Главная -> Книги

(0) (1) ( 2 ) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (2)

ориентируются в одном направлении. Магнетик намагничивается, приобретая магнитный момент, отличный от нуля. Магнитные поля отдельных микроскопических токов уже ие компенсируют друг друга и возникает поле В.

Намагничение магнетика характеризуют магнитным моментом единицы объема-намагниченностью (J). Теоретически намагниченность представляет собой понятную физическую величину. Казалось бы, бери магнитный момент отдельного молекулярного микротока, относи его к малому объему, взятому в окрестности рассматриваемого молекулярного тока, суммируй получившиеся величины по объему всего тела - и вот они, исчерпывающие сведения о поле внутри тела...

Однако в практических расчетах мы столкнемся с непреодолимым затруднением. Чтобы определить индукцию В, нам необходимо иметь исчерпывающую информацию не только о токах, создающих внешнее поле, но и о молекулярных токах, которые, в свою очередь, зависят от результирующей индукции В. Поэтому физики поступили следующим образом - они нашли вспомогательную величину, которую можно определить, пользуясь только информацией о внешних макроскопических токах, намагничивающих вещество. После несложных преобразований можно получить следующее выражение:

Я= --/>

где Н - уже известная нам напряженность магнитного поля; - магнитная постоянная.

В вакууме J = 0, поскольку намагничиваться нечему. Поэтому:

Читатель может воскликнуть: «Опять получен негодный для практики результат! Как я смогу вычислить намагниченность? Да и работать с векторами непросто». Не стоит спешить с выводами. Дело в том, что введение вспомогательной величины Я позволяет нам воспользоваться так называемой «теоремой о циркуляции вектора Я», которая постоянно будет помогать нам при расчетах конструктивных параметров дросселей и трансформаторов.



Звучит теорема следующим образом: «Циркуляция вектора напряженности магаитного поля по некоторому контуру равна алгебраической сумме микроскопических токов, охватываемых этим контуром»:

Вычислять интегралы интересно далеко не всем, мало того, нужно уметь их вычислять, чтобы получить правильный результат. Как же быть читателю, который пока не на «ты» с высшей математикой? Давайте осмыслим эту сложную на первый взгляд теорему, и она покажется нам весьма подходящей для практики. Наверняка, вы, уважаемый читатель, держали в руках ферритовое колечко, широко использующееся в импульсной технике. Если колечко достаточно тонкое, тогда длину его средней линии по окружности обозначим /. Через колечко проходят провода с токами г,, гз- Теперь представим наше кольцо состоящим из маленьких бусинок, нанизанных на линию /. В каждой бусинке мы можем определить величину вектора , умножив его по соответствующим правилам на маленький элемент длины бусинки dl, как показано на рис. 1.2. Оговоримся сразу, что интегрирование - это не что иное, как суммирование вычисленных величин по всем бусинкам.


Рис. 1.2. Теорема о циркуляции вектора Н

Если мы пробежимся по всему контуру /, то заметим, что от бусинки к бусинке взаимное расположение вектора напряженности и элемента длины не меняется. Поэтому имеем право в данном частном случае не вычислять подынтегральное выражение для каждой бусинки, а просто записать:



Обозначим JI = 1 + X, где ц - относительная магнитная проницаемость материала. Окончательно:

Важный вывод, который мы делаем из этого соотношения, таков: напряженность магнитного поля Н есть вектор, имеющий то же направление, что и вектор В, но в цЦр меньший. Этот вывод справедлив для однородных магнитных сред, когда магнетик равномерно распределен по объему. Для наших расчетов это допущение вполне сгодится. ,В дальнейшем мы забудем о существовании J,x,a также о том.

Зная длину контура и силы токов, проходящих через этот контур, мы «на лету» вычисляем напряженность магнитного поля в контуре. Запомним этот результат.

Теперь нам нужно воедино связать намагниченность J, магнитную индукцию В и напряженность магнитного поля Н. Следует отметить, ЧТО процессы, происходящие в магнетиках, чрезвычайно сложны. Их анализу посвящены тысячи фундаментальных научных работ, десятки тысяч научных статей. Нам, конечно, нет никакого смысла углубляться во все премудрости электромагнетизма. Практиков всегда вполне устраивают простые допущения, позволяющие с достаточной точностью оценить ту или иную физическую величину, чтобы на основе этих оценок воплощать свои идеи «в железе».

Традиционно намагниченность принято связывать не с магнитной индукцией, а с напряженностью поля. Полагают, что в каждой точке магнетика:

где % - характерная для конкретного магнетика величина, называемая магнитной восприимчивостью.

Опыт показывает, что для слабомагнитных веществ при не слишком сильных полях X не зависит от Н. С учетом этого:



(0) (1) ( 2 ) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110)