или в кратных ей единицах Вб/см* а в системе СГСМ -в гауссах (1 Гс = 10 Вбт%

Намагниченность / и напряженность поля Я в СИ измеряют в амперах на метр (АУм), а в системе СГСМ -в эрстедах (Э).

Намагничшность J предатавляет сббой вектор, направление кото рого полагают совпадающим с направлением Й в данной точке.

1=кЙ. (14.2)

Коэффициент к для ферромагнитных веществ является функции Н, Подставив (14.2) в (14.1) и обозначив 1+к = р, получим

В=р,рЙ = рЛ, (14.3)

где ро -постоянная, характеризующая магнитные свойстаа вакуумаГ Ps-абсолютная магнитная проницаемость,

В СИ Ро=4л.10- Г/м = 1,256-10- Г/м; в СГСМ Ро=1. Для ферромш-нитных вещесге р является функцией Я.

Магаигаый поток Ф через некоторую поверхность S -это поток вастора магнитной индукции через эту поверхность:

Ф=5В5. (14.4)

где dS -элемент hobjxhocih S.

В СИ магнитный поток измеряют в В - с или веберах (Вб); в СГСМ- в максвеллах (Мкс) или кратных единицах -киломаксвеллах (кМкс): 1 Мкс= 1(Н Вб; 1 кМкс = 10 Мкс.

Прн расчетах магнитных цепей обычно используют две величины- машитаую ицдукцию В и напряженность магнитного поля Я.

Намагниченность / в расчетах, как правило, не нспользукл [при необходимосги значение J, отвечающее соответствующим значениим В в И, всегда можно найти по формуле (14.1)],

Известно, что ферромагнитные тела охггоят из областей самопроизвольного (спонтаннмх)! намагничивания. Магнитное состояние каяадой области характеризуется вектором намагниченности, Напржтевде вектора намагниченности зависит от внутренних упругих напряжений и кристаллической структуры ферромагнитного тела.

Векторы намагниченности отдельных областей ненамагниченного тела направлены в различные стороны. Поэтому во внешнем по отношению к феррс (йпштной среде пространстве намагниченность ферро-мшнитного тела, если оно не помещено во вноннее магнитное поле, не проявляется. Если Hie ферромагнитное тело поместить во внешнее магнитное поле, то под его действием векторы намагниченности отдельных областей будут поворачиваться по внешнему полю. В результате этого индукция результнрующ магнитасго поля оказывается во мнйго раз (сотни и даже сотни тысяч раз) больше, ч&л магнитная индукция внешнего поля до помещения в него ферромагнитного тела.

§ 14.3. Основные характеристики фромагнитных

Свойства ферромагнитных материалов принято -характеризовать зависимостью магннтнон индукции В от напряженности магнитят поля

различают два основных типа этих завнсимосгЫ!: иривые намагничи-ванин и гнстерезисные петлн.

Под кривыми намагенчивания понимают однозначную зависимость ыежду В и Я. Кривые намагничивания подразделяют на начальную, основную и безгистерезисную (что будет пояснено далее).

Из курса физики известно, что ферромагнитным материалам присуще явлекие гистерезиса-отставание изменения магнитной индукции В от изменения напряжйшости магнитного поля Я. Гистерезис обусловлен, грубо говоря, внутренним трением областей самопроизвольного намагничивания. Прн периодическом изменении напряженности поля зависимость между В и Я приобретает петлевой харак- свита . тер.

Различают несколько типов гнстерезисных петель-симметричную, предельную и несимметричную (частный цикл).

На рис. 14.1 изображено семейство симметричных гнстерезисных петель. Для каждой симметричной петли максимальное положительное значаще В равно максимальному отрицательному значению В и соответственно Я . = -Я .

Гесыетричежое место вершин симметричных гнстд)езисных петель принято называть ошоенсй кривой тмагничи&ишя. Прн очень больших Я вблизи ±Ятвх восходящая и нисходящая части пхлерезнс-ной петли практическн сливаются,

Пределыюй rHCTq)es cHofi петлей или предельным циклом называют симметричную 1ястфезисную петлю, снятую при очень больших Ятяи. Индукцию при Я = 0 называют остаточной индукцией и значают В.

Напряженность поля при В = 0 называют задерживающей или коэрцитивной силой и обозначают Я.

Участок предельного цикла В,Яе (рис. 14.1) принято называть кривой размагничивания или кпинкой гистерезисной петли.

Этот участок используют при расчетах магнитных цепей с постоянными магнитами и магнитных элактш эапшшнающих усгройбгв вычислительной техники.

Если изменять Я периодически и так, что -i-Нпч>хф\ - Ягавя, то зависимость меяеду В к И будет петлетого характера, но цеттр петли ие совпадает с началом координат (рис. 14.. Такие гиоте-зисиые петли принято называть частными петлями гистерезиса, или частными циклами.

Когда предрарительно рлапшчашый. ф(рр<мап1итный матфвал (В = 0, И = 0) намагничивают, монотонно увеличивая Я, получаемую зависимость меищу В к И шзыг ваш I начальной кривой намагничивания.

Начальная и основная Hpfi> вые нагничивания настолько близко расположены друг к другу, что практически во многих случаях их можно считать от-падающими (рис. 14.,

Безгистерезисной кривой на-маашнивания называют зависимость между В к Н, возникаю-ферромагнитного материала его пе-

tacmepesucHtiB ветои чйй частные тнаы

щую, когда при I

рнодически постукивают или воздействуют На него полем, пмекяцим кроме постоянной составляющей еще и затухающую ho амплитуде синусоидальную соетавляющую. При этом гистерезис как бы снимается.

Безгистерезисная кривая намагничивания весьма резко отличается от основной кривой.

В различных справочниках, а также в ГОСТ 802-58 в качестве однозначной зависимости межда В и Я даегся основная кривая ничивания,

§ 14.4. Потери, обусловленные гистюзнсон. При периодическом перематиичивании ферромагнитного материала

нем совершаются

на)братимые процессы, на которые расходуется энергия от намагничивающего источника. В общем случае потери в ферромагнитном cq)aB4HHKe обусловлены гистфезиосы, макроскопическими вихревыми токами и магнитной вязкостью. Степень проявления различных видов потерь зависит от CKopocTjj перемагничивания ферромагнитного материала. Если сердечник перемагничивается во времени весша замедленно, то потери в сердечнике обусловлены практиче(жи только гистерезиаж! (потери от макроскопических вихревых токов н магнитной вязкости прн этом стремятся к нулю).

Физически потери, обуслсЁлшные гистерезисом, вызваны главным образом потерями от микроскопических вихревых токов при скачкообразных поворотах вжтюв ности отдельных намагниченных областей (сйачки Баркгаузена, стные из курса физики).

Рис. 14,3

Площадь 1пстч)ежнбй петли HdB характиег энергию, выделяющуюся Б единице объема ферромагнитного вещества за один цикл перема!

Прел

глощадеВ:

1ания.. I площада i

I петли рис. 14.3 в виде суммы четырех

Площадь Si соответствует движению от точки 1 до точки 2; так как на этом участие Н>0 и (fB>0, то произведение HdB>0 и Si>0.

Площадь Sj характеризует даижение от точки 2 до 3; так как в этом интервале й>0 и dB<0, то Ss<0.

Площадь Sj-движение от точки 3 до 4; Ss>0, так как й <0 и dB <0.

ПлоЩада S*-движение от точки 4 до /; S, < О, так как й <0 и (ГЯ > 0.

Если фрерромагвитный сердечник подвергается периодическому намагничиванию Например, в цепях пчдалашсях) тока), то для уменьшения поть на гистерезис в нем он должен быть выполнен из маг-нвтномяпинх) материала (ш. § 14.5).

§ 14.5. Магннтиомягкие в магнитнотвдае матеП1алы. Ферромагнитные материалы можно подразделять на мапшпюмяпие и маг-нипютвердые.

Магнитномягкие материалы обладают круто подниманшийся основной кривой иаыагничивання и относительно малыми площа;щмн

гистерезисиых петель. Их применяют во всех устройствах, которые работают или могут работать при пер1Юднчеа(и измяюшемся магнитном потоке (трансформаторах, электрических двигателях и генераторах, индуктивных катушках н т. п.).

Некоторые магнитжяиягкне материалы, например Пбрмнивар, сплавы 68НМП и др., обладают петлей гистерезиса по форме, близкс к пря- оуголыюй (рис 14.4, о). Такие материалы получили распространение в вычислительных устройствах и устройствах автоматики,

В группу магшггномнгких материалов входят электротехнические еталн, железошкелгаые сплавы типа пмаллоя и др.

Магнитнотвррдые материалы обладают полого подннмающя основной кривой намагничивания и большой площадью гистезисной пегли. В группу магннтнотвдых материалов входят углеродистые

(!гали. сплавы нагнвко, вольфрамовые н платакжсбальтовыс сплавл н лр. Иэ магнкшотадых материалов выполняют постоянные магниты.

На рнс. 14.4, б качественно сопоставлены гнстерезисные петли для магннтномягкого материала типа пермаллоя (кривая J) и для магнит-нота1дого материала (кривая 2).

§ 14.6. Магнитодиэлектрики и ферриты. В раанотехнике, гДё используют толебания выссжой частоты, сердечники индуктивных ка- тушек изгопжляют из магнитодиэлектриков или из ферритов.

Магттсдиэмктрики - ь-ю материалы, полуташые путем смйне-ния мелкюзмельченного порошка магнстита, железа или пермаллоя с диэлектриком. Эту смесь формуют и запекают. Каждую фронаг-нитную крупинку обволакивает пленка из диэлектрика. Благодари наличию таких пленок Сфдечники из магнитодиэлектриков ие насыщаются; р их находится в интервале от нескольких еданиц до несколы ких десятков.

Ферр1ипы~ это материалы, которые изготавливают нз окислот медя или цинка и окислов железа и никеля. Смесь формуют и обжигают, в рюультате чего обычно получают твердый раствор, напримд) Zn - Fp,. По своим электрическим сюйствам фэриты явлмотея полупроводниками. Их объемное сопрставление р = 1-s-1(F Ом-м, тогда как для железа pz;I(h* Ом-м,

Можно получить самые различные магнитн1Ж свойства ферр! В отличие от магнитодиэлектриков ферриты могут насыщаться. Коэрцитивная сила ферритов составляет примерно 10 Д/м. Маркируют нх буквами и цифрой. Например, феррит НЦ-1000 означает никельцнн-ковый феррит, у которого на начальном участке кривой намагничивания р= 1000.

§ 14.7. Закон I

тока. Магнитное поле создается электриче-

скими токами. Количественная связь между линейным интегралом от вектора напряженности магантого поля й вдоль любого произвольного контура и алгебраическсй суммой токов £/, охваченных этим контуром, определяется законом полного тока

Положительное направление \

I связано

(14.5)

с положи?

[тегрирс

тельным направление тока / правилом правого винта.

Закон полного тока мляется опытным закшом. Его можно экспе-рнменталыю проверить путем измерения Hdt с нсмои&ю специального устройства (известного из курса жзики), называемого магнипим поясом.

§ 14.8.,

жущей силой (м. д. с.) или

й(Н1

. сила, i

силой с.> катушки

или обмотки с током называют произведение числа витков катушки на протасаюцшй ло вей ток /.

, М. д. с. iw вызывает маги

\ попж в магнитной цепи подобно

Рнс. 14.6

тому, как э. д. с вызывает адектрический ток в электрической цепи. Как и э. л, с, м. д. с. есть величина направленная (положительное направление на схеме обозначают стрелкой).

Положительное направление м. д. с, совпадает с движением острия правого винта, если его вращать по направлению тока в \ . / обмотке. W

Для (шределения положительного на- ~iu правления N. д. е. пользуются следующим тетнишким правилом: еслн сердечник мысленно охватить правой рукой, рас-патожив ее пальцы по току в обмотке, а затем отсниуть большой палец, то последний укажет направление м. д. с.

На рис. 14.5 даны несколько эскизов с различным направленна) намотки катушек на сдечник н различным направлениш м. д. с.

§ 14.9- Разновидности магнитных цеп. Магнитной цепью называют сотонупность м. д. с, ферринагнтных тел или каких-либо иных тел (сред), по которым замыкается магнитный шуток.

Магнитные a/sm могут быть подразделены на иеразветвленные и разветлеяиые. Пример нфаэветвленж* пели может служить цепь.

показанная на рис. 14.6. Ражетвленные цепи делятся на си.чме1рич-ные и несимметричные. Магнитная цепь рис, 14,7 симметрична; в ней 1*1 если обе части ее, расположенные слева и справа от верти-

кальной пунктирной линии, одинакшы в геометрическом отношении, нзгогсвлагы из одного и того же материала и если fiwi = Jw2.

Достаточно сделать iiwiisw; или изменить направление тока в одной из обмоток, или сделать воздушный зазор в одной нз крайних стержней мапппопрсжода, чтобы магнитная цепь рис. 14,7 стада несимметричной. В несимметричной цепи рис, 14.7, как правило, поток

§ 14.10. Ро.1ь ферромагнитных материалов в магнитной цеш. Электрические машины,. трансф()маторы и другие аппараты конструируют так. чтобы магнигаьй потж.в них был но воэмбяшосш иаи-