Магнитное поле и его основные характеристики

1. Пермское подразделение Свердловского УЦПК

Презентация по предмету: «Электротехника»
Тема: «Магнитное поле и его основные
характеристики»
Преподаватель: Чербунин А.Г.
10.10.2015
1

2. Содержание презентации

2
Магнитное поле
Магнитные силовые линии
Характеристики магнитного поля
Магнитные свойства проводника с током и способы их усиления
Электромагнитная индукция
Самоиндукция
Индуктивность
Взаимоиндукция
Вихревые токи
Преподаватель Пермского подразделения СвУЦПК Чербунин А.Г. 2014 г.

3.

Магнитное поле
3

4. Магнитное поле

1.
2.
3.
4
Особый вид материи, который образуется:
Вокруг магнитов;
Вокруг движущихся электрических зарядов, т.е. проводников с током;
При изменении электрического поля.

5. Электромагнитные волны

5
Всякое изменение электрического поля образует магнитное поле и
наоборот, изменение магнитного поля порождает электрическое. Такое
взаимодействие полей называется ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

6.

Магнитные силовые линии
6

7. Магнитное поле обозначается силовыми линиями

Эти линии:
1.
Всегда замкнуты;
2.
Располагаются не только снаружи, но и внутри источника;
3.
Внутри они направлены от S к N;
4.
Снаружи от N к S.
S
7
N

8. Магнитные силовые линии вокруг проводника с током

ПРАВИЛО БУРАВЧИКА
Поступательное движение буравчика совместить с направлением тока
Направление вращения ручки покажет направление магнитных
силовых линий.
• ПРАВИЛО ПРАВОЙ РУКИ
• Большой палец показывает
направление тока
• Согнутые четыре пальца ручки покажут
направление магнитных силовых линий.
Х
Х
хвост
8
Направление
тока
наконечни
к

9.

Характеристики магнитного поля
9

10. 1. Магнитная индукция

В
Обозначается
измеряется в (теслах) - [Тл]
Характеризует энергию магнитного поля в какой либо точке. Чем гуще
силовые линии (обычно ближе к полюсам), тем больше магнитная
индукция.
10
,

11. 2. Магнитный поток

Ф
Обозначается
.
Измеряется в (веберах) - [Вб].
Характеризует общую энергию магнитного поля, т.е. общее число
силовых линий проходящих через какую либо площадь
• Ф=B*S => B=Ф/S.
11
S
.

12. 3. Магнитная проницаемость

• Обозначается
µ (мю).
• Измеряется в (генри на метр) - [Гн/м].
• Характеризует магнитные свойства данного
материала или среды в сравнении с магнитными
свойствами вакуума (µ=1). Т.е. насколько хорошо
материал пропускает магнитный поток и
намагничивается (по сравнению с вакуумом)
• µ0=4*π*10-7 Гн/м
12

13. В зависимости от значения µ все материалы по магнитным свойствам делятся на 3 группы:

13
µ
a)
Ферромагнетики
>>1 (>7000ед.) хорошо пропускают магнитный поток и
намагничиваются (железо Fe, кобальт Co, никель Ni)
b)
Парамагнетики
c)
Диамагнетики
µ
µ
≥1 намагничиваются слабо (алюминий Al, олово Sn и др.)
<1 не намагничиваются (медь Cu, золото Au)

14. Магнитная проницаемость

• µа – абсолютная магнитная
проницаемость (конкретное
значение для материала или среды)
• µ0 – абсолютная магнитная
проницаемость вакуума
• µ – относительная магнитная
проницаемость µ= µа/µ0
14

15. 4. Напряженность магнитного поля

• Не зависит от магнитных свойств среды,
но учитывает силу тока, форму
проводников
Н;
• Н= В/µа = В/µ*µ0
• т.е. в среде с неизменной магнитной
проницаемостью, Магнитная индукция
[В] пропорциональна его
напряженности.
• Обозначается
15

16.

Магнитные свойства проводника с током и способы
их усиления
16

17. Магнитная цепь

Это путь по которому проходит и замыкается магнитный поток.
Закон Ома магнитной цепи.
Магнитный поток
Ф
прямо пропорционален намагничивающей силе
R
• Ф=F /R (F =I*n) Ф=I*n/R
обратно пропорционален магнитному сопротивлению среды
нс
17
маг;
нс
;
маг
маг
F
нс
и

18. 3 способа усиления магнитных свойств

• Ф=I*n/R
I.
• Электромагнит
– катушка с
сердечником
n.
маг
1.
Увеличить силу тока
2.
Смотать проводник в катушку, увеличить число витков
3.
Уменьшить магнитное сопротивление, т.е. вставить в катушку стальной сердечник.
18

19. Проводник с током в магнитном поле

• Закон Ампера
• Электромагнитная сила F действующая на
проводник с током находящийся в магнитном
поле и расположенном перпендикулярно
направлению поля равна произведению силы
тока I, магнитной индукции B и длине
проводника l
• F= I*B*l
19

20. Направление выталкивающей силы

определяется по правилу левой
руки:
1) Силовые магнитные линии – в ладонь;
2) Направление тока – четыре прямых
пальца;
3) Выталкивающая сила – большой
палец.
20

21. Если из проводника сделать виток, то на него будет действовать пара сил, которая образует вращающий момент Мвр

F
N
F
S
21
F
X
Мвр
N
F
X
Мвр=0
S
Чтобы виток вращался непрерывно нужно:
Увеличить количество витков, смещенных относительно друг друга;
Увеличить количество полюсов.
• ВАЖНО: чтобы количество витков было
не меньше количества полюсов.

22.

Электромагнитная индукция
22

23. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

23
При пересечении проводником магнитных силовых линий, в нем
индуктируется ЭДС.
Такое явление называется электромагнитной индукцией.
Значение индуктированной ЭДС определяется законом Фарадея.
Е=В*V*l

24. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

24
Закон Фарадея.
Е= В *V*l
Е – ЭДС (в вольтах);
В – магнитная индукция (в теслах);
V – скорость (в метрах в секунду);
l – длина проводника (в метрах)

25. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

• Если проводник движется под углом α.
• Е= В *V*l*sinα
• это значит, что если проводник
перемещается вдоль силовых линий,
то α, sin α и ЭДС равны нулю.
25

26. Направление ЭДС определяется по правилу правой руки:

1)
2)
3)
26
Силовые магнитные линии – в ладонь;
Направление движения проводника – большой палец;
Электродвижущая сила – четыре прямых пальца.

27.

Самоиндукция
27

28. Самоиндукция

ЭДС индуктированная в проводнике или катушке в результате
изменения магнитного потока, созданного током.
Чем быстрее изменяется ток, тем больше ЭДС самоиндукции.
Направление против изменения вызвавшего тока.
Т.е. при
При повышении значения тока ЭДС самоиндукции будет направлена
на встречу протекания тока.
28
при
самоиндукции
самоиндукции
При уменьшении значения тока ЭДС самоиндукции будет направлена в
сторону протекания тока (сонаправлено).

29.

Индуктивность
29

30. Индуктивность

Способность различных проводников
или катушек
индуктировать
ЭДС
•• Индуктивность
показывает
какая
ЭДС
самоиндукции.
самоиндукции возникает в проводнике
• при
Обозначается
, измеряется
[Гн]
измененииL
тока
на 1А за(генри)
1 секунду.
т.к.
••ЕL=Ф/I;
си= ΔФ/
Δt Ф=L*I.
=-L*ΔI/Δt
2)/2 – энергия
L=Ф*n/I=Ψ/I;
••W
=
(L*I
м
поля
•магнитного
Ψ=Ф*n где потокосцепление;
• n – количество витков.
30
1Гн (генри) – при изменении
тока на 1А за 1сек.
в контуре возникает ЭДС
Самоиндукции = 1В

31.

Взаимоиндукция
31

32. Взаимоиндукция

Это явление индуктирования ЭДС в проводнике или катушке, при
изменении магнитного потока создаваемого другим проводником или
катушкой.
• В основе принципа работы
трансформаторов лежит явление
• взаимоиндукции
Е = - М* ΔI/Δt;
м
где
М
– коэффициент взаимоиндукции, характеризующий параметры
обеих катушек.
32

33.

Вихревые токи
33

34. Вихревые токи

• Iвихр = Ем/Rд
34
В массивных металлических деталях электрических машин
находящихся в переменном магнитном поле индуктируется ЭДС. Под
действием этих ЭДС образуются вихревые токи.
Вихревые токи вызывают нагрев деталей => выход из строя.

35. Вихревые токи

• Iвихр = Ем/Rд
Для уменьшения вихревых токов
применяют 2 способа:
1. Шихтование (уменьшение Ем) –
набирают из тонких изолированных пластин, которые
расположены по направлению магнитных силовых
линий.
2. Увеличивают сопротивление (Rд) –
шихтованные пластины из электротехнической стали
(сталь с добавлением 1-5% кремния).
35

36. Вихревые токи

36
Прим. Полезное использование вихревых токов: участвуют в работе
асинхронных двигателей, используются для нагрева и закалки, в сварке
и расплавке деталей, в магнитной дефектоскопии и пр.

37.

Спасибо за внимание
37