, будуть всередині витка мати однаковий напрямок. Тому інтенсивність магнітного поля всередині витка буде більше, ніж навколо прямолінійного провідника. При об'єднанні витків в котушку магнітні поля, створені окремими витками, складаються (рис. 28, б) і їх силові лінії з'єднуються в загальний магнітний потік. При цьому концентрація силових ліній всередині котушки зростає, т. Е. Магнітне поле всередині неї посилюється. Чим більше струм, що проходить через котушку, і чим більше в ній витків, тим сильніше створюване котушкою магнітне поле.

Котушка, обтічна струмом, є штучним електричний магніт. Для посилення магнітного поля всередину котушки вставляють сталевий сердечник; такий пристрій називається електромагнітом.

18. Магнітні властивості різних речовин.

Всі речовини в залежності від магнітних властивостей ділять на три групи: феромагнітні, парамагнітні і діамагнітні.

До феромагнітним матеріалів відносять залізо, кобальт, нікель і їх сплави. Вони володіють високою магнітною проникністю μ і добре притягуються до магнітів і електромагнітам.

До парамагнітним матеріалів відносять алюміній, олово, хром, марганець, платину, вольфрам, розчини солей заліза і ін. Парамагнітні матеріали притягуються до магнітів і електромагнітам у багато разів слабкіше, ніж феромагнітні матеріали.

Діамагнітні матеріали до магніти не притягуються, а, навпаки, відштовхуються. До них відносять мідь, срібло, золото, свинець, цинк, смолу, воду, більшу частину газів, повітря та ін.

Магнітні властивості феромагнітних матеріалів. Феромагнітні матеріали завдяки їх здатності намагнічуватися широко застосовують при виготовленні електричних машин, апаратів в інших електротехнічних установок.

Крива намагнічування. Процес намагнічування феромагнітного матеріалу можна зобразити у вигляді кривої намагнічування (рис. 31), яка представляє собою залежність індукції В від напруженості Н магнітного поля (від намагнічує струму I).

Криву намагнічування можна розбити на три ділянки: О-а. на якому магнітна індукція зростає майже пропорційно намагнічує струму; а-б. на якому зростання магнітної індукції сповільнюється, і ділянку магнітного насичення за точкою б. де

залежність В від Н стає знову прямолінійною, але характеризується повільним наростанням магнітної індукції при збільшенні напруженості поля.

Перемагнічування феромагнітних матеріалів, петля гістерезису. Велике практичне значення, особливо в електричних машинах і установках змінного струму, має процес перемагнічування феромагнітних матеріалів. На рис. 32 показаний графік зміни індукції при намагнічуванні і розмагнічування феромагнітного матеріалу (при зміні намагнічує струму I. Як видно з цього графіка, при одних і тих же значеннях напруженості магнітного поля магнітна індукція, отримана при розмагнічування феромагнітного тіла (ділянка а-б-в), буде більше індукції, отриманої при намагнічуванні (ділянки О-а і д-а). Коли намагнічує струм буде доведений до нуля, індукція в феромагнітному матеріалі не зменшиться до нуля, а збереже деяке значення Вr. соответству ний відрізку О-б. Це значення називається залишкової індукцією.

Явище відставання, або запізнювання, змін магнітної індукції від відповідних змін напруженості магнітного поля називається магнітним гістерезисом, а збереження в феромагнітному матеріалі магнітного поля після припинення протікання намагнічує струму - залишковим магнетизмом.

При зміні напрямку намагнічує струму можна повністю розмагнітити феромагнітна тіло і довести магнітну індукцію в ньому до нуля. Зворотній напруженість Нс. при якій індукція в феромагнітному матеріалі зменшується до нуля, називається коерцитивної силою. Криву О-а. яка утворюється за умови, що феромагнітна речовина було попередньо розмагнічена, називають первинною кривої намагнічування. Криву зміни індукції називають петлею гистерезиса.

Вплив феромагнітних матеріалів на розподіл магнітного поля. Якщо помістити в магнітне поле якесь тіло з феромагнітного матеріалу, то магнітні силові лінії будуть входити і виходити з нього під прямим кутом. У самому тілі і біля нього буде мати місце згущення силових ліній, т. Е. Індукція магнітного поля всередині тіла і поблизу нього зростає. Якщо виконати феромагнітна тіло в вигляді кільця, то у внутрішню його порожнину магнітні силові лінії практично проникає будуть (рис. 33) і кільце буде служити магнітним екраном, що захищає внутрішню порожнину від впливу магнітного поля. На цій властивості феромагнітних матеріалів заснована дія різних екранів, що захищають електровимірювальні прилади, електричні кабелі та інші електротехнічні пристрої від шкідливого впливу зовнішніх магнітних полів.