Файл: Комаров Е.Ф. Учебное пособие радиотелемастера.pdf

нулю, электрическое поле между обкладками конденсатора исчезает, что приводит к исчезновению поляризации в ди­ электрике, Вся энергия, запасенная в конденсаторе, в про­ цессе разряда преобразуется в тепло и расходуется на резис­ торе R.

Из рассмотрения процессов заряда и разряда конденсато­ ра видно, что эти процессы происходят не мгновенно, на них

к о н е ч н о б о л ь ш о й ток. На практике это осуществить невозможно, и поэтому в электротехнике существует пра­ вило: н а п р я ж е н и е н а к о н д е н с а т о р е с к а ч ­ к о м н и к о г д а и з м е н и т ь с я н е м о ж е т .

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

В пространстве, кроме электрического поля, можно соз­ дать п о л е м а г н и т н о е . Магнитное поле, как и элект­ рическое, является одной из форм существования материи.

ну поля и изобразить его графически. Электрический ток в проводе и магнитное поле вокруг него — неразрывно связан­ ные явления. Магнитное поле вокруг проводника, по кото­ рому протекает ток, имеет вид концентрически расположен­ ных окружностей (рис. 13). Определить направление сило­ вых линий поля можно, используя так называемое п р а ­ в и л о б у р а в ч и к а . Если расположить буравчик вдоль оси провода и вращать его рукоятку так, чтобы поступатель­

26

ное движение буравчика совпадало с направлением тока в проводнике, то вращательное движение рукоятки буравчика покажет направление силовых линий. Магнитное поле, соз­ данное проводником, можно значительно усилить, если свернуть проводник в спираль, которая обычно называется с о л е н о и д о м , или к а т у ш к о й индуктивности. Направление магнитного поля внутри катушки можно также определить при помощи правила буравчика.

Если силовые линии магнитного поля проходят через

на проводник с током (электромеханическое действие магнит­ ного поля); б) наведение э.д.с. в проводникё, помещенном в магнитном поле, при изменении интенсивности этого поля (индукционное действие магнитного поля).

Используя одно из этих основных свойств магнитного поля, можно определить (количественно) единицу магнит­ ного потока — вебер — и единицу магнитной индукции, ко­ торая получила название т е с л а . Вебером называется маг­ нитный поток, при убывании которого до нуля за время в одну секунду, в контуре, пронизываемом этим потоком, возникает э.д.с. индукции, равная 1 вольту. Соответственно единицей магнитной индукции является вебер на квадрат­

1 м2 перпендикулярно направлению поля, равен одному веберу.

27

Если возьмем соленоид, т. е. катушку индуктивности с не­ которым числом витков, и пропустим через нее ток, то в окружающем ее пространстве будет создано магнитное поле. Величина его прямо пропорциональна числу витков катуш­ ки и протекающему в ней току. Однако на величину поля в сильной степени влияет среда внутри катушки. Так, если в катушку ввести железный стержень (сердечник), то маг­ нитное поле резко увеличится. Это показывает, что воздух и железо по-разному реагируют на магнитное поле. В со­ ответствии с этим все тела в природе условно можно разбить на три категории:

1)п а р а м а г н и т н ы е — материалы или среды, в которых поле становится сильнее, чем в вакууме;

2)д и а м а г н и т н ы е — материалы и среды, в кото­ рых поле становится слабее;

3)ф е р р о м а г н и т н ы е .

Последняя категория тел, к которым относятся железо, никель, кобальт и все их сплавы, отличается способностью резко увеличивать величину магнитной индукции поля, в которое они введены. Для оценки этой способности было

десятки, сотни и даже тысячи раз больше магнитной прони­ цаемости вакуума.

Свойство ферромагнитных материалов увеличивать маг­ нитное поле оказывается весьма важным для практики и ис­ пользуется при конструировании различных электричес­

магнитных свойств среды, но учитывает влияние величины тока и формы проводников на интенсивность магнитного поля в данной точке. Магнитная индукция и напряженность поля связаны между собой следующим соотношением:

где fia = р • [л0 — абсолютная магнитная проницаемость среды;

28

jA0 — 4тс • 10~ 4OM • сек/м — магнитная постоянная (магнитная проницаемость вакуума);

р — магнитная проницаемость вещества (отвлеченное число), равная отношению магнитной индукции В поля в дан­

ной среде к магнитной индукции В0 в вакууме L _ J L ) _

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Если в магнитное поле ввести прямолинейный провод­ ник, через который протекает электрический ток /, то на этот

ориентировать в простран­ стве так, чтобы магнитные

линии поля входили в ладонь, а направление четырех вытяну­ тых пальцев совпадало с направлением тока в проводнике, то отогнутый большой палец укажет направление силы F, дей­ ствующей на провод, т. е. направление движения проводника.

Возникновение электромагнитной силы можно предста­ вить себе как результат взаимодействия двух магнитных полей — основного, внешнего поля и поля, созданного током, протекающим в проводнике. Как видно из рис. 15, слева от

29

проводника силовые линии внешнего поля и поля, созданно­ го током, направлены в противоположные стороны, поля вычитаются, и это приводит к уменьшению индукции ре­ зультирующего поля. Справа от проводника силовые ли­ нии обоих полей направлены в одну сторону, поля суммиру­ ются, и результирующее магнитное поле увеличивается. При этом происходит искривление силовых линий справа от проводника. Силовые линии можно уподобить упругим резиновым нитям, которые всегда стремятся пройти по крат­ чайшему пути. Сокращаясь по длине, силовые линии, рас­ положенные справа от проводника, выталкивают проводник влево. На проводник действует сила F.

На электромеханическом действии магнитного поля осно­ вана работа многих электрических приборов и машин. Рас­ смотрим в качестве примеров устройство и принцип действия электроизмерительного прибора магнитоэлектрического типа и динамического громкоговорителя (динамика).

Магнитоэлектрический измерительный прибор является основной частью любого устройства, предназначенного для измерения напряжений, токов и сопротивлений резисторов. Он также входит в состав более сложных измерительных приборов (ламповых вольтметров, генераторов и др.). Маг­ нитоэлектрический прибор состоит из неподвижной маг­ нитной системы, создающей основное магнитное поле про­ водника, намотанного в виде катушки (подвижная система). Неподвижная магнитная система образована постоянным магнитом, полюсными наконечниками (башмаками) и цилин­ дрической формы сердечником внутри катушки. Башмаки и сердечник изготавливаются из ферромагнитного материа­ ла — железа. В собранной магнитной системе между внеш­ ней поверхностью сердечника и внутренней поверхностью башмаков образуется кольцевой воздушный зазор, в котором существует радиально направленное магнитное поле. Под­ вижная система представляет собой катушку из провода, намотанную на прямоугольном алюминиевом каркасе (рам­ ке). Рамка снабжена торцевыми осями и спиральными пружинками, которые создают противодействующий момент и одновременно являются внешними выводами катушки.

При сборке рамка размещается в воздушном зазоре так, что имеет возможность поворачиваться вокруг своей оси на определенный угол. С рамкой жестко связана указатель­ ная стрелка, которая при вращении рамки отклоняется

30