Потока. Флюксметр. - раздел Физика, Магнитный поток Как Известно, Между Проводником С Током, Помещенным Во Внешнее Магнитное Поле...
Как известно, между проводником с током, помещенным во внешнее магнитное поле, и полем наблюдается сила механического взаимодействия, так называемая электромагнитная сила, величина которой определяется соотношением
f=Blisinq.
Впоследствии (см. гл. VII) мы займемся более подробно изучением механических сил, возникающих в электромагнитной системе пока же ограничимся указанием, что действие этих сил имеет тот же характер, что и проявления даламберовской силы инерции: они, вообще говоря, противодействуют изменению величины внешнего магнитного потока, связанного с проводящим контуром. Всякий раз, когда внешний механический агент вызывает такое движение проводящего контура в магнитном поле, которое связано с изменением пронизывающего контур внешнего потока, этот агент встречает противодействие со стороны электромагнитной силы, сопротивляющейся движению. Это явление всегда имеет место. Как известно, оно находит себе выражение в законе Ленца. Все эти взаимодействия представляют собою проявления инерции магнитного потока. Обобщая понятие об электромагнитной инерции, мы можем формулировать принцип инерции магнитного потока таким образом: при всяком изменении внешнего магнитного потока, сцепляющегося с проводящим контуром, в последнем возникают силы как механического, так и электрического характера, стремящиеся сохранить величину магнитного потока.
В обычной обстановке, вследствие наличия омического сопротивления и связанного с ним рассеяния анергии, мы встречаемся с возможностью изменений внешнего потока, связанного с проводящим контуром. Однако, в некоторых специальных случаях магнитный поток остается постоянным или, в крайнем случае, восстанавливается до своей первоначальной величины после ряда преобразований энергетического характера, протекших в системе. Один из таких примеров рассмотрен выше; это именно случай сверхпроводящего контура, когда магнитный поток, сцепляющийся с этим контуром, никоим образом ни на момент не может быть изменен. Другим примером может служить прибор, предназначенный для измерения магнитного потока и носящий название флюксметра. В этом случае электрическое сопротивление цепи обычно не равно нулю и имеет некоторое конечное значение.
Флюксметр устроен подобно гальванометру Депре-д'Арсонваля (рис. 67).
Между полюсами постоянного магнита помещена легкая рамка 1 из n1витков изолированной проволоки. Рамка эта подвешена на коконовой нити в равномерном радиальном поле в ыеждужелезном пространстве. Концы обмотки выведены через посредство тончайших серебряных спиралек наружу и соединены с состоящей из n2витков катушкой II. При введении в катушку II некоторого
магнитного потока DФ2, в ней индуктируется ЭДС. Возникающий при этом электрический ток i, взаимодействуя с полем постоянного магнита, создаст вращающий момент, отклоняющий рамку от нулевого положения. На основании принципа инерции магнитного потока, сцепляющегося с контуром, в данном случае составленным аз n1 витков рамки I, соединительных проводов и n2витков катушки II, мы можем утверждать, что рамка будет стремиться поворачиваться так, чтобы охватываемая ею часть потока постоянного магнита изменилась на величину DФ1, удовлетворяющую следующему соотношению:
n1Dфi+n2Dф2=0.
Что действительно в случае флюксметра между DФ1 и DФ2 будет существовать вышеуказанное соотношение, можно доказать следующими рассуждениями. Если длина рамки есть l, ширина ее—а, сила тока—i и магнитная индукция в междужелезном пространстве— В, то вращающий момент, создаваемый парой сил взаимодействия электрического тока с полем постоянного магнита (в этом случае sinq=1), будет выражаться следующим образом:
M=n1Blai.
Примем теперь во внимание следующие весьма существенное в данном случае обстоятельство: тормозящим моментом от трения о воздух, от пары кручения подвеса и пр. можно пренебречь в силу его незначительности, обусловленной специальной конструкцией прибора. В таком случае результирующий импульс пары сил, действующих на рамку, сведется к следующему выражению:
Этот импульс должен быть равен приращению момента количества движения за промежуток времени от 0 до t. Изберем в качестве пределов интегрирования момент начала движения рамки момент ее остановки, после того как всякие изменения в рассматриваемой электромагнитной системезакончились. Так как в обоих крайних положениях рамка находится в покое, то
приращение момента количества движения равно 0, и, следовательно,
т.е
Интегрируя, получаем:
q=0,
т. е. полное количество электричества, протекшее по цепи за время движения рамки, равно 0. Это показывает нам, что за время передвижения рамки по ней последовательно протекают токи в двух противоположных направлениях.
Обратимся к основному закону индукции, данному Фарадеем:
q=DФ/r,
где через DФ обозначено полное число пересечений контура тока магнитными линиями, т. е. приращение числа сцеплений контура с внешним магнитным потоком. В нашем случае
q=-DФ/r=0.
На основании этого имеем:
DФ=0.
Но полное изменение потока, сцепляющегося с нашим контуром, составляется из изменений DФ1 и DФ2, причем должны быть приняты во внимание числа витков n1и n2. Таким образом,
DФ=n1DФ1+n2DФ2=0,
что и требовалось доказать.
Отсюда следует:
DФ2=-n1/n2DФ1
Обычно шкала во флюксметре градуируется таким образом, что положение стрелки прибора непосредственно дает n1DФ1считая от начального положения стрелки. Обозначая число максвеллов, соответствующих одному делению шкалы, через j и через a—число делений шкалы, на которое стрелка переместилась в процессе намерения DФ2, получаем:
Итак, в случае:флюксметра, несмотря на наличие проводящего контура, обладающего сопротивлением, не равным нулю, магнитный поток, сцепляющийся с контуром, после всякого рода изменений в системе в конце концов имеет ту же величину, что и вначале. Если нарастание потока DФ2 происходит достаточно медленно, то можно показать, что полный поток, сцепляющийся с контуром, с большою степенью точности все время сохраняет свою величину. Если же нарастание потока DФ2 происходит чрезвычайно быстро (практически мгновенно), принцип инерции магнитного потока находит свое выявление через посредство свойства инерции материальных частей электромагнитной системы, и это имеет результатом восстановление первоначальной величины магнитного потока, сцепляющегося с данным проводящим контуром.
Так как практически тормозящий момент вредных механических сопротивлений никогда не равен нулю, то для возможного уменьшения погрешностей, проистекающих отсюда при измерениях с помощью флюксметра, его цепь должна иметь минимальное электрическое сопротивление. В связи с этим основной момент электромагнитной силы в среднем будет во много раз больше вредного тормозящего момента, так что последним фактически можно пренебречь.
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:
Потока. Флюксметр.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
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
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:
„..
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
Преломление магнитных линий.
Остановимся теперь на явлениях, имеющих место при переходе магнитного потока из одной среды в другую, обладающую иными магнитными свойствами (m1¹m2).
Когд
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
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
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов