Как устроены магнитные цепи?
Магнитную цепь, на самом деле, не так сложно представить, как может показаться человеку, который о них впервые слышит. Обычно магнитные цепи представляют из себя некоторые фигуры из ферромагнитного сердечника с источником или несколькими источниками ПОтока. Пожалуй, один из самых простых примеров с одним источником, который можно взять на вооружение, проиллюстрирован ниже:
Перед продолжением обусловимся, что среди электротехников сердечник называют магнитопроводом. Часть магнитопровода, на которой отсутствуют обмотки и которая служит для замыкания магнитной цепи, называется «ярмо».
Начнем с тороидального сердечника. Такой тороидальный сердечник может служить формой для катушки, как бы странно это не звучало. Но что за катушка? Ну, первое что приходит в голову — провод, образующий витки. Хорошо, но какого его предназначение? Вернемся к электрическим цепям и вспомним, что существуют источники тока / напряжения, так называемые активные элементы. Так вот, в магнитных цепях роль источника выполняют катушки с током, накрученные на основной элемент магнитной цепи — ферромагнитный магнитопровод.
Вспомним теперь про ферромагнитные материалы. Почему именно они? Дело в том, что благодаря высокому значению магнитной проницаемости, что сигнализирует о хорошей намагниченности ферромагнетика, силовые линии магнитного поля практически не выходят за пределы сердечника, либо не выходят вовсе. Однако это будет справедливо лишь тогда, когда наш сердечник замкнутый, либо имеет небольшие зазоры. То есть, ферромагнетики обладают сильно выраженными магнитными свойствами, когда как у парамагнетиков и диамагнетиков они значительно слабее, что можно наблюдать на следующем графике зависимости намагниченности от напряженности магнитного поля:
Вещества, которые входят в конструкцию магнитопровода, могут обладать не только сильномагнитными свойствами, но также и слабомагнитными. Однако мы рассматриваем сердечник из ферромагнитного материала.
Ещё из школьного курса мы представляем себе картину с линиями магнитной индукции соленоида, мы можем визуально представить его поле и понимаем, что концентрация силовых линий, их насыщенность, наибольшая в центре рассматриваемого соленоида
Тут очень важно вспомнить правило буравчика, чтобы правильно указать направление силовых линий
Отсюда становится ясно, что катушки-источники порождают магнитное поле, а следовательно и поток линий магнитной индукции. Такие линии будут циркулировать по нашему сердечнику, словно повторяя его форму
Именно поэтому нам важно условие замкнутости сердечника и материал, из которого он сделан. Положим, что наш воображаемый сердечник замкнут
Из этого следует, что и силовые линии замкнуты, а следовательно выполняется теорема Гаусса для магнитного поля, которая гласит: поток линий магнитной индукции через замкнутую поверхность равен нулю. Стоит учесть, что поток адаптируется под площадь сечения.*
Ну и в конечном счете ферромагнитный сердечник поток куда-то передает! Аналогичным образом замкнутый проводник позволяет передать электрический ток.
Отлично! Мы разобрались с тем, что такое магнитные цепи и даже вспомнили про теорему Гаусса и ферромагнетики. Теперь поговорим о том, какие следствия вытекают из теоремы Гаусса и возможности пренебрежения полем вне сердечника и в зазорах.
1] Магнитные потоки Ф1 и Ф2 через произвольные сечения будут равны между собой.
2] В узле (разветвлении) сердечника алгебраическая сумма потоков (с учетом их направлений) будет равна нулю… Мне одному это что-то напоминает?
То есть мы окончательно сформулировали, что замкнутая (или почти замкнутая) система из ферромагнитных сердечников может рассматриваться как проводящая цепь. В нашем случае — магнитная.
1.20. Сегнетоэлектрики и их свойства
Сегнетоэлектрики — класс диэлектриков, обладающий электризованностью в отсутствии внешнего электрического поля.
Если стрелками указать вектора поляризованности, то схематически можно представить
| Внешнее поле отсутствует | |
сегнетоэлектрик  |
обычный диэлектрик |
Если в обычных диэлектриках диполи ориентированны хаотично, то сегнетоэлектриках эти диполи могут группироваться по десять, сто и более штук с параллельно ориентированными диполями. Сегнетоэлектрики — только полярные диэлектрики. Области сегнетоэлектрика с параллельно ориентированными дипольными моментами называется доменами.
При внесении во внешнее электрическое поле сегнетоэлектрик в целом переориентируется в пространстве блоками дипольных моментов и если первоначально при малых напряженностях электрического поля разворот доменов затруднен, то при дальнейшем увеличении Е домены разворачиваются вдоль силовых линий Е как единое целое, а дальнейшее увеличение Е уже не вызывает переориентации диполей, если все домены выстроились вдоль поля.
Сегнетоэлектрик во внешнем электрическом поле.
При снятии внешнего электрического поля многие домены не возвращаются в исходное состояние. Таким образом, сегнетоэлектрик приобретает преимущественную поляризацию в отсутствии внешнего поля.
Свойства сегнетоэлектриков:
а) у обычных диэлектриков e составляет единицы, десятки единиц (c = 1 + e ), у сегнетоэлектриков сотни, тысячи единиц.
б) зависимость поляризованности от внешнего электрического поля нелинейна (тогда, как Р=E для обычных диэлектриков, то есть линейна).
Вид зависимости, представленный на следующем рисунке, для поляризованности диэлектрика от внешнего электрического поля, носит название гистерезиса.
1.20.1. Электрический гистерезис в сегнетоэлектриках
Анализируем схему гистерезиса. Точка (1) характеризуется тем, что последовательное увеличение напряженности внешнего электрического поля Е приводит все к меньшему увеличению поляризованности, дальше после (2) происходит насыщение, т.е. поляризованность не изменяется при увеличении внешнего поля.
Если электрическое поле снимать (уменьшать), то поляризованность уменьшается не так как увеличивалось (3), а при полном снятии электрического поля Е=0 поляризованность сохраняется (P1) — это есть остаточная поляризованность.
Для того, чтобы снять остаточную поляризованность, следует приложить электрическое поле обратной полярности и величина напряженности, при которой поляризованность полностью снимается, численно равна Ес- коэрцитивная сила, возвращающая исходное положение (Р=0). Если увеличивать обратную напряженность (4), то домены переориентируются противоположным образом и при достижении (5) дальнейшее увеличение обратного поля также не приводит к увеличению поляризованности. Снятие обратного поля оставляет в диэлектрике поляризованность (P2), для ее снятия прикладывают силу Е’с и т.д.
Остаточную поляризованность, кроме внешнего поля можно снять нагревом. При нагреве тепловая энергия Q=3кТ/2 сообщается доменами, через них диполям и домены могут разрушатся, т.е. сегнетоэлектрик переходит в обычный диэлектрик с хаотичной ориентацией диполей. Если нагрев снять, то диполи опять, как правило, формируются в домены.
Температуры, при которой домены разрушаются (теряются сегнетоэлектрические свойства) называются температурой Кюри (точкой Кюри). Температура Кюри симметрична относительно нагрева и охлаждения. Потеря и восстановление сегнетоэлектрических свойств происходит при одной температуре. Причиной заставляющей отдельные диполи объединяться в домены, является энергетический выигрыш, т.е. при объединении отдельных диполей при создании доменов высвобождается энергия, что приводит к понижению собственной энергии сегнетоэлектрика.
1.19. Поток вектора электрического смещения
Исходя из общего правила по теореме Остроградского-Гаусса:
можно записать:
А из предыдущего раздела следует:
. (*)
Если один любой вектор электрического смещения связан с аналогичным вектором напряженности по формуле (*), то можно предположить, что и любой другой вектор электрического смещения связан с вектором Е. И соответственно, множество векторов электрического смещения связано аналогично с соответствующими векторами напряженности.
Множество векторов — поток векторов. Тогда можно записать:
.
Поскольку выражение для потока вектора Е численно определенно для замкнутой поверхности, то потоком вектора электрического смещения называется количество заряда, сосредоточенное внутри замкнутой поверхности. Таким образом, частные формулы силовых характеристик электрического поля можно записать:
| Форма заряда | Напряженность | Эл. индукция (смещение) |
| точечный заряд, сфера r > R | ||
| бесконечная нить | ||
| бесконечная плоскость | ||
| две бесконечные плоскости |
Список литературы
- Н. Ашкрофт, М. Мермин. Физика твердого тела. М., изд. Мир, 1979, т. 1, т. 2.
- И.Я. Дехтяр, В.В. Немошкаленко. Электронная структура и электронные свойства переходных метало и их сплавов. Киев, изд. Наукава Думка, 1971, 301 с.
- У. Харисон. Электронная структура и свойства твердых тел. М., Изд. Мир, 1983, т. 2, 332 с.
- Теория ферромагнетизма металлов и сплавов. Под ред. С.В. Вонсовского. Изд. Иност. Лит. М., 1963.
- С.В. Вонсовский. Магнетизм. М., изд. Наука, 1971, 1000с.
- Р. Возорт. Ферромагнетизм. М., изд. Иностр. Лит., 1956, 784 с.
- В.С. Демиденко, А.П. Кальянов. Метод когерентного потенциала. Томск, изд. ТГУ, 1984, 143 с.
- Физическая энциклопедия. М., Изд. Советская энциклопедия, т. 1-5, 1990-2000.
- Дж. Слэтер. Методы самосогласованного поля для молекул и твердых тел. М., изд. Мир, 1978, 660 с.
Что дает внутренний «магнит»?
На жизненные успехи и достижения в карьере, амурных делах во многом оказывает влияние наша способность привлекать к своим персонам окружающих людей, склонять их на свою сторону, управлять ими. А это и есть магнетизм личностей. На самом деле наличие такой силы открывает дверь в мир безграничных возможностей в своей жизни. Только нужно подчинить и управлять ею в своих интересах.
Читайте нашу статью «Что такое книга теней и как ею пользоваться».
Каждый из нас уникален. Человек с магнетизмом зачастую имеет обычную внешность. Но он просто никогда не предает себя, не пытается копировать кого-то, прост и приятен в общении с другими. И это притягивает окружающих, он интересен другим. Никто не запрещает всем, кто хочет, иметь кумиров. Но не стоит их целиком и полностью копировать, наследовать. Можно вдохновиться идеей и создать свой новый уникальный образ.
Магнетический человек жизнерадостен, открыт и дружелюбен. Он всегда улыбчив, и его искренняя улыбка не остается без внимания. Ведь на фоне хмурых лиц, которых так много вокруг, это приковывающий к себе не один взгляд позитив.
Холодность и надменность могут выделиться из толпы. Однако к личному магнетизму такие черты не имеют никакого отношения. Лучше быть добрым, отзывчивым и бескорыстным. Это больше приветствуется и способно влиять на других, вызывать позитивные эмоции.
Чтобы вызывать к себе интерес, вы должны быть увлечены каким-либо любимым занятием, иметь хобби
На самом деле не важно, чем увлечен человек. У других это обязательно вызовет любопытство
А непредсказуемость ставит еще один плюс в зачет, ведь окружающие любят, когда их удивляют.
Также оптимисты всегда в почете, и за такой взгляд человека на жизнь мир платит им той же монетой. Ведь мир «желает», чтобы его украшали, любили и ценили каждое мгновение своей жизни. И все, кто так мыслят, становятся центром внимания людей, которые их окружают.
Магнитное поле тока. Магнитные силовые линии
Разница между энергией электрического поля и энергией магнитного поля примерно такая же, как между энергией, запасенной путем подъема какого-либо груза на высоту (потенциальная энергия), и энергией движения этого груза, когда он падает вниз (кинетическая энергия)
Магнитное поле создается вокруг электрических зарядов при их движении. Так как движение электрических зарядов представляет собой электрический ток, то вокруг всякого проводника с током всегда существует магнитное поле тока.
Чтобы убедиться в существовании магнитного поля тока, поднесем сверху к проводнику, по которому протекает электрический ток, обыкновенный компас. Стрелка компаса тотчас же отклонится в сторону. Поднесем компас к проводнику с током снизу — стрелка компаса отклонится в другую сторону (рисунок 1).
Рисунок 1. Магнитное поле тока.
Убедившись в существовании вокруг проводника магнитного поля, т. е. пространства, где действуют магнитные силы, ознакомимся со свойствами этого поля. Насыплем на лист картона тонкий слой железных опилок и пропустим через него проводник с током (рисунок 2 а.). Опилки расположатся вокруг проводника правильными концентрическими окружностями (то есть окружностями, имеющими один общий центр). Линии, образованные опилками, совпадают с силовыми линиями магнитного поля. Таким образом, оказывается, что магнитные силовые линии не имеют ни начала, ни конца, а являются замкнутыми.
Стрелка компаса, помещенная в магнитное поле, всегда располагается вдоль магнитных силовых линий, причем ее северный (N) полюс показывает направление магнитных силовых линий в данной точке поля (рисунок 2 б).
Рисунок 2. Магнитные силовые линии.
а-железные опилки распологаются вогруг проводника с током концентрическими окружностями; б-стрелки компаса всегда распологаются вдоль магнитных силовых линии.
Свойства магнитных силовых линий имеют некоторые общие черты со свойствами электрических силовых линий. Во-первых, магнитные силовые линии стремятся сократить свою длину (как растянутые резиновые нити); во-вторых, магнитные силовые линии одного направления отталкиваются друг от друга и, наконец, магнитные силовые линии, противоположно направленные, притягиваются и взаимно уничтожают друг друга.
Магнитные силовые линии проходят через железо гораздо легче, чем через воздух и другие вещества. Если поместить железный пустотелый шар в магнитное поле, созданное, например, постоянным магнитом (рисунок 3), то магнитные силовые линии пройдут через оболочку этого шара, не попадая в его внутреннюю полость.
Рисунок 3. Экранирование от магнитных полей.
Этим свойством магнитных силовых линий пользуются в радиотехнике для защиты элементов схемы, например, трансформаторов, катушек и пр., от влияния со стороны внешних магнитных полей. Такая защита называется антимагнитным экранированием.
Похожие материалы:
- Напряженность магнитного поля
- Магнитная индукция
- Действие магнитного поля на ток. Правило левой руки.
- Электромагнитная индукция
- Правило правой руки
- Взаимоиндукция
- Самоиндукция
- ЭДС самоиндукции: основные послулаты
- Постоянные магниты
Комментарии
vladimirphizik 11.09.2014 09:09 Из электромагнитно й теории гравитации следует( https://gravitus.ucoz.ru/news/silovye_linii_ehm_polja/2014-08-27-27 ), что силовая линия ЭМ — это реальная физическая сущность: электромагнитна я силовая линия — канал передвижения эфира-поля. Приведу пример: рассмотрим вихрь Бенара: Эти каналы — не фикция. Если в воду добавить красители, то все можно увидеть своими глазами. В ЭМТГ получено, что в вихре точечного соленоида имеется два семейства силовых линий-каналов: семейство эллипсов и семейство гипербол. Высокочастотные колебания поля при определенной динамике размазывают каналы в видимость поверхностей. Интересно отметить, что М.Фарадей рассматривал силовые линии электрического поля как реальные упругие трубки, связывающие между собой электрические заряды. Такие представления очень помогали ему предсказывать и объяснять многие физические явления.
Цитировать
соло 21.08.2014 18:01 спасибо я с компасом пытался теперь понятно
Цитировать
Обновить список комментариев
Диамагнетизм
Диамагнетизм отмечает умение объекта формировать магнитное поле, вступающее в сопротивление к внешнему. Поэтому они не притягиваются, а отталкиваются, что приводит к таким поразительным вещам, как левитация диамагнитного материала, если его установить над мощным магнитом.
Пиролитический углерод, левитирующий над постоянным магнитом
По большей части диамагнетизм присутствует во всех материалах, и он всегда слабо влияет на реакцию материала по отношению к магнитному полю. У всех проводников заметен эффективный диамагнетизм, если магнитное поле меняется. К примеру, сила Лоренца на электронах заставит их циркулировать вокруг вихревых токов. Далее токи создадут индуцированное магнитное поле, сопротивляющееся перемещению проводника.
| Магнит и магнитные поля |
|
| Магниты | |
| Магнитная сила на движущемся электрическом заряде |
|
| Движение заряженной частицы в магнитном поле |
|
| Магнитные поля, магнитные силы и проводники |
|
| Применение магнетизма |
|
Каково определение, магнитное поле..??
Роджер
В современной физике «Магнитное поле» рассматривается как одно из силовых полей, приводящее к действию магнитной силы на движущиеся электрические заряды. Магнитное поле создается движущимися электрическими зарядами, как правило, электрическими токами, а также переменным электрическим полем. Существует гипотеза о возможности существования магнитных зарядов, что в принципе не запрещается электродинамикой, однако пока такие заряды (магнитные монополи) не обнаружены. В рамках электродинамики Максвелла магнитное поле оказалось тесно связанным с электрическим полем, что привело к возникновению единого понятия электромагнитное поле.
Полевая физика несколько меняет отношение к магнитному полю. Во-первых, она доказывает, что магнитных зарядов в принципе не может существовать. Во-вторых, магнитное поле оказывается не самостоятельным полем, равноправным электрическому, а одной из трех динамических поправок, возникающих при движении электрических зарядов. Поэтому полевая физика рассматривает в качестве фундаментального только электрическое поле, а магнитная сила становится одной из производных электрического взаимодействия.
P.S. профессор, конечно, лопух, но аппаратура при нем….
Мари
Магни́тное по́ле — составляющая электромагнитного поля, появляющаяся при наличии изменяющегося во времени электрического поля. Кроме того магнитное поле может создаваться током заряженных частиц, либо магнитными моментами электронов в атомах (постоянные магниты) . Основной характеристикой магнитного поля является его сила, определяемая вектором магнитной индукции \vec{\mathbf{B}}. В СИ магнитная индукция измеряется в Тесла (Тл) .
Физические свойства
Магнитное поле формируется изменяющимся во времени электрическим полем либо собственными магнитными моментами частиц. Кроме того магнитное поле может создаваться током заряженных частиц. В простых случаях оно может быть найдено из закона Био — Савара — Лапласа или теоремы о циркуляции (она же — закон Ампера) . В более сложных ситуациях ищется как решение уравнений Максвелла
Магнитное поле проявляется в воздействии на магнитные моменты частиц и тел, на движущиеся заряженные частицы (или проводники с током) . Сила, действующая на движущуюся в магнитном поле заряженную частицу называется силой Лоренца. Она пропорциональна заряду частицы и векторному произведению поля и скорости движения частицы.
Математическое представление
Векторная величина, образующая в пространстве поле с нулевой дивергенцией.
1.17. Энергия электростатического поля
Так как электрическое поле способно переносить заряженные тела в пространстве, т.е. совершать работу, значит, можно сказать, что оно обладает энергией.
Wэл=Ar¥ => W — характеристика q, формирующего электрического поля.
Принято за способность заряда совершать работу считать работу по переносу одной половины заряда другой половинной этого же заряда, формирующего поле:
.
Итак — энергия электростатического поля.
Сравни с кинетической энергией:
.
1.17.1. Энергия плоского конденсатора
Используя выражение электроёмкости конденсатора Sd=V — объем пространства между обкладками конденсатора, а напряженность электрического поля внутри него: . Тогда получаем — величина эл. энергии, запасенной между обкладками конденсатора. Плотность энергии электростатического поля Здесь обычно пользуются понятием количество энергии в единице объема или плотность энергии: . Силы взаимодействия между обкладками конденсатора Пластины конденсатора заряжены разноименно, значит они притягиваются друг к другу. Для конденсатора: , , тогда .
Поскольку между обкладками конденсатора действует сила притяжения, то во избежании нарушения геометрического пространства между обкладками помещают твердое непроводящее тело, так называемый диэлектрик.
Фундаментальные силы
Представление вектора электрического поля волны циркулярно поляризованного электромагнитного излучения.
Электромагнитная сила — одна из четырех известных фундаментальных сил . Другие фундаментальные силы:
- сильные ядерные силы , который связывает кварки с образованием нуклонов , и связывают нуклоны с образованием ядер .
- слабая ядерная сила , которая связывает все известные частицы в Стандартной модели , и вызывает определенные формы радиоактивного распада . (В физике элементарных частиц , хотя, электрослабое взаимодействие представляет собой единое описание двух из четырех известных фундаментальных взаимодействий природы: электромагнетизм и слабое взаимодействие);
- сила тяготения .
Все остальные силы (например, трение , контактные силы) происходят от этих четырех фундаментальных сил, и они известны как .
Электромагнитная сила ответственна практически за все явления, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни выше ядерных масштабов, за исключением гравитации. Грубо говоря, все силы, участвующие во взаимодействиях между атомами, можно объяснить электромагнитной силой, действующей между электрически заряженными атомными ядрами и электронами атомов. Электромагнитные силы также объясняют, как эти частицы передают импульс своим движением. Сюда входят силы, которые мы испытываем при «толкании» или «притяжении» обычных материальных объектов, которые возникают в результате межмолекулярных сил , действующих между отдельными молекулами в наших телах и молекулами в объектах. Электромагнитная сила также участвует во всех формах химических явлений .
Необходимая часть понимания внутриатомных и межмолекулярных сил — это эффективная сила, генерируемая импульсом движения электронов, так что, когда электроны перемещаются между взаимодействующими атомами, они несут с собой импульс. По мере того, как набор электронов становится более ограниченным, их минимальный импульс обязательно увеличивается из-за принципа исключения Паули . Поведение вещества на молекулярном уровне, включая его плотность, определяется балансом между электромагнитной силой и силой, порождаемой обменом импульсом, переносимым самими электронами.
1.3. Закон Кулона (1785 г.)
Сила взаимодействия между заряженными телами прямо пропорциональна зарядам этих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:
, где , k ~ f (среды)
eо=8,85· 10-12 [Ф/м] — электрическая постоянная.
e — характеристика среды, называется — диэлектрическая проницаемость.
e — имеет электрический характер и определяет во сколько раз взаимодействие между одинаковыми зарядами, расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга в среде меньше, чем аналогичное взаимодействие в вакууме.
e в-х = 1,00013 — в воздухе.
e вак = 1 — в вакууме, соответственно:
.
Во всех остальных средах e ср >1.
Векторный потенциал
В связи с теоремой разложения Гельмгольца , Ряд Гаусса эквивалентно следующему утверждению:
Существует такое векторное поле A , что
Bзнак равно∇×А{\ Displaystyle \ mathbf {B} = \ набла \ раз \ mathbf {A}}.
Векторное поле A называется векторным магнитным потенциалом .
Обратите внимание, что существует более одного возможного A, которое удовлетворяет этому уравнению для данного поля B. Фактически, их бесконечно много: любое поле вида ∇ ϕ может быть добавлено на A, чтобы получить альтернативный выбор для A посредством тождества (см
Тождества векторного исчисления ):
∇×Азнак равно∇×(А+∇ϕ){\ Displaystyle \ набла \ раз \ mathbf {A} = \ набла \ раз (\ mathbf {A} + \ набла \ фи)}
поскольку локон градиента является нулевым векторным полем :
∇×∇ϕзнак равно{\ displaystyle \ nabla \ times \ nabla \ phi = {\ boldsymbol {0}}}
Этот произвол в A называется калибровочной свободой .
п.13.2 Внутренне состояние и свойства сплавов
- Если алюминий легировать элементами 3d периода ~ 1ат. %, то ? изменится по кривой с максимумом на Mn, Cr. Если же этим элементом также легировать медь, то наблюдается два максимума электросопротивления. Мы сейчас способны понять почему Mn и Cr имеют число d электронов, соответствующее половине заполненной d оболочки. Естественно экранирование приведет к тому, что их виртуальные уровни сильно размытые гибридизацией с sp зоной Al расположатся в окрестности уровня Ферми Al и тем самым резко увеличат на нем плотность состояний за счет d – состояний, которых у Al нет. В модели Друде – Лоренца удельное электросопротивление имеет вид (5), где n – концентрация носителей с зарядом e, ? – время релаксации, m* – эффективная масса. С другой стороны для электронов на УФ имеем (6), (7), а плотность состояний (8), .
FFe
