ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 13.05.2020
Просмотров: 136
Скачиваний: 3
Под электромагнитным полем понимают вид материи, характеризующийся совокупностью взаимосвязанных и взаимообусловливающих друг друга электрического и магнитного полей. Электромагнитное поле может существовать при отсутствии другого вида материи – вещества, характеризуется непрерывным распределением в пространстве (электромагнитная волна в вакууме) и может проявлять дискретную структуру (фотоны). В вакууме поле распространяется со скоростью света, полю присущи характерные для него электрические и магнитные свойства, доступные наблюдению. Электромагнитное поле оказывает силовое воздействие на электрические заряды. Силовое воздействие положено в основу определения двух векторных величин, описывающих поле: напряженность электрического поля Е (В/м) и индукции магнитного поля В (В·с/м2).
Электромагнитное поле обладает энергией, массой и количеством движения, т.е. таким же атрибутами, что и вещество. Энергия в единице объема, занятого полем в вакууме, равна сумме энергий электрического и магнитного компонент поля и равна
несмотря на малое значение массы поля по сравнению с массой вещества, наличие массы поля указывает на то, что процессы в поле являются инерционными. Количество движения единицы объема электромагнитного поля определяется произведением массы единицы объема поля на скорость распространения электромагнитной волны в вакууме.
Электрические и магнитные поля могут быть изменяющимися и неизменными во времени. При протекании постоянных токов по проводящим телам внутри и вне их существует электрическое и магнитное поля, не влияющие друг на друга, поэтому их можно рассматривать раздельно. В изменяющимся во времени поле электрическое и магнитное поле взаимосвязаны.
Электромагнитные поля могут быть описаны интегральными и дифференциальными соотношениями. Интегральные соотношения относятся к объему участка поля конечных размеров, дифференциальные – к участку поля физически бесконечно малых размеров. Они выражаются операциями градиента, дивергенции, ротора. В макроскопической теории поля описывают свойства поля, усредненные по бесконечно малому физическому объему и во времени. Этот объем в отличие от математического бесконечного малого объема может содержать большое число атомов вещества.
Под магнитными линиями с распределенными параметрами понимают такие линии, магнитный поток и магнитное напряжение вдоль которых непрерывно меняются при переходе от одной точки линии к соседней. Эффект непрерывного изменения потока и магнитного напряжения вдоль линии имеет место вследствие того, что линии обладают распределенными продольными и поперечными элементами.
В магнитных линиях с распределенными параметрами продольные сопротивления представляют собой магнитные сопротивления самих магнитных стержней, образующих магнитную линию, а поперечные сопротивления обусловлены утечкой магнитного потока по воздуху между противостоящими друг другу участкам линии.
Примером нелинейной магнитной линии с распределенными параметрами являются линия, образованная параллельно расположенными магнитными сердечниками, которые в процессе работы линии могут насыщаться.
Помимо двух классов веществ – диа- и парамагнетиков, называемых слабомагнитными веществами, существуют еще сильномагнитные вещества – ферромагнетики – вещества, обладающие спонтанной намагниченностью, т.е. они намагничены даже при отсутствии внешнего магнитного поля к ферромагнетикам кроме основного их представителя – железо – относятся, например, кобальт, никель, гадолиний, и их сплавы и соединения.
Ферромагнетики помимо способности сильно намагничиваться обладают еще и другими свойствами, существенно отличающими их от диа- и парамагнетиков. Если (с244)
У диамагнитных веществ относительная магнитная проницаемость μr<1, вистмут μr=0,99983, у парамагнетиков μr>1, платина μr=1,00036. У ферромагнитных веществ μr много больше единицы (например. 104, а у некоторых материалов даже до 106).
Свойства ферромагнитных материалов принято характеризовать зависимостью магнитной индукции В от напряжения магнитного поля Н. различают два основных типа этих зависимостей: кривые намагничивания и гистерезисные петли.
Под кривыми намагничивания понимают однозначную зависимость между В и Н. кривые намагничивания подразделяют на начальную. Основную и безгистерезисную.
Явление гистерезиса – отставание изменения магнитной индукции В от изменения напряженности магнитного поля Н. Он обусловлен необратимыми изменениями энергетического состояния под действием внешнего поля зависимость между В и Н приобретает петлевой характер. Есть несколько типов гистерезисных петель – симметричную, предельную и несимметричную.
Геометрическое место вершин симметричных гистерезисных петель называют основной кривой намагничивания.
Магнитомягкие материалы обладают круто поднимающийся основной кривой намагничивания и относительно малыми площадями гистерезисных петель. Их применяют в условиях в которых периодически изменяется магнитный поток.
Магнитотвердые материалы обладают полого поднимающейся основной кривой намагничивания и большой площадью гистерезисной петли (углеродистые сплавы, вольфрамовые сплавы).
Электрические машины, трансформаторы и другие аппараты конструируют так, чтобы магнитный поток в них был по возможности наибольшим. Если в магнитную цепь входит ферромагнитный материал, то поток в ее ветвях при одной и той же МДС и одинаковой геометрии цепи оказывает во много раз больше, чем в случае отсутствия ферромагнитного материала.