Назовите все способы создания переменного магнитного потока

Электромагнитная индукция

ЭЛЕМЕНТАРНЫМ МАГНИТНЫМ ПОТОКОМ dФ_B через физически малый элемент поверхности площадью dS называется скалярное произведение вектора индукции магнитного поля на вектор нормали к данному элементу поверхности и на площадь dS:

dФ_B = ()?dS .

МАГНИТНЫМ ПОТОКОМ Ф_B через поверхность площадью S называется сумма всех элементарных потоков через все элементы этой поверхности (интеграл по поверхности):

Ф_B = .

Анализируя свойства интеграла в правой части данного соотношения, можем получить условия, когда для определения потока не требуется интегрирование.

Простейший вариант: потока нет (Ф_В = 0), если 1) В = 0 или 2) вектор магнитной индукции направлен по касательной к поверхности в любой ее точке ().

Второй вариант: поток есть произведение индукции на площадь (Ф_В = B?S), если , т.е. одновременно выполняются два условия: вектор индукции направлен по нормали и имеет одну и ту же величину в любой точке поверхности.

ИНДУКЦИЕЙ называется явление возникновения одного поля (например, электрического) при изменении другого поля (например, магнитного).

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИЕЙ называется явление возникновения электрического поля при изменении магнитного поля.

ЗАКОН ЭМИ: циркуляция электрического поля по замкнутому контуру Г_0Е пропорциональна быстроте изменения потока магнитного поля Ф_0В через замкнутую поверхность S₀ (L₀), ограниченную контуром L₀ , по которому рассчитана циркуляция. Математически:

Г_0Е = —, где знак – соответствует «правилу Ленца» (см.учебник).

В расшифрованном виде .

В результате ЭМИ возникает электрическое поле с ненулевой циркуляцией. Поле с ненулевой циркуляцией называется вихревым.

Если в таком поле находится проводящее вещество, то в веществе возникает ВИХРЕВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК, величина которого пропорциональна напряженности вихревого электрического поля. Такие токи называются токами Фуко.

Если проводящее вещество имеет форму ЗАМКНУТОГО КОНТУРА, тогда циркуляция электрического поля в нем определяет ЭДС, которая в случае ЭМИ называется ЭДС индукции. Закон ЭМИ для проводящего контура будет выглядеть так ЭДС_ИНД = —

Ток, который в этом случае появляется в контуре, называется индукционным.

Обозначая ЭДС индукции символом e_инд и используя закон Ома для полной цепи, получим выражение для тока индукции i_ИНД = e_инд / R , где R – сопротивление контура.

Если имеется замкнутый контур с переменным током, тогда магнитное поле с изменяющимся потоком создается собственным током в этом контуре, и в соответствии с законом ЭМИ в контуре возникает дополнительная ЭДС, называемая ЭДС самоиндукции.

Явлением САМОИНДУКЦИИ называется возникновение ЭДС самоиндукции при протекании по проводнику переменного тока.

ЗАКОН самоиндукции: ЭДС_{САМОИНД} = -L , где L – индуктивность проводника.

МЕТОДИКА и ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ

Закройте окно теории.

В данной лабораторной работе используется компьютерная модель, в которой изменяющийся магнитный поток возникает в результате движения проводящей перемычки по параллельным проводникам, замкнутым с одной стороны.

Эта система изображена на рисунке:

Проводящая перемычка движется со скоростью V по параллельным проводам, замкнутым с одной стороны. Система проводников расположена в однородном магнитном поле, индукция которого равна В и направлена перпендикулярно плоскости, в которой расположены проводники. Найти ток в перемычке, если ее сопротивление R, а сопротивлением проводников можно пренебречь.

Решив задачу в черновике, получите уравнение для тока в общем виде.

Подготовьте таблицу 1, используя образец. Подготовьте также таблицы 3 и 4, аналогичные табл.1.

ТАБЛИЦА 1. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ (12 столбцов). В = ____ мТл

ТАБЛИЦА 2. Значения характеристик (не перерисовывать)

Источник

Способ создания переменного магнитного поля

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Республик (11) 542268 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.06.75 (21) 2149157/25 (51) М. Кл.

H01 F 7/22 а присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.01.77. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 28.02.77

Свавта Мнннстроа СССР но делам нзооретеннй н отнрытнй (53) УДК

621.326 (0888) (72) Авторы изобретения

Е. Ю. Клименко и С. И, Новиков (71) Заявитель (54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к области электротехники и может быть применено для получения меняющихся магнитных полей со скоростью от нуля до нескольких тесла в секунду и использовано, например, для создания сверхпроводящих магнитов ускорителей элементарных частиц или электромашин со сверхпроводящими обмотками и сверхпроводящих трансформаторов.

Известен способ создания магнитного поля во внутреней полости многосекционной сверхпроводящей обмотки, питаемой одним источником тока.

Однако такой способ не позволяет получать переменное магнитное поле во внутренней рабочей области при повышенной конструктивной плотности тока с заданным временным характером и пространственной конфигурацией.

Из известных способов создания переменного магнитного поля наиболее близким к описываемому является способ создания переменного магнитного поля во внутренней рабочей области много секционной сверхпроводящей обмотки с коаксиальным расположением секции путем изменения гока в секциях обмотк,t. причем временной характер изменения тока во всех секциях выбирают так же, как и требуемый характер изменения мапктного поля. Недостатком этого способа является значительная величина тепловыделений в обмотке вследствие гистерезисных потерь и вихревых токов в нормальном металле, входящем в состав сверхпроводящего провода, обусловленных тем, что вся обмотка подвергается воздействию переменного магнитного поля. И в тех случаях, когда требуется, чтобы магнитное поле в рабочем обьеме в процессе работы приближалось к нулю, ig приближается к нулю и поле во всей обмотке.

Известно, что значительная доля гистерезисных по; терь происходит в области малых полей, где велики значения критической плотности тока. Недостатки известного способа еще заключаются в том; что, 15 во-первых, поскольку распределение тепловыделений в обмотке близко к равномерному, то в ней равномерно располагают каналы для хладагента (жидкого гелия), что существенно снижает конструктивную плотность тока и увеличивает габари2р ты обмотки, во-вторых, распределение тепловьщелений во времени ограничивает допустимую скорость изменения магнитного поля.

Цель изобретения — уменьшение тепловыделений в обмотке и увеличение конструктивной плот25 ности тока при суперпозиции магнитных полей, 542268

40 создаваемых секциями, с заданными временными изменениями и пространственной конфигурацией.

При этом возможно увеличение допустимой скорости изменения магнитного поля в рабочей области.

Для достижения поставленной цели внутренние секции обмотки питают током, имеющим постоянную составляющую с периодически дискретным возрастанием амплитуды, во время которого во внешних секциях ток подцерживают постоянным и уменьшают его на время, когда ток во внутренних секциях подцерживают постоянным.

На чертеже изображены кривые, поясняющие изменение тока в секциях сверхпроводящей обмотки, и суперпозиция магнитных полей в рабочей области.

Внутренние секции питают током 3>, а внешние током J . При этом суперпозиция полей в рабочем обьеме имеет временной характер изменения согласно кривой Н = f, (и>1 I Å ).

Один из возможных примеров осуществления предлагаемого способа может быть реализован, например, с помощью двухсекционного селеноида для получения магнитного поля, меняющегося в рабочей области по закону Н=Н I/+simuut, I, где Н вЂ” текущее значение магнитного поля в рабочей области, H<> — амплитуда изменения магнитного поля, ы — частота изменения магнитного поля, — время.

Внутреннюю секцию питают переменным током з1 ь1 и 1, при этом она создает в рабочей области переменное поле НоSitt а1Внешнюю секцию запитывают постоянным током 3, она создает в рабочей области постоянное поле Но . Суперпозиция полей двух секций изменяется по требуемому закону Но(1 з па1) Тепловыделения же в обмотке будут существенно снижены по двум причинам: внешняя секция подвергается воздействию лишь слабых рассеянных переменных полей внутренней секции, которая находится в сильном постоянном поле внешней секции и поэтому для большей ее части циклы перемагничивания. смещены в область повышенного поля, где гистерезисные потери невелики. Кроме того, амплитуда этих циклов для значительной части внутренней секции меньше амплитуды переменного поля, действие которого несущественно зависит от способа возбуждения магнитного поля. Именно во внутренней секции и располагают каналы с хладагентом для отвода выделяющегося тепла в отличие от равномерного распределения каналов по всей обмотке в известном случае.

Увеличение допустимой скорости изменения магнитного поля без накопления тепла в обмотке по заданному закону достигают следующим образом.

Внутреннюю секцию, например, питают током:

Э„(0,5+s emt,), если 2Лп > et ), Если (2%i 477à Изобретение относится к сверхпроводящей катушке, в которой увеличена стабильность плотно намотанной сверхпроводящей обмотки и повышена устойчивость к подавлению сверхпроводимости

Способ создания переменного магнитного поля

Источник

Магнитное поле и способы его получения

данная презентация создана для урока по теме «магнитное поле и способы его получения». презентация расчитана на 2 урока

Просмотр содержимого документа
«Магнитное поле и способы его получения»

Магнитное поле — это особый вид материи,

неосязаемый для человека, существующий независимо от нашего сознания

2 способа получения

Слово «магнит» произошло от названия города Магнессии (теперь это город Маниса в Турции).

« камень Геркулеса». «любящий камень», «мудрое железо», и «царственный камень»

Вильям Гильберт (1540-1603)

2. магнит имеет два полюса: северный и южный, они различны по своим свойствам: в различных частях он обладает различной притягательной силой; на полюсах эта сила наиболее заметна

3. разноименные полюсы притягиваются, одноименные отталкиваются;

4. земной шар — большой магнит

5. Невозможно получить магнит с одним полюсом

6. при сильном нагревании магнитные свойства у природных и искусственных магнитов исчезают

7. магниты оказывают свое действие через стекло, кожу и воду.

Магнитное поле можно изобразить графически с помощью магнитных линий. За направление магнитной линии принято направление, которое

указывает северный полюс

Это устройство, необходимое при изучении магнитного действия электрического тока. Она представляет из себя маленький магнит, установленный на острие иглы, имеет два полюса: северный и южный .Магнитная стрелка может свободно вращаться на кончике иглы. Северный конец магнитной стрелки всегда показывает на «север».

Поле, в разных точках которого силы, действующие на магнитную стрелку различны по модулю или направлению

Поле, в любой точке которого сила действия на магнитную стрелку одинакова по модулю и направлению

• На нас От нас

2 способа получения

1820 г. – опыт Эрстеда «Действие проводника с током на магнитную стрелку»

учащихся, вносят элементы исследования в их работу, содействуют выбору будущей профессии. Кроме того они имеют большое

Рассмотрим опыт, показывающий взаимодействие проводника с током и магнитной стрелки

При замыкании электрической цепи магнитная стрелка

отклоняется от своего

при размыкании цепи

1820 г. — опыт Ампера

• Взаимодействия между проводниками с током, то есть взаимодействия между движущимися электрическими зарядами, называют магнитными.
• Силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга, называют магнитными силами .
• В пространстве окружающем токи, возникает поле называемое магнитным полем.

Свойства магнитного поля

• Магнитное поле порождается электрическим током (направленно движущимися зарядами);
• Магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток (на движущиеся заряды);
• Магнитное поле материально, т.к. оно действует на тела, следовательно обладает энергией;
• Магнитное поле обнаруживается по действию на магнитную стрелку.

Под действием магнитного поля тока

магнитные стрелки или железные опилки располагаются по концентрическим окружнос-тям

если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции.

Правило правой руки для проводника с током

Если правую руку расположить так, чтобы большой палец был направлен по току, то остальные четыре пальца покажут направление линии магнитной индукции

Направление магнитных линий магнитного поля тока связано с направлением

Источник