Намагничивание стали. Магнитная проницаемость

§ 39. НАМАГНИЧИВАНИЕ СТАЛИ. МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ

Для усиления магнитного поля и придания ему определенной формы в различных электрических

машинах и аппаратах широко 1 применяют ферромагнитные материалы: железо, кобальт, никель и их сплавы — сталь и др.

Если ферромагнитный материал поместить в катушку и пропус­тить по ее виткам электрический ток, то под воздействием магнит­ного поля, созданного током, материал намагнитится. Это значит, что в материале образуется собственное магнитное поле, получен­ное в результате сложения магнитных полей (магнитных моментов) отдельных атомов.

Изменение силы тока в катушке приводит к изменению напря­женности ее магнитного поля Н, что вызывает изменение магнит­ной индукции В в сердечнике этой катушки.

На рис. 33 показаны графики изменения магнитной индукции в зависимости от напряженности намагничивающего магнитного поля. Такие графики называются кривыми намагничивания. Для различных материалов и их марок кривые намагничивания различ­ны. При небольших значениях напряженности поля Н магнитная индукция в материале быстро увеличивается, намагничивание про­исходит примерно пропорционально изменению напряженности, а затем, по мере увеличения напряженности магнитного поля, возрас­тание магнитной индукции материала замедляется.

Состояние материала, при котором дальнейшее увеличение на­пряженности магнитного поля не приводит к возрастанию его на­магниченности, называется магнитным насыщением.

Магнитные свойства материалов характеризуются их абсолют­ной магнитной проницаемостью μ_a. Она определяется отношением магнитной индукции В к напряженности магнитного поля Н и изме­ряется в генри/метр (гн/м).

Абсолютная магнитная проницаемость вакуума  μ_a = 4π10^-7 гн/м. Для воздуха и других неферромагнитных материалов она незначи­тельно отличается и при технических расчетах принимается равной 4 π 10^-7 гн/м. .

Так как абсолютная магнитная проницаемость для вакуума и указанных выше материалов практически одинакова, то μ_a назы­вается магнитной постоянной μ₀.

Абсолютная магнитная проницаемость μ_a ферромагнитных ма­териалов непостоянна и во много раз превышает магнитную прони­цаемость вакуума.

Число, показывающее, во сколько раз абсолютная магнитная проницаемость μ_a ферромагнитного материала больше магнитной постоянной μ₀, называется относительной магнитной проницае­мостью μ или сокращенно магнитной проницаемостью (табл. 3).

Пример. Сталь в определенных условиях обладает абсолютной магнитной проницаемостью μ_a =0,0008792 гн/м. Вычислить относительную магнитную прони­цаемость μ этой стали.

Решение. Магнитная постоянная  μ₀ =4.π10^-7 г/м, тогда относительная магнитная проницаемость

Как видно из кривых намагничивания (см. рис. 33), способность материалов намагничиваться – их магнитная проницаемость  - в слабых магнитных полях велика, а затем с ростом индукции постепенно уменьшается.

Следовательно, магнитная проницаемость ферромагнитных материалов — величина изменяющаяся, зависящая от степени их на­магничивания.

При одной и той же напряженности магнитного поля магнитная  индукция в стали больше, чем в чугуне. Это объясняется тем, что магнитная проницаемость стали больше магнитной проницаемости чугуна.

Магнитная  индукция прямо пропорциональна  напряженности поля Н и абсолютной магнитной проницаемости   μ_a намагничиваемого материала:

Пример. Напряженность магнитного поля катушки Н=750 а/м, а абсолютная магнитная проницаемость сердечника μ_a =0,0008792 гн/м. Определить магнитную индукцию сердечника.

Решение. Магнитная индукция В= μ_aН=0,0008792х750==0,65 тл. Так как 1 тс=10 000 гс, то 0,65 тл=6500 гс.