Магнитное поле и его характеристики. Понятие магнитной цепи.

Магнитное поле представляет собой особый вид материи, посредством которого осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами.

Основные свойства магнитного поля:

1. Магнитное поле порождается электрическим током;

2. Магнитное поле обнаруживается по действию на электроток.

Основными характеристиками магнитного поля являются магнитная индукция, магнитный поток, потокосцепление, напряженность магнитного поля, магнитная проницаемость среды.

Магнитная индукция – мера действия поля на внесенные в него заряженные частицы. За его направление вектора магнитной индукции принимается направление от северного поля к южному и совпадающее с направлением положительной нормали к замкнутому контуру с током (правило буравчика – если ввинчивать буравчик в проводник по направлению тока, то направление вращения ручки совпадет с направлением вектора магнитной индукции).

Магнитная индукция для рамки с током – это отношение максимального момента сил М, действующих на контур с током, к произведению силы тока I на площадь контура S:

Магнитная индукция для линейного проводника – величина, численно равная силе, приходящейся на единицу тока и единицу длины проводника

Единица магнитной индукции – Тесла: 1 Тл = 1 Н / (А·м).

Магнитный поток Ф – это поток вектора магнитной индукции через поверхность площадью S

где B_n – проекция вектора магнитной индукции на нормаль к элементу поверхности dS.

Магнитный поток равен произведению модуля векторамагнитной индукции на площадь S нормальной

плоскости и на косинус угла a между вектором и нормалью к плоскости

Ф = B S cos a.

Единица магнитного потока – Вебер: 1 Вб = 1 Н·м / А = 1 B·c / м².

Потокосцепление. Если поместить в магнитное поле несколько витков, то каждый из них будет пронизываться одним и тем же магнитным потоком. Суммарный магнитный поток, пронизывающий все витки контура (магнитный поток, сцепленный со всеми витками) называется потокосцеплением:

y = wФ,

где Ф – магнитный поток через один виток;

w – число витков.

Потокосцепление измеряется в веберах (Вб).

Намагничивающая сила тока витка катушки считается равной току в проводе и измеряется в амперах (А). Намагничивающую силу тока называют также магнитодвижущей силой (МДС) F. Намагничивающая сила катушки, имеющей w витков (А·вит.)

F = wI.

Напряженность магнитного поля – это векторная величина, характеризующая магнитное состояние любой точки изотропной среды. Вектор напряженности совпадает по

направлению с вектором магнитной индукции . Напряженность численно равна намагничивающей силе, приходящейся на единицу длины магнитной силовой линии (А/м):

Н = F / l = Iw / l,

где F = wI – магнитодвижущая сила, А·вит.;

l – длина образца, м.

Значение напряженности не зависит от свойств среды (материала).

Магнитная цепь – это часть электротехнического устройства, предназначенная для создания в его рабочем объеме магнитного поля определённой величины и конфигурации.

Магнитная цепь состоит из трех элементов:

1) возбудителя (источника) магнитного поля (постоянный магнит, катушка с током);

2) магнитопровода – совокупности ферромагнитных тел, проводящих магнитный поток;

3) воздушного зазора.