Napetost magnetnega polja. Uporaba pretvornika "Magnetic Field Strength Converter"

Za preverjanje prisotnosti magnetno polje v Raziskovalcu skozi katerega teče tok, mu lahko od zgoraj prineseš običajen kompas. Igla kompasa se bo takoj odmaknila vstran. Če kompas pripeljete do vodnika s tokom od spodaj, bo puščica odstopala v nasprotno smer.

Tako je igla kompasa odstopala in se usedla vzdolž magnetnega polja, ki ga je ustvaril tok. Prvič je tak poskus leta 1820 izvedel danski fizik Oersted.

Tako električni tok, ki teče skozi prevodnik, ustvari magnetno polje okoli tega prevodnika.

V bližini tuljave žice s tokom na zgornji sliki lahko opazite dve območji - južni in severni magnetni pol. Smer magnetnega polja je določena s smerjo toka, ki je to polje ustvaril. Če postavite dva prevodnika drug poleg drugega in skoznje spustite električni tok, bodo na kateri koli točki med njima sile, ki delujejo na iglo kompasa, določene z magnetnimi polji obeh prevodnikov. Poleg tega lahko obe magnetni polji delujeta eno proti drugemu in se celo popolnoma izničita ali sinhrono, odvisno od smeri toka. Ko polja delujejo usklajeno, se medsebojna prizadevanja seštejejo.

Preprost kovinski prevodnik, po katerem teče tok in tvori majhno magnetno polje, nima št praktična vrednost, če pa ga zvijete v obroč, se naenkrat pojavijo trije pojavi: najprej se silnice zberejo skupaj, koncentrirajo v središču obroča in pojavita se južni in severni pol.

Večje povečanje skupne magije. polje se doseže z valjanjem več obročev iz vodnika hkrati. Magnetno polje znotraj takega obroča bo vsota mnogih koordinatno delujočih polj in se bo večkrat povečalo v primerjavi s poljem neupognjenega prevodnika. Ta komponenta v obliki spirale se imenuje tuljava. Po tem principu delujejo elektromagneti v vseh elektronskih napravah. Sestavljen je iz ogromnega števila zavojev, položenih zelo tesno. To omogoča, da se vsi električni vodi združijo, ko teče električni tok.

Večje kot je število ovojev v tuljavi, več električnih vodov se bo združilo in večji bo tok. Zato je velikost magnetnega polja neposredno sorazmerna s številom obratov in trenutno vrednostjo. Za vzdrževanje električnih vodov je v notranjosti tuljave nameščeno kovinsko jedro.

Ko smo eksperimentalno preverili, da okoli vodnika s tokom obstaja magnetno polje, to je prostor, kjer delujejo neke sile, bomo v naslednjem poskusu poskušali razumeti lastnosti tega polja. Na list papirja položimo tanko plast železa in skozi sredino lista položimo kovinski prevodnik. V trenutku, ko skozi vodnik pride napetost, bo žagovina ležala okoli vodnika v pravilnih koncentričnih krogih. Črte, narisane z žagovino, popolnoma sovpadajo z magnetne silnice. Tako magnetne silnice nimajo ne začetka ne konca, ampak so popolnoma zaprte. Igla kompasa, usmerjena proti severu, v magnetnem polju vedno kaže smer vzdolž silnic magnetnega polja.

Lastnosti magnetnih silnic imajo individualne značilnosti z lastnostmi električnih silnic. Magnetne silnice poskušajo skrajšati svojo dolžino; če so silnice enosmerne, se bodo odbijale, če pa so nasprotno usmerjene, se bodo privlačile in lahko celo medsebojno uničile.

Magnetne silnice tečejo skozi železo veliko lažje kot skozi druge snovi. Če postavite železno votlo kroglo v magnetno polje, ki ga ustvarja trajni magnet, bodo silnice šle skozi lupino te krogle, ne da bi vstopile v notranjo votlino.

Ta lastnost magnetnega polja je postala razširjena v radijski elektroniki za zaščito različnih komponent vezja, na primer transformatorjev, induktorjev itd., Pred vplivom zunanjih magnetnih polj. Ta vrsta zaščite se imenuje antimagnetna zaščita.

Jakost magnetnega polja, so ocenjeni s številom magnetnih silnic na neki točki v polju. Moč magnetnega polja je v formulah označena z latinskim simbolom n. Moč magnetnega polja kaže skupno število magnetne silnice, ki potekajo skozi en cm 2 preseka polja.

Imenujemo magnetne sile, ki prodrejo v predmet magnetni tok. To bo večje, čim večje bo število silnic, ki potekajo skozi predmet. Magnetni tok v formulah je označen s simbolom F.

Smer silnic polja je povezana s smerjo vožnje. večina na preprost način določanje smeri magnetnih silnic se šteje za uporabo gimlet pravila

Opredelitev pravila gimleta: če smer translacijskega gibanja gimleta sovpada s smerjo toka, ki teče skozi prevodnik, potem bo smer vrtenja gimleta sovpadala s smerjo magnetnih silnic.

Dajmo dirigentu obliko obroča. Z uporabo gimlet pravila zlahka ugotovimo, da imajo silnice, ki jih ustvarjajo vsi odseki prevodnika, znotraj obroča enako smer. Zato bo znotraj obročnega vodnika magnetno polje za red velikosti močnejše kot zunaj.

V naslednjem poskusu bomo iz vodnika izdelali valjasto spiralo in nanjo popeljali električni tok, ki bo tekel skozi vse ovoje v isto smer. To bi bilo enakovredno postavitvi serije obročnih vodnikov na eno skupno os. Vodnik s to obliko se imenuje solenoid ali tuljava.

Z uporabo pravila gimlet lahko zlahka razumemo, da imajo črte sile, ki jih ustvarjajo zavoji solenoida, isto smer znotraj njega in zato močnejše magnetno polje kot znotraj katerega koli zavoja. Med sosednjimi obrati tuljave so magnetne silnice usmerjene druga proti drugi, zato bo magnetno polje na teh mestih oslabljeno. Zunaj tuljave bo smer vseh daljnovodov sovpadala.

Magnetno polje tuljave je tem močnejše, čim večji je tok, ki teče skozi njene zavoje in čim bližje so drug drugemu. Zmnožek toka v amperih in števila ovojev imenujemo amperski tok in opisuje magnetni učinek toka, to je magnetomotorno silo. Z uporabo novih izrazov lahko rečemo, da večje kot je število amperskih ovojev na enoto osne dolžine tuljave, večje je magnetno polje tuljave.

Sposobnost vplivanja na predmet z magnetnim poljem se imenuje magnetna indukcija. Ko v solenoid vstavimo jekleno palico (jedro), se njen magnetni pretok mnogokrat poveča. To je razloženo tako. Železo, vključeno v katero koli jekleno zlitino, ima kristalno strukturo. Posamezni kristali imajo lastnosti mini magnetov. V normalnem stanju se nahajajo kaotično. Njihova magnetna polja se medsebojno izničijo, zato jekleno jedro ne kaže magnetnih lastnosti.

Ko je jekleno jedro postavljeno v magnetno polje, se molekularni magneti zasukajo za določen kot in poravnajo vzdolž silnic. Višja kot je raven magnetnega polja, večje število molekularnih magnetov se vrti in bolj urejena postaja njihova razporeditev. Polja enakomerno usmerjenih magnetov se med seboj ne uničujejo več, ampak se, nasprotno, povečujejo, povečujejo dodatne linije sile. Magnetni tok, ki ga ustvarjajo mini magneti, je mnogokrat višji od glavnega magnetnega toka, ki ga ustvarja solenoid; Zato se magnetni pretok solenoida mnogokrat poveča, če vanj vstavimo jekleno jedro.

Če gladko povečate tok, ki teče skozi zavoje solenoida, se bo magnetni tok v jedru povečal, dokler se vsi molekularni magneti ne obrnejo v smeri silnic. Po tem se bo povečanje magnetnega toka končalo. Ta osnovni pogoj se imenuje magnetna nasičenost.

Število, ki kaže, kolikokrat se je povečal magnetni pretok solenoida, ko je bilo jedro vstavljeno vanj, se imenuje magnetna prepustnost materiala in je označen s simbolom µ . Magnetna prepustnost železa in posameznih jeklenih zlitin doseže več sto tisoč. Za večino navadnih materialov je blizu enotnosti.

Produkt jakosti magnetnega polja n na prepustnost materiala µ imenujemo magnetna indukcija IN.

Magnetna indukcija določa število silnic v katerem koli materialu, ki poteka skozi 1 cm 2 prečnega prereza materiala. Ko tok preneha teči v tuljavi z navadnim železnim jedrom, izgubi svojo magnetne lastnosti, ker so molekularni magneti spet razporejeni naključno. Če je jedro jeklo, potem ohrani magnetne lastnosti. To je razloženo z dejstvom, da so v jeklu molekularni magneti sposobni ohraniti svojo usmerjenost. Solenoid z železnim jedrom se imenuje elektromagnet, ker njegove magnetne lastnosti povzroča tok.

Med pole trajnega magneta postavimo prevodnik, po katerem teče električni tok. Takoj opazimo, da bo vodnik magnetno polje potisnilo iz medpolarnega prostora. Povsem preprosto je razložiti ...

Za določitev polarnosti elektromagneta se uporablja "pravilo leve roke". Kar v poenostavljeni različici zveni takole. Če z levo roko ovijete induktor, bodo štirje prsti pokazali smer toka, palec pa bo kazal na severni pol magneta.

Desna roka je z dlanjo obrnjena proti magnetnim silnicam in palec usmerjeno v smeri gibanja vodnika, potem bodo štirje preostali prsti pokazali, v katero smer teče inducirani tok

Samoindukcija. Samoinducirana emf

V prvih trenutkih po uporabi toka se pomemben del energije vira energije porabi za ustvarjanje magnetnega polja in le minimalni del za premagovanje upora prevodnika. Zato v trenutku, ko je vezje zaprto, tok ne bo takoj dosegel največje vrednosti. V tokokrog bo nameščen šele po končanem procesu ustvarjanja magnetnega polja

B in vektor magnetizacije M .

Pri magnetih (magnetnih nosilcih) ima jakost magnetnega polja fizični pomen"zunanje" polje, to je, da sovpada (morda, odvisno od sprejetih merskih enot, do konstantnega koeficienta, kot na primer v sistemu SI, ki splošni pomen se ne spremeni) s takim vektorjem magnetne indukcije, kot "bi bilo, če ne bi bilo magneta."

Na primer, če polje ustvari tokovna tuljava, v katero je vstavljeno železno jedro, potem jakost magnetnega polja H znotraj jedra sovpada (v SGS natančno in v SI - do konstantnega dimenzijskega koeficienta) z vektorjem B 0, ki bi ga ustvarila ta tuljava brez jedra in ki se načeloma lahko izračuna na podlagi geometrije tuljave in toka v njej, brez kakršnih koli dodatne informacije o materialu jedra in njegovih magnetnih lastnostih.

Upoštevati je treba, da je bolj temeljna značilnost magnetnega polja vektor magnetne indukcije B . On je tisti, ki določa jakost magnetnega polja na gibajoče se nabite delce in tokove, lahko pa ga tudi neposredno merimo, medtem ko jakost magnetnega polja H lahko obravnavamo bolj kot pomožno količino (čeprav jo je lažje izračunati, vsaj v statičnem primeru, kjer je njena vrednost: navsezadnje H ustvariti t.i prosti tokovi, ki jih je razmeroma enostavno neposredno izmeriti, tiste, ki jih je težko izmeriti povezani tokovi- to je molekularni tokovi itd. - ni treba upoštevati).

Res je, splošno uporabljen izraz za energijo magnetnega polja (v mediju) B in H sta vključeni skoraj enako, vendar moramo upoštevati, da ta energija vključuje tudi energijo, porabljeno za polarizacijo medija, in ne samo energijo polja samega. Energija magnetnega polja kot takega se izraža le skozi osnovno B . Kljub temu je jasno, da vrednost H fenomenološko in tukaj je zelo priročno.

dober dan vsem V sem govoril o glavni značilnosti magnetnega polja - magnetni indukciji, vendar dano formule za izračun ustrezajo magnetnemu polju v vakuumu. Kaj je noter praktične dejavnosti je precej redka. Ko so v katerem koli okolju, tudi v zraku, je magnetno polje, ki ga ustvarijo, podvrženo nekaterim in včasih pomembnim spremembam. Kakšne spremembe se zgodijo z magnetnim poljem in od česa je odvisno, vam bom povedal v tem članku.

Kako sta povezani indukcija in magnetna poljska jakost?

Magnet je snov, ki je pod vplivom magnetnega polja sposobna magnetizirati (ali, kot pravijo fiziki, pridobiti magnetni moment). Skoraj vse snovi so magnetne. Magnetizacijo snovi pojasnjujemo s tem, da snovi vsebujejo lastna mikroskopska magnetna polja, ki nastanejo zaradi vrtenja elektronov v njihovih orbitah. Kadar zunanjega ni, so mikroskopska polja locirana poljubno in pod vplivom zunanjega magnetnega polja ustrezno usmerjena.

Za karakterizacijo magnetizacije različne snovi uporabite tako imenovani vektor magnetizacije J.

Tako pod vplivom zunanjega magnetnega polja z magnetno indukcijo B 0, se magnet namagneti in ustvari lastno magnetno polje z magnetno indukcijo IN'. Kot rezultat, splošna indukcija IN bo sestavljen iz dveh terminov

Tu se pojavi problem izračuna magnetne indukcije namagnetene snovi IN', za rešitev katerega je potrebno prešteti elektronske mikrotokove celotne snovi, kar je praktično nerealno.

Alternativa ta odločitev obstaja vnos pomožnih parametrov, in sicer jakosti magnetnega polja n in magnetna občutljivost χ . Napetost veže magnetno indukcijo IN in magnetizacija snovi J z naslednjim izrazom

kjer je B magnetna indukcija,

μ 0 – magnetna konstanta, μ 0 = 4π*10 -7 H/m.

Hkrati pa vektor magnetizacije J povezanih z jakostjo magnetnega polja IN parameter, ki označuje magnetne lastnosti snovi in ​​se imenuje magnetna občutljivost χ

kjer je J vektor magnetizacije snovi,

Vendar se relativna magnetna prepustnost μ r najpogosteje uporablja za karakterizacijo magnetnih lastnosti snovi.

Tako bo razmerje med napetostjo in magnetno indukcijo imelo naslednjo obliko

kjer je μ 0 magnetna konstanta, μ 0 = 4π*10 -7 H/m,

μ r – relativna magnetna prepustnost snovi.

Ker je magnetizacija vakuuma enaka nič (J = 0), bo magnetna poljska jakost v vakuumu enaka

Od tu lahko izpeljemo izraze za intenziteto magnetnega polja, ki ga ustvari ravna žica, po kateri teče tok:

kjer je I tok, ki teče skozi prevodnik,

b je razdalja od središča žice do točke, na kateri se izračuna jakost magnetnega polja.

Kot je razvidno iz tega izraza, je merska enota za napetost amper na meter ( Vozilo) ali Oersted ( E)

Torej, magnetna indukcija IN in napetost n sta glavni značilnosti magnetnega polja in magnetne prepustnosti μ r– magnetne lastnosti snovi.

Magnetizacija feromagnetov

Vse snovi so glede na njihove magnetne lastnosti, to je sposobnost magnetiziranja pod vplivom zunanjega magnetnega polja, razdeljene v več razredov. Za katere so značilne različne vrednosti relativne magnetne prepustnosti μ r in magnetne občutljivosti χ. Večina snovi je diamagnetni materiali(χ = -10 -8 … -10 -7 in μ r< 1) и paramagnetno (χ = 10 -7 ... 10 -6 in μ r > 1), nekoliko manj pogosto feromagneti(χ = 10 3 … 10 5 in μ r >> 1). Poleg teh razredov magnetov obstaja še več razredov magnetov: antiferomagneti, ferimagneti in drugi, vendar se njihove lastnosti pokažejo le pod določenimi pogoji.

Posebej zanimive v radijski elektroniki so feromagnetne snovi. Glavna razlika med tem razredom snovi je nelinearna odvisnost magnetizacije, v nasprotju s para- in diamagneti, ki imajo linearno odvisnost magnetizacije J od napetosti n magnetno polje.

Odvisnost od magnetizacije J feromagnet iz napetosti n magnetno polje.

Vklopljeno ta grafikon prikazano glavna krivulja magnetizacije feromagnetni. Na začetku je magnetizacija J v odsotnosti magnetnega polja (H = 0) enaka nič. Z naraščanjem napetosti je magnetizacija feromagneta precej intenzivna, ker sta njegova magnetna občutljivost in prepustnost zelo visoki. Ko pa dosežemo jakost magnetnega polja reda H ≈ 100 A/m, se naraščanje magnetizacije ustavi, saj je dosežena točka nasičenja J NAS. Ta pojav se imenuje magnetna nasičenost. V tem načinu magnetna prepustnost feromagnetov močno pade in se z nadaljnjim povečanjem jakosti magnetnega polja nagiba k enotnosti.

Histereza feromagnetov

Druga značilnost feromagnetov je prisotnost, ki je temeljna lastnost feromagnetov.

Da bi razumeli proces magnetizacije feromagneta, si oglejmo odvisnost indukcije IN od napetosti n magnetnega polja, kjer ga označimo z rdečo glavna krivulja magnetizacije. Ta odvisnost je precej negotova, saj je odvisna od predhodne magnetizacije feromagneta.

Vzemimo vzorec feromagnetne snovi, ki ni bila magnetizirana (točka 0) in ga postavimo v magnetno polje, jakosti n ki jo bomo začeli povečevati, to pomeni, da bo odvisnost ustrezala krivulji 0 – 1 dokler ni dosežena magnetna nasičenost (točka 1). Nadaljnje povečevanje napetosti ni smiselno, saj magnetizacija J praktično ne poveča, magnetna indukcija pa narašča sorazmerno z napetostjo n. Če začnete zmanjševati napetost, potem odvisnost B(H) bo ustrezal krivulji 1 – 2 – 3 , in ko jakost magnetnega polja pade na nič (točka 2), magnetna indukcija ne bo padla na nič, ampak bo enaka določeni vrednosti B r ki se imenuje rezidualna indukcija in magnetizacija bo pomembna J r, poklical preostala magnetizacija.

Da bi odstranili preostalo magnetizacijo in zmanjšali preostalo indukcijo B r na nič, je treba ustvariti magnetno polje, ki je nasprotno polju, ki je povzročilo magnetizacijo, in jakost demagnetizacijskega polja mora biti N s, poklical prisilna sila. Z nadaljnjim povečevanjem jakosti magnetnega polja, ki je nasprotno od začetnega polja, pride do nasičenja feromagneta (točka 4).

Torej, ko je feromagnet izpostavljen izmeničnemu magnetnemu polju, bo odvisnost indukcije od intenzitete ustrezala krivulji 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 1 , ki se imenuje histerezna zanka. Za feromagnet (črtkane krivulje) je lahko veliko takih zank, imenovanih zasebni cikli.Če pa pride do nasičenja pri največjih vrednostih jakosti magnetnega polja, se izkaže največja histerezna zanka(polna krivulja).

Ker ima magnetna prepustnost μ r feromagnetov precej zapleteno odvisnost od jakosti magnetnega polja, sta dva parametra magnetne prepustnosti normalizirana:

μ n – začetna magnetna prepustnost ustreza napetosti H = 0;

μ max – največja magnetna prepustnost je dosežena v magnetnem polju, ko se približuje magnetna nasičenost.

Tako so za feromagnete vrednosti Br, H c in μ n (μ max) glavne značilnosti, ki vplivajo na izbiro snovi v določenem primeru.

Teorija je dobra, a brez praktična uporaba to so le besede.

Kaj je magnetna napetost?

Določitev magnetne napetosti

Določitev magnetne napetosti:

Magnetna napetost na ravnem odseku vezja je produkt dolžine odseka in projekcije vektorja magnetne jakosti na ta ravni odsek.

Vse to velja za enakomerno magnetno polje. Če polje ni enakomerno ali odsek konture ni raven, potem izberite majhen del konture, ki se lahko šteje za pravokoten, in magnetno polje na lokaciji tega odseka je enakomerno.

Formula magnetne napetosti

Zgornja slika prikazuje enakomerno magnetno polje z jakostnim vektorjem H in ukrivljeno konturo L. Kontura je krivuljasta, zato je nemogoče določiti magnetno napetost vzdolž celotne konture naenkrat. Izberimo segment ΔL na konturi (prikazan z debelo črto), ki ga lahko štejemo za premočrtnega, magnetno napetost pa bomo našli samo v tem delu. Projekcija vektorja jakosti magnetnega polja H na smer odseka ΔL je enaka:

H L = H * cos α

kjer je α kot med vektorjem H in segmentom ΔL.

Magnetna napetost na segmentu ΔL (formula magnetne napetosti):

U m = (H * cos α) * ΔL = H L * ΔL

Ko smo identificirali ravne odseke na preostalih delih konture L, bomo na njih našli magnetne napetosti. Potem bo skupna magnetna napetost na celotnem vezju L enaka vsoti magnetnih napetosti odsekov:

U L = Σ H L * ΔL

Magnetna napetost se meri v amperih: A.

Magnetna napetost vzdolž konture L je odvisna od oblike te konture.

Težava z magnetno napetostjo

Zdaj pa se odločimo preprosta naloga: kako se bodo magnetne napetosti nanašale na segmente ΔL, ΔL 1, ΔL 2 (glej sliko), tj. kje jih je več in kje manj? Dolžine vseh odsekov so enake, magnetno polje je povsod enakomerno.

rešitev. Pod temi pogoji se bodo magnetne napetosti na navedenih segmentih razlikovale le v velikostih projekcij vektorja jakosti magnetnega polja na smeri teh segmentov. Segment ΔL 1 se nahaja pod manjšim kotom glede na smer vektorja Η v primerjavi s segmentoma ΔL in ΔL 2, kar pomeni, da je cos α bližje enoti in bo magnetna napetost tam večja. Segment ΔL 2 se nahaja pod pravim kotom na smer vektorja napetosti, kar pomeni, da bo projekcija vektorja napetosti Η na smer segmenta ΔL 2 enaka nič.

In zdaj bodite pozorni, pravilen odgovor: največjo magnetno napetost dobimo na segmentu ΔL 1, najmanjšo pa na segmentu ΔL 2.

Vektor magnetne poljske jakosti kot pomožni vektor za opis polja v magnetih

Ko obravnavamo magnetno polje v vakuumu v odsotnosti magnetov, magnetno polje ustvarjajo prevodni tokovi in ​​je izpolnjena enakost:

kjer je $\overrightarrow(j)$ vektor gostote prevodnega toka.

V magnetnih materialih nastane polje zaradi prevodnih tokov in molekularnih tokov ($\overrightarrow(j_m)$), kar je treba upoštevati. Za molekularne tokove velja vektorska enakost:

kjer je $\overrightarrow(j_m)$ prostorninska gostota molekulskih tokov, $\overrightarrow(J\ )$ je vektor magnetizacije. Tako bo v prisotnosti magnetov izraz (1), ob upoštevanju enakosti (2), imel obliko:

Izrazimo prevodni tok iz enačbe (3), dobimo:

Določanje vektorja jakosti magnetnega polja

Vektor jakosti magnetnega polja je vektor, ki je enak:

Jakost magnetnega polja ni čisto poljska količina, saj vključuje vektor $\overrightarrow(J\ ),\ $ki je značilnost magnetizacije medija. Glede na svojo vrednost je $\overrightarrow(H)$ pomožni vektor in igra podobno vlogo kot vektor električnega premika $\overrightarrow(D\ )\ $v elektriki.

Osnovne enačbe za vektor napetosti

Iz definicije vektorja $\overrightarrow(H)$ in enačbe (4) sledi zelo priročna enačba za izračun polja v magnetnih materialih:

Zakon skupnega toka v prisotnosti magnetov ima obliko:

Formula (7) izraža izrek o kroženju vektorja jakosti magnetnega polja, ki se glasi:

Izrek

"Kroženje vektorja jakosti magnetnega polja vzdolž določene konture je enako algebraični vsoti makroskopskih tokov, ki jih pokriva dana kontura."

V vakuumu $\overrightarrow(J\ )=0$, potem:

\[\naddesna puščica(H)=\frac(\naddesna puščica(B))((\mu )_0)\levo(8\desno).\]

Poljska jakost pravokotnega neskončnega prevodnika v vakuumu je določena s formulo:

kjer je $b$ razdalja od prevodnika do točke, kjer se obravnava polje. Iz formule (9) se določi dimenzija jakosti magnetnega polja. Osnovna enota SI za napetost je amper, deljen z metrom ($\frac(A)(m)$).

Povezava med vektorjem magnetne poljske jakosti ter vektorjem magnetizacije in magnetne indukcije

Običajno je vektor magnetizacije ($\overrightarrow(J)$) povezan z vektorjem intenzitete na vsaki točki magneta:

\[\overrightarrow(J)=\varkappa \overrightarrow(H)\left(10\desno),\]

kjer je $\varkappa $ magnetna susceptibilnost, brezdimenzijska količina. Za neferomagnetne snovi in ​​v neferomagnet velika polja$\varkappa$ ni odvisna od napetosti. V anizotropnih medijih je $\varkappa $ tenzor in smeri $\overrightarrow(J)$ in $\overrightarrow(H)$ ne sovpadata.

Poleg magnetne občutljivosti magneti uporabljajo še eno brezdimenzijsko fizikalna količina, ki označuje magnetne lastnosti snovi, je relativna magnetna prepustnost (ali preprosto magnetna prepustnost ($\mu $)) snovi. Poleg tega:

\[\mu =1+\varkappa \ \levo(11\desno).\]

Potem obstaja naslednja povezava med indukcijo magnetnega polja v magnetu in jakostjo magnetnega polja:

\[\desna puščica(B)=\mu (\mu )_0\desna puščica(H)\levo(12\desno).\]

Formula (12) kaže, da imata v izotropnih medijih vektorja $\overrightarrow(B)$ in $\overrightarrow(H)$ isto smer, vendar je poljska jakost v absolutni vrednosti $\mu (\mu )_0$-krat manjša .

Primer 1

Naloga: Vzdolž osi neskončnega ravnega krožnega valja s polmerom R teče tok s silo I. Magnetna prepustnost snovi valja je $\mu $. Zunaj cilindra je vakuum ($(\mu )_v=1$). Poiščite formulo za izračun napetosti na vseh točkah v prostoru.

Naj teče tok v smeri osi Z natezne črte takega valja koncentrične krožnice s središči, ki ležijo na osi valja.

Kot integracijsko konturo (L) vzamemo krog s polmerom r, središče kroga leži na osi valja, ravnina kroga je pravokotna na tok. Po zakonu skupnega toka za jakost magnetnega polja imamo:

\[\oint\limits_L(\overrightarrow(H\ )\overrightarrow(dl))=H_(\varphi )2\pi r=I\left(1.1\desno).\]

Iz (1.1) izrazimo poljsko jakost in dobimo:

kjer je $H_(\varphi )$ jakost magnetnega polja tangenta na krožnico. V tem primeru je indukcija magnetnega polja enaka:

Na meji valja se indukcija magnetnega polja prekine.

Odgovor: $B_(\varphi )=\levo\( \begin(array)(c) \mu (\mu )_0H_(\varphi )=\mu (\mu )_0\frac(I)(2\pi r )\ (pri\ 0\le r\le R)\\ (\mu )_0H_(\varphi )=(\mu )_0\frac(I)(2\pi r)\levo(pri\ r\ge R \right).\end(matrika) \right.$.

Primer 2

Naloga: Poiščite magnetizacijo bakra in indukcijo magnetnega polja, če je specifična magnetna občutljivost snovi $(\varkappa )_u=-1,1\cdot (10)^(-9)\frac(m^3)(kg) .$ Polje magnetne jakosti je enako $(10)^6\frac(A)(m)$.

Magnetna občutljivost ($\varkappa $) je povezana s specifično magnetno občutljivostjo ($(\varkappa )_u$) z razmerjem:

\[\varkappa =\rho (\varkappa )_u\levo(2.1\desno),\]

kjer je $\rho =8930\frac(kg)(m^3)$ masna gostota bakra.

Magnetizacija je povezana z jakostjo magnetnega polja, ki ima obliko (predpostavljamo, da je baker izotropen):

Indukcija magnetnega polja je povezana tudi z napetostjo:

Ker so vse količine podane v SI, naredimo izračune:

\ \

Odgovor: $J=-9,823\frac(A)(m),\B=1,26\T.$