Магнитный момент. Намагниченность.

В каждом атоме электроны движутся вокруг центрального ядра, т.е. возникает элементарный электрический ток.

Векторная величина, равная произведению тока i и элементарной площади S, ограниченной элементарным контуром с током, и направленная перпендикулярно к этой площадке согласно правилу Буравчика, называется магнитным моментом элементарного электрического тока.

Геометрическая сумма магнитных моментов всех элементарных электрических токов в теле, дает магнитный момент тела М,

т.е. М=m₁+m₂+m₃+…

величина, измеряемая отношением магнитного момента тела к его объему (V), называется намагниченностью тела Y.

Вихревые токи.

Магнит не оказывает почти никакого действия на кусок меди, если последний неподвижен.

Однако, если магнит и медь движутся друг относительно друга или если магнитное поле в меди возрастает или убывает со временем, то возникает взаимодействие. Изменяющееся магнитное поле или движение проводника через поле приводит к возникновению ЭДС, создающей ток. Индукционные токи взаимодействуют с магнитным полем, в результате чего на проводник действует сила. Часто эти токи закручиваются в проводнике вдоль передней и задней границ области движущегося магнитного поля. Из-за их сходства с водоворотными, возникающими вокруг движущегося в воде тела, эти индукционные токи называют вихревыми токами. В некоторых электрических машинах они только мешают, вызывая нагрев стали и тем самым снижая КПД, в других они положены в основу принципа действия этих машин.

Для уменьшения вихревых токов применяются сердечники, выполненные из отдельных изолированных друг от друга листов, стали. В этом случае увеличивается сопротивление сердечника для вихревых токов и сами токи уменьшаются.

Уменьшение площади контуров, охватываемых вихревыми токами, приводит к уменьшению вихревых токов.

Намагничивание ферромагнитных материалов

В практической электротехнике ферромагнитные материалы >>1 имеют очень важное значение. Стальные сердечники имеют промышленные электрические машины (генераторы, двигатели), электромагниты, трансформаторы, реле, многие измерительные приборы и другие устройства. Такие сердечники применяются во всех случаях, когда необходимо при относительно небольших токах получить сильное магнитное поле.

Если в магнитное поле внести ферромагнитный материал, то магнитная индукция поля значительно возрастает. Принято говорить, что в этом случае ферромагнитный материал «намагничивается». Сущность процесса заключается в следующем: при отсутствии внешнего магнитного поля в ферромагнитном теле элементарные магнитные моменты направлены самым различным образом и компенсируют друг друга, т.е. суммарный магнитный момент тела равен нулю.

Под действием внешнего магнитного поля, создаваемого, например, током в катушке, намотанной на стальной сердечник, изменяются направления элементарных магнитных моментов и при усилении внешнего поля, увеличивается магнитный момент всего тела. Таким образом, появляется добавочное магнитное поле, которое складывается с внешним и усиливает его.

H – напряженность внешнего магнитного поля

В – магнитная индукция в ферромагнитном материале

В₀ – магнитная индукция в неферромагнитном материале

J – намагниченность ферромагнитного материала

J_нас – предельная намагниченность среды

В(Н) – кривая намагничивания

Намагниченность J ферромагнитного материала не может возрастать безгранично. Если направление полей самопроизвольно намагничивается во всех областях, окажется совпадающим с направлением внешнего магнитного поля, намагниченность среды достигнет своего предельного значения Jнас.

Каждый ферромагнитный материал имеет характерную кривую намагничивания.