рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Физика
/
Преломление магнитных линий.

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Преломление магнитных линий.

Преломление магнитных линий. - раздел Физика, Магнитный поток Остановимся Теперь На Явлениях, Имеющих Место При Переходе Магнитного Потока ...

Остановимся теперь на явлениях, имеющих место при переходе магнитного потока из одной среды в другую, обладающую иными магнитными свойствами (m₁¹m₂).

Когда магнитный поток нормален к поверхности раздела, мы не встречаем никаких усложняющих обстоятельств: магнитный поток, переходя из одной среды в другую, не претерпевает никаких изменений в отношении своего направления. Если же магнитные линии встречают поверхность раздела двух средин под некоторым углом, отличающимся от прямого, то мы наблюдаем изменение направления магнитных линий,—явление, которое, по аналогии с явлением преломления света, называют преломлением магнитных линий.

Представим себе (рис. 63) две однородные и изотропные среды I и II, обладающие магнитными проницаемостями m₁ и m₂.

Рассмотрим, чтобы не осложнять чертежа, одну магнитную линию, образующую в первой среде угол q₁ с нормалью nn к поверхности раздела тт. Угол q₁ будем называть углом падения. Пусть в среде второй эта магнитная линия составляет с нормалью угол q₂. о величине которого мы пока ничего не знаем. Угол q₂ будем называть углом преломления. Условимся, кроме того, что поле в обеих срединах однородно.

Нас интересует соотношение, характеризующее зависимость углов падения и преломления (q₁ и q₂) от магнитных свойств обеих

средин. В случае, если магнитные проницаемости среды I и II одинаковы, никакого преломления не должно быть, так как в этом случае по отношению к магнитному потоку мы имеем в полном смысле слова одну и ту же среду. Преломление магнитных линий является результатом именно различия магнитных свойств средин. Чтобы уяснить себе происходящее явление, надо рассмотреть магнитные условия на поверхности раздела. Обозначим величину магнитной силы в первой среде через h₁, а величину магнитной индукции через b₁. Для второй среды будем иметь соответственно H₂ и В₂. Возьмем в среде I точки a₁ и С₁, бесконечно близкие к поверхности раздела, и соответственно точки А₂ и С₂ в среде II, бесконечно близкие к точкам А₁ и С₁ и одинаково от них отстоящие. Составляя линейный интеграл магнитной силы вдоль замкнутого контура A₁C₁C₂A₂ имеем:

В данном случае линейный интеграл магнитной силы вдоль контура A₁С₁С₂A₂ равен нулю потому, что с указанным контуром не сцепляется никакой ток. Интегралами

можно пренебречь, так как Н есть величина конечная, точки же a₁ и а₂, а также C₁ и С₂ бесконечно близки друг к другу. Поэтому можно написать:

На основании условия относительно однородности поля величину H₁cosa₁ на протяжении участка A₁C₁ можно считать постоянной и вынести за знак интеграла, а так как

и потому

то

Совершенно аналогично для участка C₂A₂ можем считать:

Но так как интегрирование во втором случае производится в направлении от С₂ к A₂, то:

и, следовательно,

т. е.

В результате получаем:

или

н, наконец, так как по условию

получаем

т. е. тангенциальные по отношению к поверхности раздела составляющие силы магнитного поля в обеих срединах одинаковы.

Найдем теперь соотношение, характеризующее величины магнитных индукций b₁ и B₂ у поверхности раздела, для чего воспользуемся принципом непрерывности магнитного потока. Рассмотрим магнитный поток сквозь замкнутую цилиндрическую поверхность, проекции оснований которой изображаются на рис. 63 линиями A₁C₁ и A₂C₂. Обозначим площади этих оснований бесконечно близких, но расположенных в разных срединах, соответственно через s₁ и s₂. Рассматриваемый магнитный поток выражается

интегралом ∫Bcosbds, который, как известно, равен нулю. Разобьем этот интеграл на три интеграла, взяв один по верхнему основанию s₁, второй—по нижнему s₂, а третий—по цилиндрической поверхности, следами которой на рис. 63 являются отрезки A₁A₂ и C₁C₂. Последним интегралом можно пренебречь, так как основания s₁ и s₂бесконечно близки, и, следовательно, цилиндрическая поверхность бесконечно мала, а магнитная индукция для всех точек этой поверхности имеет конечное значение. Тогда имеем:

Так как b есть угол между направлением вектора магнитной индукции и внешней нормалью к рассматриваемой поверхности, то в данном случав

b₁=180-q₁ и

b₂=q₂.

Следовательно,

cosb₁=-cosq₁

cosb₂=cosq₂.

Таким образом, получаем:

В силу однородности поля имеем право считать:

b₁cosq₁=const, B₂cosq₂=const. Тогда

или

Так как s₁=s₂,

то

Деля равенства (23) и (24) одно на другое» получаем:

или

Отсюда окончательно имеем:

т. е. при переходе магнитного потока из среды с магнитной проницаемостью m₁ в среду с проницаемостью m₂ тангенсы углов падения и преломления относятся как магнитные проницаемости соответствующих средин.

Таким образом, если m₂>m₁, то и tgq₂>tg q₁, откуда следует, что магнитные линии во второй среде будут в этом случае больше отклонены от нормали (рис. 64), т. е. будут сгущаться.

Число магнитных линий, приходящихся на единицу поверхности, нормальной

к направлению магнитного потока (см. пунктирные линии), будет во II среде больше, чем в I, т. е.

В₂>b₁Рассмотрим еще случай, когда магнитный поток нормален к поверхности раздела (q₁ = 0). Так как отношение — всегда конечно,

то если один из этих углов равен нулю, то и другой также равен нулю, т. е. в обеих срединах магнитные линии нормальны к поверхности раздела, и, следовательно, значения магнитной индукции одинаковы (рис. 65).

В качестве замечания, имеющего практическое значение при построении картин магнитного поля в электромагнитных механизмах, содержащих железо, укажем, что при переходе из воздуха в железо магнитные линии в воздухе oбычно составляют с нормалью к поверхности раздела угол, практически близкий к нулю. В самом деле, магнитная проницаемость железа во много раз превосходит магнитную проницаемость воздуха. Пользуясь соотношением

увидим, что для случая перехода из воздуха (m₁=1) в железо (m₂)

т. е. даже при практически большом значении q₂ угол q₁ будет иметь величину сравнительно очень малую.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Магнитный поток

На сайте allrefs.net читайте: "ГЛАВА I - Магнитный поток"

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Преломление магнитных линий.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Общая характеристика магнитного поля.
Фарадей, один из творцов современного учения об электрических и магнитных явлениях, своими открытиями и опытными исследованиями, а также глубоким анализом этих явлений вложил физическое с

Основные определения и соотношения.
В настоящем параграфе мы даем сводку определений и соотношений, которыми обычно пользуются при количественном описании различных свойств магнитного поля или, иными словами, магнитного потока. Так

Магнитный поток.
Представим себе произвольный замкнутый контур и некоторую поверхность s, ограничиваемую этим контуром. Полная магнитная индукция сквозь рассматриваемую поверхность s, т. е. поверхност

Принцип непрерывности магнитного потока. Опыты Фарадея.
Фарадею принадлежит заслуга установления очень важного принципа, соблюдающегося во всех случаях существования магнитного потока. Это — принцип замкнутости или непрерывности магнитных линий

Анализ опытов Фарадея.
Выше мы указали, что во время своих опытов по установлению принципа непрерывности магнитного потока Фарадей пришел к заключению, что, при вращении магнита вокруг его геометрической оси, магнитный

Математическая формулировка принципа непрерывности магнитного потока.
Итак, мы видели, что обоснование принципа замкнутости магнитного потока, предложенное Фарадеем, вызвало целый ряд сомнений, которые до сих пор не могли быть разрешены путем непосредственных экспе

Формулировка закона электромагнитной индукции.
Фарадей, открывший в 1831 году явления электромагнитной индукции, в XXVIII серии своих „Опытных Исследований по Электричеству" в § 3115 устанавливает следующее основное положение: „..

Вопрос об условиях тождественности фарадеевской и максвелловской формулировок закона электромагнитной индукции.
Указанный вопрос имеет весьма важное значение для правильного понимания того, что происходит во всех электромагнитных механизмах. Недостаточно отчетливое понимание существа дела нередко приводило

Случай изменяемого контура.
В качестве еще одного примера приведем опыт, проделанный автором настоящей книги в 1901 году с целью уяснения основного закона электромагнитной индукции. Было взято железное кольцо А

Индукции.
Итак, чрезвычайно важно помнить, что две рассматриваемые формулировки (7) и (8) тождественны лишь при условии непрерывности и определенности проводящего контура. В случае каких-либо переключений в

О преобразованиях магнитного потока.
Во всех без исключения электромагнитных механизмах (динамомашинах, электродвигателях и т. п.) всегда вообще, когда мы имеем дело с преобразованием механической энергии в энергию электрического тока

Механизм перерезывания магнитных линий проводником.
Основываясь на данном в § 11 общем анализе основных случаев преобразования магнитного потока, мы обратимся теперь к вопросу о механизме электромагнитной индукции тока и покажем, как надлежит предс

Преобразования магнитного потока в трансформаторе.
Рассмотрим теперь явления, происходящие в трансформаторе. Здесь мы имеемдве обмотки, электрически между собой не связанные, намотанные на один общий железный сердечник. Ради упрощения схем

Роль магнитных экранов.
Рассмотрим теперь некоторые примеры магнитного экранирования. Принцип непрерывности магнитных линий помогает нам разобраться в сущности явлений, происходящих в этихслучаях.

Проблема бесколлекторной машины постоянного тока.
В заключение наших рассуждений о различных случаях электромагнитной индукции тока займемся вопросом о возможности осуществления бесколлекторной машины постоянного тока.

Магнитная цепь.
Из изложенного в предыдущих параграфах мы знаем, что магнитный поток всегда проходит по некоторой замкнутой цепи. Такая „магнитная цепь", или „магнитопровод", имеется во всяком электром

Линейный интеграл магнитной силы.
Закон магнитодвижущей силы. Представим себе некоторую точку A1 расположенную в магнитном поле (рис. 48).

Приближенное выражение закона магнитной цепи.
Необходимо еще раз подчеркнуть, что соотношение, выражаемое формулами (11) и (12), является совершенно точным, столь же точным, как и аналогичный ему закон Ома. Иногда приходится встречать указан

Энергия магнитного потока.
Понятие о присущей магнитному потоку энергии является важным в учении о природе магнитных явлений. В начальный период развития науки о магнитных явлениях совершенно не уделялось внимания той среде,

Индукции).
В начале настоящего курса говорилось, что мы мыслим магнитный поток состоящим из магнитных линий, т. е. из ряда элементарных (единичных) трубок магнитной индукции. Отсюда следует, что н полную эн

Подъемная сила магнита.
Разберем несколько примеров, где полученные нами формулы находят себе практическое применение. Рассчитаем в виде первого примера подъемную силу электромагнита. Имеем магнитный полюс N

Отрывной пермеаметр.
Выведенные соотношения находят, между прочим, применение в теории отрывных пермеаметров, т. е. приборов, служащих для исследования магнитных свойств железа, Исследование сводится к построению крив

Природа электромагнитной силы.
Объяснение механических действий магнитного поля тяжением магнитных линий предоставляет возможность дать весьма простое физическое толкование причин возникновения электромагнитной силы, т. е. силы

Боковой распор магнитных линий.
Чтобы покончить с вопросом о механических свойствах магнитного потока, остановимся еще на одном явлении, сопутствующем тяжению магнитных линий. Из рисунка 59 ясно, что если придерживаться представ

Принцип инерции магнитного потока.
Общие аналогии. В заключение главы о свойствах магнитного потока вкратце остановимся на некоторых общих соображениях и механических аналогиях, позволяющих взглянуть на магнитный поток с ново

Потока. Флюксметр.
Как известно, между проводником с током, помещенным во внешнее магнитное поле, и полем наблюдается сила механического взаимодействия, так называемая электромагнитная сила, величина которой определя

Роль вещества в магнитном процессе.
Как известно, на явления, в магнитном поле наблюдаемые, влияют особые качества вещества, заполняющего пространство, в котором существует поле. Вещество так или иначе участвует во всех магнитных пр

Фиктивность „магнитных масс".
Внешним признаком участия вещества в магнитных явлениях принято считать так называемые „магнитные массы", которые мы обычно приписываем тем частям поверхности тела (полюсам), через которые маг

Общая характеристика магнитных материалов.
В предыдущем параграфе было в достаточной степени выяснено, что участие вещества в тех процессах, которые имеют место в магнитном поле, выражается не в том, что отдельные элементы вещества облада

Магнитный цикл.
Рассмотрим процесс переменного намагничения какого-либо ферромагнитного материала. Методы осуществления переменного намагничения весьма разнообразны. Наиболее простым в смысле условий намагничени

Материала.
Форма гистерезисной петли весьма характерна для каждого данного материала. Как видно из сказанного выше, площадь, охватываемая кривой, зависит от величины остаточной магнитной индукции Br

Расчет потерь на гистерезис и формула Штейнметца.
Вопрос о потерях на гистерезис в случае перемагничивания железа, стали, чугуна и т п. очень важен для электротехники, так как эти материалы играют существенную роль в магнитных цепях электромагнит

Гипотеза вращающихся элементарных магнитов.
Рассмотренные выше явления гистерезиса, а также многие иные особенности поведения ферромагнитных материалов в случае их намагничения можно с большим правдоподобием объяснить изменениями в ориентир

Магнитное насыщение.
Итак, мы имеем достаточно данных признать, что гипотеза вращающихся элементарных магнитов вместе с вытекающей из нее юинговской моделью магнитного вещества может быть положена нами в основу наших п

Влияние сотрясений на магнитные свойства.
Попытаемся теперь при помощи гипотезы элементарных магнитов объяснить влияние на магнитные свойства материалов некоторых внешних факторов, например, механических сотрясений, нагрева и т. д.

Влияние температурных условий на магнитные свойства вещества.
Еще со времен Гильберта было известно, что железо и сталь теряют свои магнитные свойства, будучи нагреты до светло-красного каления. Они при этом перестают намагничиваться и не притягиваются магнит

Магнитная вязкость.
С точки зрения гипотезы Ампера-Юинга мы рассматриваем всякий магнитный материал как совокупность элементарных магнитов. Процесс намагничения мы понимаем как изменение направления осей этих элемен

Изменение размеров тел при намагничении.
Заранее можно предвидеть, что перегруппировки элементарных: магнитов при намагничении могут вызвать некоторые изменения. в размерах намагничиваемого тела. Опыт показывает, что подобное изменение ра

Гистерезис вращения.
Опыт показывает, что величина потерь на гистерезис, вообще говоря, зависит от того, каким, именно, образом происходит перемагничивание. Это явление довольно просто объясняется с точки зрения гипот

Некоторые магнитные свойства железа и его сплавов.
В заключение мы остановимся на некоторых магнитных свойствах железа и его сплавов. Вообще говоря, в обычной практике мы пока еще редко пользуемся железом в чистом виде, а применяем его соед