3.8. НАПРЯЖЕННОСТЬ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ

При решении ряда задач, как это видно из только что приведенных примеров, очень большую роль ищает величина

Этой величиной пользуются для многих расчетов и при целом ряде теоретических выводов. Эту величину называют напряженностью магнитного поля и обозначают буквой Н («аш» или «ха»):

Множитель выбран так, чтобы при подстановке в формулу значений индукции, выраженных в теслах, левая часть давала значения напряженности поля, выраженные в амперах на метр (А/м).

Вспомнив определение магнитной проницаемости, легко увидеть, что в случае кольцевой катушки со сплошным сердечником

Заметим сразу же, что наша вторая формула справедлива только для замкнутых сердечников, имеющих форму кольца, охватывающего все витки катушки, да еще обязательно кольца с неизменным сечением и с одинаковыми свойствами по всей длине!

Напротив, первая формула для определения напряженности поля справедлива всегда.

Ранее нами была получена формула

Введя обозначения

и

(ведь в воздухе ), мы перепишем ее в виде

Полезно также разобрать и примеры предыдущего параграфа. Так, в примере 1, рассматривая сердечник с воздушным зазором, мы нашли, что полный ток IN = 665 А соответствует индукции 1,2 Тл при относительной проницаемости стали

Вынув стальной сердечник, мы получим при том же токе напряженность поля

Ей соответствует магнитная индукция, равная всего лишь

Обратившись еще раз к примеру 2 предыдущего параграфа, мы увидим, что в случае сплошного сердечника индукция в создавалась полным током . Такой же полный ток после удаления сердечника создает в воздухе индукцию

Пользуясь понятием напряженности поля, можно записать закон полного тока в такой форме:

или

Здесь предполагается, что Н выражено в .

Заметим, что величина, называвшаяся выше удельным полным током и откладывавшаяся по горизонтальной оси магнитных характеристик (рис. 3.4-3.6), оказывается не чем иным, как напряженностью магнитного поля, выраженной в А/см.

В заключение заметим еще следующее: формула может применяться и к сердечнику, имеющему форму, отличную от кольца, так как при большой проницаемости стали магнитный поток в основном следует за формой сердечника.

Пример. В прямоугольном стальном сердечнике из стали высокой проницаемости (рис. 3.6), изображенном на рис. 3.9, требуется создать индукцию 1,4 Тл. В сердечнике содержатся два воздушных зазора общей длиной 0,02 см. Размеры сердечника указаны на рис. 3.9.

Спрашивается, какой полный ток должен создаваться в катушках, надетых на сердечнике?

Рис. 3.9. Прямоугольный сердечник с воздушным зазором

Рис. 3.10. Разветвленная магнитная цепь с двумя намагничивающими катушками

Решение. Найдя по графику на рис. 3.6 соответствующее 1,4 Тл значение напряженности магнитного поля в сердечнике

и по формуле

— значение напряженности магнитного поля в воздушном зазоре, получаем для полного тока величину

Этот пример еще раз показывает, какую роль играют даже очень малые зазоры.

Приведенные примеры являются простейшими расчетами магнитной цепи, т. е. цепи магнитного потока.

При более сложной форме сердечника поток может разветвляться (рис. 3.10). Кроме того, в таких случаях при вычислении для разных замкнутых контуров в правой части нашей основной расчетной формулы (закон полного тока) могут оказаться разные значения полного тока.

Расчет очень осложняется. Однако и для такой более сложной цепи остается справедливым наш закон полного тока.

Добавочным уравнением для расчета сложных магнитных цепей является условие непрерывности магнитного потока: магнитный поток, приходящий к какому-нибудь узлу, где он разветвляется, равен сумме отходящих потоков. В случае, изображенном на рис. 3.10, это значит, что

Этот закон напоминает первое правило (первый закон) Кирхгофа для электрической цепи. Нетрудно усмотреть аналогию со вторым правилом Кирхгофа в законе полного тока

На основании этой аналогии часто полный ток и называют магнитодвижущей силой (МДС).