Материала. - раздел Физика, Магнитный поток Форма Гистерезисной Петли Весьма Характерна Для Каждого Данного Материала. К...
Форма гистерезисной петли весьма характерна для каждого данного материала. Как видно из сказанного выше, площадь, охватываемая кривой, зависит от величины остаточной магнитной индукции Brи задерживающей силы Hc. Так как эти величины определяются свойствами материала, то совершенно ясно, что внешний
вид гистерезисной кривой в значительной степени характеризует тот материал, которому она соответствует. В качестве примера на рис. 75 приведены примеры кривых гистерезиса для мягкого железа и для закаленной углеродистой стали для одного и того же значения Bmax.
Железо обладает сравнительно весьма малой задерживающей силой Hc, вследствие чего остаточный ыагнитизм быстро исчезает при перемене направления намагничивающей силы. Гистерезисная петля в этом случае имеет узкую и вытянутую форму. У стали, наоборот, задерживающая сила очень велика, и кривая значительно расширена по оси абсцисс.
На рисунке 75 ясно выражается еще одно характерное различие между указанными материалами. При одной и той же максимальной индукции (Bmax) сталь обладает хотя и меньшей величиной остаточного намагничения, но зато лучше его удерживает. Поэтому сталь и применяют при изготовлении постоянных магнитов, причем наиболее подходящими в этом отношении сортами стали являются те, у которых Hcимеет наибольшее значение.
Для характеристики устойчивости остаточного намагничения различных ферромагнитных материалов приводим ряд цифр, относящихся к магнитным циклам, проводимым в пределах от H=+500 до H = -500 эрстедов:§ 35. Потери на гистерезис.
Прежде чем переходить к более подробному описанию магнитных свойств различных материалов с помощью рассмотренных вами кривых, необходимо остановиться на особом физическом смысле гистерезисной петли.
В главе I, посвященной магнитному потоку (см. § 20), было выведено выражение (15) для элементарной работы намагничения, рассчитанной на единицу объема намагничиваемого вещества:
Остановимся сначала на разобранном уже в § 20 случае, когда индукция изменяется от b1=0 до В2=B при m=const. Тогда работу намагничения на единицу объема можно представить так:
так как при интегрировании m, как величину постоянную, можно ввести под знак интеграла.
Графически зависимость В =f(H) в этом случае изобразится прямой линией (рис. 76).
Найдем графически же величину А1. Очевидно, HdB представляет собою поверхность элементарной площадки, (заштрихованной на рисунке), а следовательно, работа намагничения:
изобразится площадью треугольника ODBm, разделенной на 4p. Это будет работа, запасенная в единице объёма намагниченного вещества при условии, если изменение магнитного состояния вещества не сопровождается никакими другими процессами энергетического характера. В таком случае запасенная энергия может быть целиком возвращена, например, в виде энергии индуктированного тока.
Перейдем теперь к рассмотрению более общего случая, когда m¹const. В выражении
мы уже не имеем права ввести m под знак интеграла. Аналитически взять этот интеграл мы в этом случае не можем, так как, вообще говоря, не знаем точной зависимости между В и Н, но графически этот интеграл находится очень просто. Однако, как мы сейчас увидим, при этом уже нельзя утверждать, что вся затраченная работа превращается в энергию, запасенную в намагниченном веществе. Здесь особенно отчетливо выступает затрата работы на
внутренние процессы, происходящие при перемагничивании. О природе этих процессов мы будем говорить ниже.
На рисунке 77 изображена часть гистерезисной петли ODBr, расположенная в первом квадранте.
Найдем работу, затрачиваемую на намагничение в пределах от В=0 до В=Вr. На основании предыдущего можем написать:,
Величина первого интеграла
по существу нам уже известна (рис. 76): она изображается аналогичным образом, т. е. площадью, ограниченной с одной стороны кривою OD, а с другой стороны — прямой DBmиосью ординат. При определении второго интеграла
мы получим отрицательное количество, так как при прохождении кривой намагничения от D до Вrмы имеем уменьшение индукции,. а следовательно, отрицательное приращение dB при положительных значениях H. Графически величина этого интеграла определится площадью верхней заштрихованной площадки DBmBr(рис. 77). Таким образом, величина А1изобразится в данном случае площадью ODBr. Обозначив поверхность площадки ODBrчерез s, мы можем, следовательно, сказать, что работа, затрачиваемая на намагничение единицы объема вещества в пределах от В=0 до В=Вr, выражается величиной:
Отсюда мы видим, что величина этой работы в случае ферромагнитных веществ зависит от формы кривой намагничения, т. е. от магнитных свойств Данного материала.
В рассмотренном нами случае мы не имеем замкнутого цикла намагничения, так как, хотя и в начале и в конце рассматриваемого процесса H=0, однако наличие остаточного намагничения показывает, что магнитные состояния не одинаковы. Поэтому мы еще не имеем возможности сказать, на что именно пошла затраченная работа, — только ли на, изменение магнитного состояния вещества или еще на что-нибудь иное. Чтобы иметь возможность сделать какие-либо заключения по этому поводу, необходимо про-
делать полный цикл перемагничивания, т. е. привести вещество в состояние, совершенно аналогичное начальному. Посмотрим, чему будет равна работа
для случая замкнутого гистерезисного цикла (рис. 7S). В этом случае мы можем написать:
Первый и второй интегралы дадут в сумме площадку I; третий интеграл—площадку II; четвертый и пятый—площадку III; шестой—площадку IV. Таким образом, работа, затрачиваемая в 1 куб. сантиметре вещества на перемагничивание его при замкнутом цикле и выраженная в эргах, оказывается численно равной, разделенной на 4p площади гистерезисной петли, если, конечно, масштаб для Н и В один и тот же и если H и В выражены в эрстедах и гауссах. В противном случае, очевидно, необходимо при расчетах ввести соответствующий коэффициент.
Так как, пройдя полный гистерезисный цикл, мы приходим к первоначальномумагнитному состоянию вещества, то ясно, что произведенная работа затрачена не на изменение магнитного состояния вещества, а на что то другое. Опыт показывает, что перемагничиваемое
вещество нагревается.
Можно предполагать, что затрачиваемая работа идет на преодоление каких-то сопротивлений, аналогичных силам внутреннего трения. Здесь имеет место нечто подобное нагреванию вещества в случае механических деформаций, переходящих за предел упругости его. Указанное обстоятельство — нагревание вещества от перемагничивания—имеет важное практическое значение, так как в целом ряде электромагнитных механизмов и аппаратов встречается непрерывное перемагничивание вещества (обычно железа и его сплавов), и, следовательно, имеет место потеря энергии на гистерезис. При расчете этих механизмов необходимо уметь предварительно учесть величину этих потерь, а также величину соответствующего нагревания, чтобы не получить
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:
Материала.
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
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
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