Магнитные цепи. 
Анализ цепи переменного тока, содержащей индуктивность с ферромагнитным сердечником

Магнитные вещества

Магнитными веществами или магнетиками называются вещества, обладающие магнитными свойствами. Под магнитными свойствами понимается способность вещества приобретать магнитный момент, т. е. намагничиваться при воздействии на него магнитного поля. В этом смысле все вещества в природе являются магнетиками, так как при воздействии магнитного поля приобретают определённый магнитный момент. Этот результирующий макроскопический магнитный момент представляет собой сумму элементарных магнитных моментов — атомов данного вещества.

Магнитные свойства различных материалов объясняются движением электронов в атомах, а также тем, что электроны и атомы имеют постоянные магнитные моменты. Магнитный момент является векторной величиной и направлен от южного полюса к северному. Такой магнитный момент, называется орбитальным.

Сам электрон имеет магнитный момент, который называется спиновым магнитным моментом.

В соответствии с магнитными свойствами материалы, делятся на следующие группы:

• — диамагнитные (диамагнетики),
• — парамагнитные (парамагнетики),
• — ферромагнитные (ферромагнетики),
• — антиферромагнитные (антиферромагнетики),
• — ферримагнитные (ферримагнетики),
• — метамагнитные (метамагнетики).

Среди существующих в настоящее время веществ можно выделить большую группу магнитных материалов, которые используются в технике с учётом их магнитных свойств.

Общепринятым является разбиение магнитных материалов на магнитомягкие, магнитотвёрдые и материалы специализированного назначения, имеющие сравнительно узкие области применения.

По типу химических связей магнитные материалы делятся на металлические и неметаллические. Металлические материалы делятся на порошковые и монолитные. Неметаллические материалы (ферриты) делятся на простые, в молекулах которых кроме Fe2O3 содержится только один оксид металлического элементами; смешанные, в которых оксидов больше.

Магнитные материалы можно классифицировать и по их кристаллической структуре. Такое разделение используется у ферритов. Различают ферриты с кубической, гексагональной и гранатовой структурами.

Часто материалы делятся на группы в соответствии с их применением. Так, различаются материалы магнитострикционные, материалы для запоминающих устройств (с прямоугольной петлей гистерезиса), материалы для температурной компенсации магнитных цепей и т. п.

Для характеристики намагничивания вещества вводят величины:

— магнитная индукция (Тл),.

— напряжённость магнитного поля (А/м),.

— намагниченность (А/м),.

— магнитная восприимчивость,.

— магнитная проницаемость, (Гн/м),.

— магнитный поток (Вб).

Магнитная индукция — векторная величина, которая характеризует интенсивность магнитного поля и определяет силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля.

Численное значение магнитной индукции может быть определено из выражения.

.

где — сила, действующая на проводник с током, находящимся в магнитном поле, Н;

— сила тока, А;

— длина проводника, м;

— угол между проводником и направлением магнитных силовых линий поля.

(5.4).

где — магнитная восприимчивость — величина, характеризующая свойства вещества намагничиваться в магнитном поле.

Отношение магнитной индукции к напряжённости магнитного поля называется абсолютной магнитной проницаемостью.

.

Абсолютная магнитная проницаемость вакуума называется магнитной постоянной. В системе СИ = 4р 10 -7 Гн/м Отношение абсолютной магнитной проницаемости какого-либо материала к магнитной постоянной называется магнитной проницаемостью (или относительной магнитной проницаемостью).

.

У ферромагнитных материалов, играющих исключительно важную роль в электротехнике, магнитная проницаемость достигает десятков тысяч и зависит от вида материала, температуры, индукции и напряжённости магнитного поля.

Магнитный поток можно представить (если условиться изображать его графически) общим числом магнитных линий, проходящих через всю рассматриваемую поверхность. 1] Измеряется в веберах.

Важным показателем свойств является точка (температура) Кюри, при нагреве до которой магнитные материалы переходят в парамагнитное состояние. Магнитное насыщение характеризуется индукцией насыщения. Часто она определяется как значение магнитной индукции, после которой при увеличении напряжённости поля в 2 раза соответствует прирост индукции не более 5%. переменный ток цепь резонанс Остаточная индукция — это магнитная индукция при нулевой напряжённости магнитного поля после предшествующего намагничивания до индукции насыщения.

Коэрцитивная сила по магнитной индукции — это напряжённость магнитного поля, которая необходима, чтобы после предшествующего намагничивания до насыщения магнитная индукция упала до нуля.

Остаточная индукция и коэрцитивная сила определяются по предельной петле гистерезиса. Эти показатели свойств указываются как для магнитомягких, так и для магнитотвёрдых материалов.