Магнитное поле цилиндрической катушки

Теперь рассмотрим цилиндрическую катушку с током (рис2а). Длину катушки обозначаем через ℓ, а её внутренний диаметр через D. Если длина цилиндрической катушки больше или равна её пяти внутренним диаметрам, то напряженность магнитного поля в любой точке А в средней части цилиндрической катушки определяется по формуле:

H_A = Iw/ ℓ

Определение магнитной индукции.

Практическое применение магнитного поля в электротехнических устройствах связано с вопросами определения магнитного потока необходимой величины. Магнитный поток Ф в сердечнике катушки

Ф=ВS,

где В -магнитная индукция, Тл;

S – площадь поперечного сечения сердечника, м².

Возникает необходимость перейти от напряженности Н магнитного поля, к магнитной индукции В.Эти характеристики связывает формула:

В/Н= µ_а

µ_а – это коэффициент, отражающий магнитные свойства среды.

Согласно предположению французского физика А. Ампера, в любом теле существуют микроскопические (молекулярные) токи, обусловленные движением электронов в атомах и молекулах. Эти токи создают свое магнитное поле и могут поворачиваться в магнитных полях макроскопических токов (токов, текущих в проводниках). Так, если вблизи какого-то тела (среды) поместить проводник с током, то под действием его магнитного поля микротоки в атомах тела определенным образом ориентируются, создавая тем самым дополнительное магнитное поле.

Поэтому, вектор магнитной индукции B ,характеризует результирующее магнитное поле, создаваемое всеми макро- и микротоками, т.е. при одном и том же токе и прочих равных условиях вектор B в различных средах будет иметь разные значения.

По этому признаку все среды разделили на диамагнетики , парамагнетики и ферромагнетики. Диа- и парамагнетики ,как оказалось, практически не влияют на поле внешних токов. Поэтому отношение В/Н= µ₀ в этих средах величина постоянная. А ферромагнетики ,которые значительно влияют на поля, созданные токами катушек имеют различную магнитную проницаемость при одинаковых значениях тока. Это зависит от того, намагничивается или размагничивается этот материал. Нет математической формулы, которая бы отражала связь между индукцией и напряженностью, она выражается графиком. Он носит название петля магнитного гистерезиса. График имеет сложную форму поэтому на практике пользуются упрощенными кривыми намагничивания или таблицами. По ним можно определять для известного материала напряженность ,если знаем индукцию, или наоборот.

Н

Схема цепи для намагничивания железа и кривая намагничивания

где В= f (Н) с сердечником ; В₀ = f (Н) без сердечника или с немагнитным сердечником