Трансформатор. (С/Р)

Принцип для трансформаторов, применяемых напряжения переменного тока, основан на явлении взаимной индукции. Впервые они были изобретены П.Н. Яблонский и И.Ф. Калининым.

Так I₁ первичной обмотки определяется согласно закону Ома.

ЭДС взаимной катушки возник на вторичной обмотке.

Отношение числа витков N₂/N₁, показывающее во сколько раз ЭДС во вторичной обмотке больше (или меньше), чем в первичной называется коэффициентом трансформации.

Если > 1 – повышающий трансформатор

Если < 1 – понижающий трансформатор

Трансформатор, состоящий из одной обмотки, называется автотран-сформатором.

6. Все вещества в магнитном поле изменяют свои свойства, то есть намагничиваются. Но степень намагничивания у разных веществ различна.

Магнитное поле возникает вокруг любого направленно движущегося электрического заряда. Внутри молекул и атомов циркулируют элементарные электрические токи вследствие движения электронов и атомов. Если плоскости, в которых циркулируют эти токи (векторы индукции магнитных полей), расположены беспорядочно по отношению друг к другу (из за теплового движения молекул), то их действия взаимно компенсируются и никаких магнитных свойств тело не обнаруживает. В намагниченном состоянии элементарные токи в теле ориентированы так, что их действия складываются.

Внесем во внешнее магнитное поле кусок вещества намагниченного действием этого поля. Магнитная индукция в этом элементе складывается из двух частей

= +

– индукция внешнего поля

– индукция собственного или внутреннего поля.

По магнитным свойствам вещества могут быть подразделы на три вида:

1) Вещества, у которых индукция собственного поля мала по сравнению с индукцией внешнего поля, но оба поля направлены проти-воположно друг другу – называется диамагнетиками.

«, ↓↑ . В диамагнетиках внешнее поле немного ослабляется действием слабого противоположно направленного собственного поля.

Без внешнего поля векторы индукции магнитных полей микро токов полностью разориентированы, поэтому результирующее магнитное поле у атомов отсутствует. и если диамагнетик вынести из внешнего магнитного поля, он полностью размагнитится.

К диамагнетикам относятся инертные газы, некоторые металлы (золото, серебро, ртуть), вода и многие органические вещества.

Величина, показывающая во сколько раз индукция результирующего магнитного поля в веществе отличается от индукции магнитного поля в вакууме называется относительной магнитной проницаемостью: μ = …(12.1)

Для диамагнетиков μ < 1 и по значению очень не велика, порядка 10^-6.

2) вещества, у которых индукция собственного поля также мала по сравнению с индукцией внешнего поля и оба поля направлены одинаково, называется парамагнетиками. В них внешнее поле немного усиливается, за счет добавления слабого, но одинаково направленного собственного поля.

«, ↑↑ . (внутренне поле гораздо меньше внешнего и со направлено ему).

В парамагнитных веществах результирующее магнитное поле каждого атома отлично от нуля, но без внешнего поля результат наложения полей атомов из за их теплового хаотического движения дает ноль.

К парамагнетикам относятся некоторые металлы (платина, алюминий), щелочные металлы, кислород и другие вещества. μ > 1, но не намного.

7. Вещества, у которых, при определенных условиях индукция собственного поля намного больше индукции внешнего поля и оба поля направлены одинаково называются ферромагнетиками.

» , ↑↑ . В них внешнее поле многократно усиливается, за счет возникновения весьма сильного собственного поля данного ферромагнетика.

В этих магнетиках в отсутствие внешнего магнитного поля отличается от нуля индукция магнитных полей не только у отдельных атомов, но и у целых областей магнетика размерами до 1 микрона. Их называют доменами – это области в кристалле с не скомпенсированным магнитным полем. У некоторых ферромагнетиков домены так велики, что их можно наблюдать в микроскоп (порядка 10^-4 – 10^-2 см). Попав во внешнее магнитное поле, разориентированные до этого магнитные моменты отдельных доменов начинают переориентироваться по полю и чем больше индукция внешнего поля В₀, тем больше доменов по нему ориентированно. При некоторой достаточно большой индукции внешнего магнитного поля В_нас. Векторы индукции полей всех доменов окажутся сонаправлены внешнему полю. Это состояние называется насыщением ферромагнетика.

Магнитная проницаемость ферромагнетиков достигает очень большой величины. Она непостоянная ( ≠соnst) и зависит от В. При выключении внешнего магнитного поля ферромагнетик остается намагниченным достаточно большое время, т.е. создает магнитное поле в окружающем пространстве. Упорядоченная ориентация элементарных токов не исчезает при выключении внешнего поля. Благодаря этому существуют постоянные магниты.

При температуре, большей некоторой определенной для данного ферромагнетика, ферромагнитные свойства его исчезают. Эту Т называют температурой кюри Т_К.

Например: Т_{к Fе}=753°С, Т_{к Ni}=365°С, Т_{к кобольт}=1000°С

Петля гистерезиса (С/Р).

Петля гистерезиса характеризует способность данного ферромагнетика к намагничиванию. Если она узкая, то есть коэрционная сила ферромагнетика мала, то такой ферромагнетик легко размагнитить и пере магнитить – мягкий ферромагнетик. Ферромагнетики с широкой петлей гистерезиса называются жесткими, потому что их трудно размагнитить. Это постоянные магниты.

Всякое вещество является магнетиком, т.е. оно способно под действием внешнего магнитного поля приобретать магнитный момент (намагничиваться), что связан с действием магнитного поля на движущиеся в атоме электроны. В грубом приближении можно считать, что электрон в атоме движется по круговой орбите, представляя собой круговой ток, и поэтому обладает орбитальным магнитным моментом. = I · S n …(12.2)

Модуль которого равен: P_m= I S = е·ν·S…(12.3)

где I – сила тока, I = е·ν

е – заряд электрона;

ν – частота вращения электрона по орбите;

S – площадь орбиты;

n – единичный вектор.

Магнитный момент атома (молекулы) р_а складывается из магнитных моментов его электронов и равен их векторной сумме.

Для количественного описания намагничевания магнитиков вводят векторную величину – намагниченность – магнитный момент единицей объема магнетика: J= …(12.4). J=

где = . - магнитный момент магнетика представляет собой сумму магнитных моментов отдельных молекул и атомов. Это векторная величина, которая во внешнем поле направлена либо параллельно ему, либо антипараллельно.

В несильных полях намагниченность J прямо пропорциональна напряжен-ности м. поля вызвавшего намагничивание: J = ·Н…(12.5)

где χ – магнитная восприимчивость вещества. Она связана с магнитной проницаемостью соотношением μ = (1 + χ).

Для диамагнетиков χ < 0. (поле молекулярных токов противоположно внешнему). Для парамагнетиков χ > 0 (поля совпадают). Для ферромагнетиков χ >> 0.

Поиск по сайту: