Пусть магнитное поле создается катушкой с магнитным сердечником. В воздухе вокруг катушки и в электрической изоляции магнитное поле подчиняется закону Ампера
rot =0.
Внутри провода, по которому протекает электрический ток,
rot = 0
Внутри намагниченного сердечника
rot = 0 микро ,
где микро - объемная плотность микротоков, эта величина, получающаяся путем усреднения в пространстве хаотических и одновременно в некоторой степени упорядоченных микротоков, является эквивалентной макроскопической характеристикой микротоков. Ее теоретическое описание сложно, а измерение практически невозможно. Наличие этой величины в уравнениях поля делает их практически непригодными для расчета магнитных полей. В принципе микро можно рассчитать, если магнитное поле известно, но в этом случае ее определение не предстваляет интереса.
Если ток протекает по проводу, изготовленному из намагничевающегося металла, то внутри провода
|
|
rot = 0 ( + микро). (17)
Постараемся исключить из этого уравнения величину микро.
Допустим, что микротоки создают некоторую часть магнитого поля, которую будем характеризовать вектором намагниченности . Во внутренних точках намагниченного тела намагниченность удовлетворяет уравнению:
rot = микро
(в немагнитных средах rot =0). Представим это выражение для микро в формулу (17):
rot ( - 0 )= 0 или rot( - )=
Векторную характеристику магнитного поля
= -
называют напряженностью магнитного поля
= =A/м
В немагнитных средах =0 и = 0
Теперь уравнение магнитного поля (закон Ампера) можно записать в виде
rot = (18)
В намагничивающейся среде магнитное поле описывается уравнениями
rot = и div =0,
которые нужно дополнить характеристикой намагничивания среды
= (). Зависимости между векторами и обычно являются гистерезистными, а часто и анизотропными. В инженерной практике, как правило, используются упрощенные скалярные зависимости (), типичный вид которых показан на рис. 16. Участок кривой () со слабым наклоном соответствует магнитному насыщению вещества.
В нелинейной изотропной и безгистерезисной среде
= ,
где магнитная проницаемость = () уменьшается при усилении магнитного поля (увеличении и ).
B
0 H
|
|
Рис. 16 -Типичная характеристика намагничивания4
Уравнение магнитного поля в ферромагнетиках часто записывают в виде
rot = , div =0, = 0( + )
и дополняют их зависимостью = (), которую так же называют характеристикой намагничивания.
Уравнения магнитного поля можно представить в интегральной форме:
= = ,
где i – ток, проходящий сквозь поверхность , ограниценную контуром ;
= 0.