Переменном магнитном

Подчеркивается, что в отличие от постоянного поля в переменном электромагнитном поле напряженность магнитного поля определяется не только током, но и его производной по времени, а напряженность электрического поля — не только зарядом, но и током и его производной по времени. На основе полученных выражений

Основными способами преобразования электроэнергии в тепло являются: нагрев проводников, обладающих активным сопротивлением, при прохождении по ним электрического тока; нагрев проводников, находящихся в переменном электромагнитном поле, индуктированными в них электрическими токами; нагрев диэлектриков, находящихся в переменном электрическом поле; нагрев посредством электрической дуги. Все эти явления нагрева проводников и диэлектриков, наблюдаемые в электрических машинах, трансформаторах, конденсаторах и прочих электрических приборах, рассматриваются как вредные. В электротермии каждый из названных способов преобразования электроэнергии в тепло используется для выполнения тех или иных технологических процессов.

Высокочастотные установки для нагрева проводников и диэлектриков. Устройство для нагрева электропроводящих материалов в переменном электромагнитном поле получили к настоящему времени очень широкое распространение для самых разнообразных технологических процессов. Например, при термообработке металлов, при пайке, сварке. В практике индукционного нагрева имеют наибольшее значение те случаи, когда индуктированные токи концентрируются только в поверхностных слоях нагреваемых изделий. Это свойство токов высокой частоты в промышленности используется в целях быстрого нагрева наружных слоев металла для поверхностной закалки. Глубина слоя, по которому идет ток и нагрев его зависит от частоты тока и свойств материала. После такой закалки основная масса детали не делается хрупкой, так как сердцевина металла продолжает сохранять прежнюю вязкость.

Таблица В-1 Классификация установок для нагрева в переменном электромагнитном поле

ческие поля элементарных частиц, образующих вещество магнитов, вследствие равенства суммарных зарядов положительно и отрицательно заряженных частиц. Магнитные поля вследствие согласованного движения частиц, возникшего при намагничивании магнитов, суммируются в пространстве, окружающем магниты. Таким образом, и в этих особых случаях, когда в некоторой области пространства обнаруживается только электрическое поле или только магнитное поле, явление в целом оказывается электромагнитным. Но весьма важно в этом смысле, и это будет особо рассмотрено дальше, что в переменном электромагнитном поле само электрическое поле возникает вследствие изменения во времени магнитного поля и, в свою очередь, воаникновение магнитного поля является результатом изменения во времени электрического поля.

2. Наведенные э. д. с., возникающие в цепях усилителя или проводниках, подводящих сигнал и соединяющих схему с источниками питания, если они находятся в переменном электромагнитном поле. Эти помехи также могут быть уменьшены до необходимого минимума тщательной экранировкой усилителя и подводящих проводов и удалением всей аппаратуры из зоны наиболее интенсивных полей.

При исследовании процессов в переменном электромагнитном поле пользуются уравнениями Максвелла.

Чтобы убедиться в этом, проведем следующие рассуждения. Мысленно возьмем некоторый замкнутый контур, расположенный в переменном электромагнитном поле. Переменный магнитный поток, пронизывающий контур, наведет в нем

В переменном электромагнитном поле кроме силовых линий электрического поля, «начинающихся» и «оканчивающихся» на электрических зарядах (как в электростатическом поле) могут быть и замкнутые на себя силовые линии электрического поля, охватывающие замкнутые на себя силовые линии магнитного поля (см., например, 26.5, а).

Рассмотренный пример свидетельствует о том, что при измерениях в переменном электромагнитном поле показание вольтметра зависит от того, как расположены провода от вольтметра до объекта измерения.

ния Максвелла следует принцип непрерывности полного тока (или закон сохранения заряда), а из второго — принцип непрерывности магнитной индукции. 5. Чем объяснить, что во втором уравнении Максвелла, в отличие от первого, поставлен знак минус? 6. Какие уравнения в интегральной форме соответствуют первому и второму уравнениям Максвелла? 7. Установите связь закона электромагнитной индукции с законом Ленца. 8. Прокомментируйте теорему Умова — Пойнтинга для мгновенных значений величин и для величин в комплексной форме записи. 9. Как формируется комплексный вектор Пойнтинга? Каков смысл знака минус в левой части записи теоремы Умова—Пойнтинга? 10. Можно ли утверждать, что при постоянном токе электромагнитная энергия передается по проводам? И.. Поясните смысл преобразования, осуществляемого с помощью теоремы Остроградского — Гаусса. 12. Чем объяснить, что показание вольтметра в переменном электромагнитном поле зависит от того, как расположены провода от вольтметра до объекта измерения? 13. Поясните в силу каких причин еа, у и д,а могут оказаться комплексными числами. 14. Какие среды называют анизотропными? 16. Назовите анизотропные проводящие, магнитные, диэлектрические среды. 16. Две металлические плоские шины 22.7 высотой h расположены в диэлектрике на расстоянии Ь (b < /t) и служат прямым и обратным проводами, по которым проходит постоянный ток / при напряжении U. Покажите, что поток вектора Пойнтинга в направлении шин (в пространстве между ними) через поперечное сечение диэлектрика равен VI. 17. Изменится ли магнитное поле вне цилиндрического постоянного магнита, если его начать вращать вокруг его продольной оси? 18. Решите задачи 22.2; 22.9; 22,11.

Другая особенность машины данного типа состоит в том, что если ее ротор предварительно привести во вращение каким-либо способом, то при том же неподвижном, но переменном магнитном поле в зазоре машины ротор самостоятельно сможет продолжать вращаться, причем даже под нагрузкой, совершая работу. На первый взгляд такое явление воспринимается как парадокс: магнитное поле неподвижно, обмотка ротора замкнута накоротко, а машина устойчиво работает в качестве двигателя. Положение усугубляется еще тем, что в «беличьей клетке» ротора наблюдается эффект биения токов и применение правил правой и левой руки не проясняет сути явления.

М) находится в переменном магнитном поле, создаваемом обмоткой 2 возбуждения, через которую проходит переменный ток напряжением 6,3 в, частотой 50 гц. На это переменное магнитное поле действует также поле постоянного магнита NS.

Само по себе применение радиоволн еще не решает задачу дальней беспроводной связи. Дело в том, что напряженность поля излучения зависит и от частоты сигнала. Это легко понять, если вспомнить, что при движении проводника в магнитном поле в нем наводится тем большая э. д. с., чем больше скорость его перемещения. В проводнике, помещенном в переменном магнитном поле, также наводится э. д. с., пропорциональная скорости изменения поля.

6. Вихревые токи. Известно, что при пересечении замкнутого проводника магнитными силовыми линиями в нем индуктируется ток. Токи, которые индуктируются в массивных металлических телах при пересечении их магнитными силовыми линиями, называются вихревыми токами (токами Фуко). Вихревые токи, являясь частным случаем индуктированных токов, подчиняются общим правилам и законам для токов. Вследствие возникновения вихревых токов в массивных проводниках, движущихся в магнитном поле (якори электрических двигателей) или находящихся неподвижно, но в переменном магнитном поле (сердечники трансформаторов, электромагнитов), выделяется (согласно закону Джоуля — Ленца) определенное количество тепла. Вихревые токи могут быть очень большими и сильно нагревать сердечники ма.шин< и аппаратов, что может привести к разрушению изоляции проводников и даже ее воспламенению. Устранить полностью вихревые токи нельзя, но уменьшить можно и нужно.

При прохождении через образец постоянного тока в переменном магнитном поле и усреднении измеренного напряжения по двум направлениям тока неустранимой остается лишь ЭДС термогальванического эффекта, обусловленная градиентом температуры вследствие эффекта Пельтье.

2.6. Структурная схема измерения ЭДС Холла при переменном токе и переменном магнитном ноле

Каждый проводник, кроме нижнего, находится не только и шбетнешюм переменном магнитном поле, по п в ноле всех нижележащих проводником.

Магнитная проницаемость ц показывает, во сколько раз увеличивается индуктивность катушки при введении в нее сердечника. Магнитная проницаемость не есть величина постоянная. Зависимость \л от амплитудного значения индукции В„ в переменном магнитном поле приведена на 8.1 (awo=0). Значение ц при В„, равном или близком нулю, называют начальной магнитной проницаемостью ця; при увеличении Вт сначала ц„ растет, а затем начинает уменьшаться, достигая сколь угодно малого значения. Значения ц„ для трансформаторных сталей можно найти в справочниках [16].

Когда сердечник из магнитного материала находится в переменном магнитном поле, часть энергии этого поля расходуется в сердечнике. Эти потери складываются из потерь на вихревые токи и потерь на гистерезис (потерь на перемагничивание).

Для улучшения магнитной связи между обмотками и увеличения магнитного потока магнитная система машин выполняется из ферромагнитных материалов, обладающих хорошей магнитной про-ницае юстью. В большинстве случаев применяется электротехническая сталь, легированная кремнием (1...5,0%) и другими присадками, уменьшающими потери в переменном магнитном поле. Иногда применяется литая сталь, чугун, а иногда, в очень малых машинах, пермаллой и феррит.

Вихревой ток имеет две составляющие: активная составляющая /них.а вызвана потерями в контуре и обусловли-вает наличие активной составляющей в токе обмотки; реактивная составляющая /,шх., действует размагничивающе, уменьшая магнитную проницаемость стали. Вследствие этого при переменном магнитном потоке в принципе нужно пользоваться другими кривыми намагничивания стали, чем при постоянном токе. Это относится, в частности, к якорю машин постоянного тока, где осуществляется перемагничи-вание и зубцов и сердечника.