Лекции и конспекты по физике

Задачи и методы расчета МП

Типы задач на расчеты МП.

Определение индуктивности какого-либо контура или взаимоиндуктивности двух контуров.

Определение сил, действующих в магнитном поле на проводник с током (H, на рамку электроизмерительного прибора), определение силы тяги электромагнита.

Расчет магнитных экранов.

Много различных задач на расчет МП возникает при магнитной записи звука, а также при магнитной дефектоскопии. Магнитная дефектоскопия позволяет по картине МП судить о наличии раковин, трещин и других дефектов в изделиях из ферромагнитных материалов. Широко она распространена в железнодорожном транспорте при контроле целостности рельсов железнодорожного пути.

Методы расчета.

Аналитические: метод наложения, закон полного тока в интегральной и дифференциальной формах, уравнения Пуассона и Лапласа для , метод зеркальных изображений.

Графические – построение картины поля или исследование поля на модели.

За последние годы был развит способ интегральных уравнений, предполагающий использование ЭВМ, значительно расширяет круг решаемых задач.

7. Магнитное поле вблизи поверхности ферромагнитных тел

рис. 3.3

Большое практическое значение имеет вопрос о характере МП в воздухе около поверхностей стальных частей трансформаторов, электромагнитов и других электротехнических устройств.

Магнитные проницаемости ферромагнитной среды сильно разнятся между собой.

Для воздуха практически .

Пусть для ферромагнитной среды .

В таком случае: .

Как видим, поле внутри ферромагнетика почти отсутствует, а .

Поэтому во всех случаях, когда магнитное поле создается токами, протекающими по проводникам, расположенными воздухе, можно считать, что линии магнитной индукции в воздухе нормальны к поверхности тел из ферромагнитных материалов.

Пример. Пусть около бесконечной плоскости, ограничивающей ферромагнитную среду, для которой примем , расположен в воздухе параллельно плоскости проводника стоком .

Поверхность ферромагнитной среды является поверхностью , так как линии напряженности поля в воздухе к ней перпендикулярны.

При расчете ферромагнитную среду можно удалить, мысленно заменив ее током , являющимся зеркальным изображением тока .

рис. 3.4

В отличие от метода зеркальных изображений для расчета электростатических полей, где вводится фиктивный заряд противоположного знака, ток   имеет то же направление, что и ток .

Например, даны: , , , координаты точек m и n. Определить:, .

8. Магнитное экранирование

Для защиты электроизмерительных приборов от влияния посторонних магнитных полей их системы помещают в массивные замкнутые оболочки из ферромагнитного материала.

Также оболочки называют магнитными экранами.

Поле внутри экрана оказывается ослабленным по сравнению с внешним полем.

рис. 3.5

Если экран в форме полого шара внести в равномерное магнитное поле .

Внутренний и внешний радиусы экрана  и ;  - магнитная проницаемость материала экрана, то напряженность поля внутри экрана равна:

.

Если  и , то, то есть напряженность поля внутри поля экрана составляет 3% от напряженности внешнего поля.

рис. 3.6

В случае ферромагнитного вещества ›› и экранирующее действие определяется тем, что линии   - внешнего поля, стремясь пройти по пути с наименьшим магнитным сопротивлением, сгущаются внутри стенок экрана, почти не проникая в его полость.

Атомное ядро. Закон радиоактивного распада