Антошко Валентин Яковлевич
Кандидат технических наук, доцент кафедры естественнонаучных и гуманитарных дисциплин
Азовский морской институт национального университета «Одесская морская академия»
Украина, г. Мариуполь
Аннотация: Рассмотрены причины возникновения аксиального магнитного поля в ферромагнетиках при прохождении переменного электрического тока. Получены зависимости внешнего магнитного поля и электромагнитного поля переменного электрического тока на аксиальное магнитное поле ферромагнетика. Эти зависимости позволяют утверждать о влиянии этих полей на доменную структуру ферромагнетиков. Степень ориентации доменов является основным фактором возникновения аксиального магнитного поля ферромагнетика.
Ключевые слова: аксиальное магнитное поле, ферромагнетик, домены.
Известно, что вокруг проводника с током возникает магнитное поле. Однако установлено, что в случае ферромагнитного проводника, при пропускании через него переменного электрического тока, кроме магнитного поля вокруг проводника создается магнитное поле внутри ферромагнитного проводника. Так как магнитное поле распространяется внутри ферромагнетика, то оно получило название аксиального магнитного поля от латинского слова аксиалис (axialis) – вдоль оси [1].
Изложение основного материала: Аксиальное магнитное поле изучалось с помощью измерительного устройства состоящего из ферромагнитного проводника (сталь 35) длиной 26см и диаметром 1,4мм, помещенного в соленоид такой же длины. Через ферромагнетик пропускался переменный электрический ток в интервале от 1 до 6 ампер. ЭДС соленоида измерялась с помощью прибора Ф4372. Индукция аксиального магнитного поля оценивалась по значению ЭДС используемого соленоида и определялась по формуле:
где N – число витков в соленоиде, N = 2950;
ν – частота сети, ν = 50с-1;
S – площадь поперечного сечения ферромагнетика;
ε – ЭДС измерений соленоида.
Зависимость индукции аксиального магнитного поля ферромагнетика от силы переменного электрического тока при ориентации ферромагнетика вдоль магнитного поля Земли представлена в таблице №1.
Таблица №1 - Зависимость индукции аксиального магнитного поля ферромагнетика от силы переменного тока.
|
Переменный электрический ток ферромагнетика I, А |
Индукция аксиального магнитного поля ферромагнетика В, Тл |
|
1 |
0,09 |
|
2 |
0,39 |
|
3 |
0,89 |
|
4 |
1,11 |
|
5 |
1,30 |
|
6 |
1,44 |
Полученные значения свидетельствуют о зависимости индукции аксиального магнитного поля от силы тока. Значит, переменный электрический ток каким-то образом способствует увеличению аксиального магнитного поля. При этом следует отметить, что эти закономерности имеют место только в случае, если ферромагнетик расположен вдоль магнитного поля Земли. Значит, влияние внешнего магнитного поля (поля Земли) является существенным фактором возникновения аксиального магнитного поля.
Максимальное значение индукции (В=1,44Тл) аксиального магнитного поля ферромагнетика наблюдается при расположении измерительного устройства вдоль магнитного поля Земли.
Минимальная индукция (В=0,08Тл) аксиального магнитного поля ферромагнетика наблюдается при перпендикулярном расположении ферромагнетика магнитному полю Земли. Если при этом расположении ферромагнетика к нему подвести внешний постоянный магнит, то индукция аксиального магнитного поля ферромагнетика увеличивается в десятки раз.
Зависимость индукции аксиального магнитного поля ферромагнетика от его ориентации относительно магнитного поля Земли представлена в таблице №2. Зависимость эту рассмотрим при постоянном значении переменного электрического тока равном 6А.
Таблица №2 - Зависимость индукции аксиального магнитного поля ферромагнетика от его ориентации относительно магнитного поля Земли.
|
Переменный электр. ток ферромагнетика I, А |
Ориентация ферромагнетика относительно магн.поля Земли, град. |
Индукция аксиального магн. поля ферромагнетика В, Тл |
|
6 |
0 |
1,44 |
|
6 |
30° |
0,96 |
|
6 |
60° |
0,51 |
|
6 |
90° |
0,08 |
Таким образом, установлена зависимость индукции аксиального магнитного поля ферромагнетика от внешнего магнитного поля.
Поэтому можно утверждать, что внешнее магнитное поле является одной из причин возникновения аксиального магнитного поля ферромагнетика при пропускании через него переменного электрического тока.
Следует предположить, что в создании аксиального магнитного поля ферромагнетика есть какая-то доля и переменного электрического тока. Потому что переменный электрический ток создается переменным электрическим полем. А переменное электрическое поле создает переменное магнитное поле [2].
Значит, аксиальное магнитное поле ферромагнетика однозначно создается выше отмеченными магнитными полями.
В чем же заключается функциональное действие этих полей? Что бы ответить на этот вопрос следует обратить внимание на внутреннюю структуру ферромагнетиков. Ферромагнетики состоят из доменов – элементов структуры, обладающих магнитным полем. При воздействии внешних магнитных полей возникает ориентация доменов. От степени ориентации доменов изменяется магнитное поле ферромагнетика. Это и является причиной отмеченных закономерностей аксиального магнитного поля ферромагнетика. Значит, только домены являются ответственными за аксиальные магнитные поля.
Выводы:
1. Установлена зависимость аксиальных магнитных полей ферромагнетика от внешних магнитных полей и от магнитного поля Земли.
2. Установлено влияние на аксиальные магнитные поля ферромагнетика электромагнитных полей переменного электрического тока.
3. Причиной образования аксиальных магнитных полей является доменная структура ферромагнетика. Взаимодействие внешних магнитных полей способствует ориентации доменов ферромагнетика. Степень ориентации доменов определяет зависимость аксиальных магнитных полей от внешних магнитных полей.
Литература:
1. Патент 47587, Україна, МПК GOLR 33/00. Пристрій для вимірювання магнітного поля / В.Я. Антошко. - № 09441; - заявл. 14.09.2010; опубл. 10.02.2010, Бюл. №3.
2. Максвелл // БСЭ. Т. 15. – М.: Советская энциклопедия, 1974. – с. 252-254.
