Тема 2.2 Электромагнетизм

Магнитное поле и его характеристики: магнитная индукция, магнитный поток и потокосцепление. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных проводников с токами. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Индуктивность собственная и взаимная, коэффициент магнитной связи.

Магнитные свойства вещества. Ферромагнитные материалы, их свойства и применение. Понятие о магнитных цепях, их классификация. Законы Ома и Кирхгофа. Закон полного тока. Анализ магнитных цепей. Механические силы в магнитном поле. Электромагниты и их практическое применение.

Сила Лоренца. Явление электромагнитной индукции. Законы Фарадея и Максвелла. Правило Ленца. Явление самоиндукции и взаимоиндукции. Взаимное преобразование механической и электрической энергии. Применение закона электромагнитной индукции на практике. Принцип работы трансформатора. Вихревые токи, их использование и способы ограничения.

Энергия магнитного поля, энергия магнитного поля в системе магнитно-связанных катушек.

Вопросы и задачи для самопроверки:

1. Запищите определения и формулы:

• магнитный поток;

• абсолютная магнитная проницаемость;

• напряженность магнитного поля;

• связь магнитной индукции и напряженности магнитного поля;

• намагничивающая сила прямолинейного проводника, катушки с током;

• магнитное напряжение;

• магнитное сопротивление;

• закон полного тока;

• потокосцепление;

• индуктивность собственная;

• ЭДС самоиндукции;

• энергия магнитного поля катушки, взаимосвязанных катушек;

• закон Ампера;

• правило левой руки;

• закон электромагнитной индукции Фарадея;

• правило правой руки;

• закон электромагнитной индукции Максвелла;

• правило Ленца.

2. Начертите магнитное поле вокруг прямолинейного проводника с током, кольцевого тока и катушки с током.

3. При внесении в магнитное поле стального бруска магнитная индукция в нем оказалась в 500 раз больше магнитной индукции, создаваемой тем же полем в воздухе. Чему равна абсолютная магнитная проницаемость _a стального бруска? (6,28*10^-4 Гн/м)

4. На расстоянии 20 см от проводника с током магнитная индукция в воздухе равна B = 2*10^-7 Тл. Определите ток в проводнике. (0,2 А)

5. Ток I = 25 А, проходящий по кольцевому проводнику, создает напряженность магнитного поля в центре Н = 400 А/м. Определите диаметр кольца. (62,5 мм)

6. Определите индукцию магнитного поля, если на помещенный в поле проводник длиной 1м с сопротивлением R=10 Ом, присоединенный к источнику с напряжением на зажимах U = 50 В, действует сила F = 0,5 Н. (0,1 Тл)

7. Определите напряженность магнитного поля, создаваемого катушкой, имеющей 100 витков, если через нее проходит ток I = 15 А, а длина средней силовой линии магнитного поля составляет 2 м. (750 А/м)

8. Какое разрывающее усилие действует на каждый метр алюминиевой оболочки двухжильного кабеля, если по его жилам, находящимся на расстоянии 10 мм друг от друга, проходит ток I = 200 А? Магнитная проницаемость жил  = 1. (0,8 Н/м)

9. В чем сущность намагничивания ферромагнитных материалов? Начертите начальную кривую намагничивания стали. Почему ее последний участок называют участком магнитного насыщения?

10. Какой характер имеет петля гистерезиса для магнитомягких и магнитотвердых материалов? Как зависят потери на гистерезис от площади петли?

11. В однородном магнитном поле с индукцией В = 1,2 Тл под углом 45⁰ к линиям поля со скоростью  = 25 м/с перемещается прямолинейный проводник с активной длиной 0,3 м. Определить наведенную в нем ЭДС. (6,36 В)

12. Самолет с размахом крыльев 20м летит горизонтально со скоростью  = 1800км/ч. Определите индукцию магнитного поля Земли (ее вертикальную составляющую), если разность потенциалов между концами крыльев равна U = 0,5В. (5*10^-5 Тл).

13. Определите ЭДС в катушке с числом витков 250, если пронизывающий ее магнитный поток изменяется со скоростью 0,01 Вб/с. (-2,5 В)

14. Что представляет собой постоянный магнит?

15. Поясните сущность явления самоиндукции. От каких факторов зависит ЭДС самоиндукции. Какое направление имеет она при возрастании (убывании) тока в цепи?

16. Найдите ЭДС самоиндукции в обмотке с индуктивностью L = 0,1Гн, если ток в обмотке равномерно возрастает со скоростью 20 А/с. (-2 В)

17. Контур с током I = 10,5 А имеет потокосцепление самоиндукции _L = 0,008Вб. Определите индуктивность контура. (0,76*10^-3 Гн)

18. Определите взаимную индуктивность двух катушек, включенных последовательно, если при встречном включении их общая индуктивность составляет L_в = 12 мГн, а при согласном L_с = 62 мГн. (0,0125 Гн)

19. Взаимная индуктивность двух контуров М = 50 мГн. В первом контуре за 0,8с ток изменился от 5 до 1А. Определите изменение потокосцепления второго контура с первым ₂₁. (0,2 Вб)

20. Поясните принцип действия трансформатора.

В ыполните контрольную работу №1.Часть 2. «Расчет электростатических и магнитных цепей» (Приложение А)