Электромагнетизм и магнитные цепи

1. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

Московский государственный строительный
университет
Кафедра электротехники и электропривода
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
Часть 1. Электрические и магнитные цепи.
Электрические измерения
Лекция 7. Электромагнетизм и магнитные цепи
Электронные лекции
Составитель:
профессор И.Г. Забора
Москва – 2014 г.
1

2. Лекцию читает

профессор кафедры «Электротехника и
электропривод» МГСУ
Забора Игорь Георгиевич
E-mail: [email protected]
2

3. Электромагнетизм. Магнитные цепи Определения и основные характеристики магнитного поля

3

4. Электромагнетизм. Магнитные цепи Определения и основные характеристики магнитного поля

Ф B dS.
S
B
Ф
.
S
Ф BS,
4

5. Электромагнетизм. Магнитные цепи Определения и основные характеристики магнитного поля

B a H,
a 0 r
0 4 10 7
r
r
r
a B
.
0 B0
r
5

6. Электромагнетизм. Магнитные цепи Определения и основные характеристики магнитного поля

6

7. Электромагнетизм. Магнитные цепи Определения и основные характеристики магнитного поля

Рис. 1. Петля гистерезиса (1) и
основная кривая намагничивания (2)
Bmax – индукция насыщения;
Br – остаточная индукция;
Нс – коэрцитивная сила
7

8. Электромагнетизм. Магнитные цепи Определения и основные характеристики магнитного поля

8

9. Электромагнетизм. Магнитные цепи Определения и основные характеристики магнитного поля

а)
б)
в)
Рис. 2. Петли гистерезиса различных ферромагнитных материалов
а – магнитомягкие материалы;
б – магнитотвердые материалы;
в – материалы с прямоугольной петлей гистерезиса
9

10. Электромагнетизм. Магнитные цепи Определения и основные характеристики магнитного поля

10

11. Электромагнетизм. Магнитные цепи Определения и основные характеристики магнитного поля

11

12. Электромагнетизм. Магнитные цепи Определения и основные характеристики магнитного поля

Рис. 3. Петли гистерезиса
магнитомягких материалов
1– статическая петля
гистерезиса;
2 – динамическая петля
гистерезиса
12

13. Электромагнетизм. Магнитные цепи Определения и основные характеристики магнитного поля

a r r B / H.
a
13

14. Электромагнетизм. Магнитные цепи Определения и основные характеристики магнитного поля

Рис. 4. Основная кривая
намагничивания В(Н) и
зависимость a / H для
ферромагнитного материала
14

15. Электромагнетизм. Магнитные цепи Основные законы для расчета магнитной цепи

n
Hdl I .
l
j 1
j
n
m
H l = WI
k k
k=1
j j
= F,
j=1
15

16. Электромагнетизм. Магнитные цепи Основные законы для расчета магнитной цепи

16

17. Электромагнетизм. Магнитные цепи Основные законы для расчета магнитной цепи

Рис. 5. Ферромагнитный тороидальный сердечник с четырьмя
намагничивающими катушками
17

18. Электромагнетизм. Магнитные цепи Основные законы для расчета магнитной цепи

H=
WI F
= .
πD0 l0
18

19. Электромагнетизм. Магнитные цепи Основные законы для расчета магнитной цепи

Рис. 6. Ферромагнитный тороидальный сердечник
с одной намагничивающей катушкой
19

20. Электромагнетизм. Магнитные цепи Основные законы для расчета магнитной цепи

Ф
UM
.
RM
U M ФR M Hl.
RM =
UM Hl
=
.
Ô
Ô
20

21. Электромагнетизм. Магнитные цепи Основные законы для расчета магнитной цепи

а
RM
l
.
a S
n
Ф
i 1
i
0.
n
m
m
m
i 1
j 1
j 1
j 1
Fi U Mj H jl j = Ф jR M j .
21

22. Электромагнетизм. Магнитные цепи Основные законы для расчета магнитной цепи

F IW,
22

23. Электромагнетизм. Магнитные цепи Основные законы для расчета магнитной цепи

Рис. 7. Ферромагнитный сердечник с воздушным зазором lδ
23

24. Электромагнетизм. Магнитные цепи Электромеханическое действие магнитного поля

24

25. Электромагнетизм. Магнитные цепи Электромеханическое действие магнитного поля

Рис. 8. Возникновение электромагнитной силы, действующей на
проводник с током в магнитном поле.
Правило левой руки
25

26. Электромагнетизм. Магнитные цепи Электромеханическое действие магнитного поля

26

27. Электромагнетизм. Магнитные цепи Электромеханическое действие магнитного поля

Рис. 9. Проводник с током в магнитном поле
а – магнитные поля постоянного магнита NS и проводника с током;
б – результирующее магнитное поле постоянного магнита и проводника с током 27

28. Электромагнетизм. Магнитные цепи Электромеханическое действие магнитного поля

28

29. Электромагнетизм. Магнитные цепи Электромеханическое действие магнитного поля

29

30. Электромагнетизм. Магнитные цепи Электромеханическое действие магнитного поля

F=
μ rμ 0
I 1I 2 l .
2πd
30

31. Электромагнетизм. Магнитные цепи Электромеханическое действие магнитного поля

Рис. 10. Взаимодействие двух проводников с током
а – токи одного направления;
б – токи противоположных направлений
31

32. Электромагнетизм. Магнитные цепи Индукционное действие магнитного поля

e
d
.
dt
32

33. Электромагнетизм. Магнитные цепи Индукционное действие магнитного поля

Рис. 11. Возникновение ЭДС и тока электромагнитной индукции
33

34. Электромагнетизм. Магнитные цепи Индукционное действие магнитного поля

WK ФК .
WФ.
e
d
dФ
W
.
dt
dt
34

35. Электромагнетизм. Магнитные цепи Индукционное действие магнитного поля

35

36. Электромагнетизм. Магнитные цепи Индукционное действие магнитного поля

E B l V.
Рис. 12. Возникновение ЭДС при движении
проводника в магнитном поле.
Правило правой руки
36

37. Электромагнетизм. Магнитные цепи Индукционное действие магнитного поля

37

38. Электромагнетизм. Магнитные цепи Индукционное действие магнитного поля

Рис. 13. Явление самоиндукции катушки при коммутации
в цепи постоянного тока
а – коммутация в цепи постоянного тока с катушкой индуктивности;
б – нарастание и убывание тока в катушке при замыкании и размыкании цепи
38

39. Электромагнетизм. Магнитные цепи Индукционное действие магнитного поля

ФО = ФОm sin ωt,
e1 = -W1
E1m = 2πfW1Фоm
dФO
= E1msin(ωt - π 2) .
dt
39

40. Электромагнетизм. Магнитные цепи Индукционное действие магнитного поля

Рис. 14. Катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником
в цепи переменного тока
40

41. Электромагнетизм. Магнитные цепи Индукционное действие магнитного поля

e
L
i
d
di
L ,
dt
dt
41

42. Электромагнетизм. Магнитные цепи Индукционное действие магнитного поля

Рис. 15. Явление взаимоиндукции катушек W1 и W2
42

43. Электромагнетизм. Магнитные цепи Индукционное действие магнитного поля

d 21
dФ21
di
W1
M 2 ;
dt
dt
dt
d 12
dФ12
di
e2
W2
M 1 ,
dt
dt
dt
e1
21
43

44. Электромагнетизм. Магнитные цепи ТЕСТ – Электромагнетизм и магнитные цепи

При нажатии на расположенную внизу кнопку-гиперссылку «ТЕСТ»
запускается тестирующая программа и предоставляет пользователю выборку
пяти вопросов и задач из общего количества 30 по теме раздела.
При этом появляется окно Выбор режима.
В этом окне следует отметить пункт Обучение и после – нажать кнопку Ок,
так как тестирование в настоящем пособии проводится только в режиме
Обучение. При ошибочных ответах пользователя на вопросы теста
приводятся подсказки в виде правильных ответов (в режиме контроля
подсказки отсутствуют).
44

45. Электромагнетизм. Магнитные цепи Литература и электронные средства обучения

45

46. ЛЕКЦИЯ ОКОНЧЕНА

Благодарю за внимание!
46