Цепи переменного тока с ферромагнитными элементами

Отличительной особенностью электрических цепей с ферромагнитными элементами при переменном токе является то, что токи в обмотках и магнитные потоки в сердечниках взаимосвязаны. С одной стороны магнитный поток зависит от тока в обмотке. С другой стороны токи в обмотках зависят от характера изменения магнитного потока.

При изменении магнитного поля в ферромагнитном материале часть энергии магнитного поля преобразуется в тепло. Мощность, соответствующая этой части энергии, называется мощностью потерь в стали. Потери в стали состоят из потерь от гистерезиса (потерь от перемагничивания) и динамических потерь. Потери от гистерезиса вызываются необратимыми процессами в стали при перемене ориентации областей самопроизвольного намагничивания доменов и пропорциональны частоте тока.

Динамические потери вызываются вихревыми токами (токи Фуко), индуцированными в массе магнитного материала. Их можно уменьшить, уменьшая толщину листов, из которых набран сердечник.

Потери в стали обусловливают несовпадение по фазе индукции B и напряженности H, а также уменьшение по величине магнитной проницаемости сердечника. Расчет – магнитной проницаемости стального сердечника усложняется. Чаще всего определяют .

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется явлением электромагнитной индукции?

2. Как записывается закон Фарадея для электромагнитной индукции?

3. Как формулируется правило Ленца?

4. Что называется индуктивностью контура? От чего она зависит? В каких единицах измеряется?

5. Какие вещества называются ферромагнетиками?

6. Что такое домены? Как они ориентированы вне внешнего магнитного поля и во внешнем магнитном поле?

7. Что называется магнитной проницаемостью ферромагнитного сердечника? В чем заключается физический смысл магнитной проницаемости?

8. Как изображается петля гистерезиса?

9. Каков график зависимости В от Н для контура с ферромагнитным сердечником в постоянном магнитном поле?

10. Почему отличается магнитная проницаемость ферромагнитного сердечника катушки включенной в цепь постоянного тока от магнитной проницаемости того же самого сердечника в цепях переменного тока?

11. В чем заключается явление самоиндукции?

12. Как определяется ЭДС самоиндукции при постоянном значении индуктивности катушки?

13. Как направлен ток, обусловленный ЭДС самоиндукции?