Переменное магнитное поле это. Переменное магнитное поле: принципы работы, применение и влияние на окружающую среду

Определение переменного электромагнитного поля. Основные уравнения (уравнение Максвелла) переменного электромагнитного поля. Уравнение непрерывности. Уравнение максвелла в комплексной форме записи. Теорема Умова-Пойнтинга для мгновенных значений и в комплексной форме записи. Переменное электромагнитное поле в однородной и изотропной проводящей среде. Уравнение Максвелла для проводящей среды. Магнитный поверхностный эффект. Электрический поверхностный эффект.

5.2 Основные положения и соотношения

1. Переменное электромагнитное поле (ПЭМП) – совокупность изменяющихся во времени и взаимно связанных и обуславливающих друг друга электрического и магнитного полей. Оно определяется двумя векторными величинами – напряженностью электрического поля и напряженностью магнитного поля.

2. Уравнения Максвелла. Исследование процессов ПЭМП осуществляют с помощью уравнения Максвелла. Систему уравнений Максвелла образуют четыре уравнения:

1. Первое уравнение Максвелла выражает связь между ротором напряженности магнитного поля и плотностью тока в той же точке поля. Для мгновенных значений первое уравнение Максвелла записывается следующим образом:

.

В первой части уравнения имеются две плотности тока: плотность тока проводимости и плотность тока смещения. Ток смещения возбуждает магнитное поле так же, как и ток проводимости.

При изменении Е и Н во времени по синусоидальному закону можно воспользоваться символическим методом и записать первое уравнение Максвелла в комплексной форме записи

2. Второе уравнение Максвелла определяет связь между ротором напряженностью электрического поля и скоростью изменения магнитного поля в той же точке поля. Для мгновенных значений оно записывается следующим образом:

,

т. е. всякое изменение магнитного поля во времени в какой-либо точке поля возбуждает вихрь электрического поля в той же точке поля.

В комплексной форме записи второе уравнение Максвелла имеет вид

.

3. Уравнение выражающее принцип непрерывности магнитного поля.

4. Уравнение выражает связь между истоком напряженности электрического поля и плотностью свободных зарядов в той же точке поля.

3.Уравнение непрерывности. Линии полного тока являются непрерывны, т.е. на границе проводящей среды и диэлектрика ток проводимости переходит в ток смещения. Уравнение непрерывности записывается следующим образом:

.

Это уравнение можно записывать иначе

.

Это уравнение также называют законом сохранения заряда. Этот закон означает, что электрический заряд неуничтожим, он может только перемещаться из одного места в другое.

4. Теорема Умова-Пойнтинга.

Теорема Умова-Пойнтинга описывает энергетические соотношения в поле. Она имеет две формы записи: первая – для мгновенных значений, вторая – комплексная фора – для синусоидально изменяющихся величин.

Теорема Умова-Пойнтинга для мгновенных значений записывается следующим образом:

Левая часть уравнения есть поток вектора Пойнтинга (направленный внутрь объема) сквозь любую замкнутую поверхностьS, ограничивающую некоторый объемV. Размерность вектора Пойнтинга равна произведению размерности Е и Н, т.е.

.

Правая часть уравнения есть энергия , выделяющаяся в виде теплоты в единицу времени в объемеV; иесть скорость изменения запаса электромагнитной энергии в данном объеме.

Теорема Умова-Пойнтинга в комплексной форме записи имеет вид:

.

Первое слагаемое правой части – активная мощность, второе – реактивная. Следовательно, теорему Умова-Пойнтинга можно записать следующим образом:

.

В последних выражениях – комплексный вектор Пойнтинга.

5. Уравнения Максвелла для проводящей среды.

,.

6. Плоская электромагнитная волна.

Под плоской электромагнитной волной понимают волну, векторыкоторой расположены в плоскостиxoy, перпендикулярной направлению распространения волны (осьz) и изменяющиеся только в функции координатыzи времениt.

Напряженность магнитного поля определяется:

,

где – постоянные интегрирования, которые определяются из граничных условий:.

Напряженность электрического поля равна:

,

где – волновое сопротивление.

7. Глубина проникновения и длина волны.

Под глубиной проникновения ∆ понимают расстояние вдоль направления распространения волны (вдоль оси z), на котором амплитуда падающей волны Е (или Н) уменьшится в е = 2,71 раз. Учитывая, что е^-К∆ = е^-1, получим

.

Под длиной волны λ в проводящей среде понимают расстояние вдоль направления распространения волны (вдоль оси z), на котором фаза колебания изменяется на 2π. Учитывая, что λ · κ = 2π, получим

.

Под фазовой скоростью понимают скорость, с которой надо было бы перемещаться вдоль оси z, чтобы колебание имело одну и ту же фазу:

.

8. Магнитный поверхностный эффект.

Явление неравномерного распределения поля по сечению проводящего тепла, вызванное затуханием электромагнитной волны при ее распространении в проводящую среду, при условии, что вдоль листа направлен магнитный поток, называют поверхностным магнитным эффектом. В этом случае:

,

.

Если считать , то напряженность поля на поверхности листа можно определить

.

9. При электрическом поверхностном эффекте вдоль пластины (шины) направлен синусоидальный ток частоты ω. в этом случае поле внутри пластины определяется по формулам:

,,.

— Как и почему магнитное поле передается переменным током?

спросил 8 лет, 1 месяц назад

Изменено 7 лет, 8 месяцев назад

Просмотрено 15 тысяч раз

\$\начало группы\$

Прошу прощения за основной вопрос (или если он неверен в своих предположениях), но как объяснить магнетизм в переменном токе?

Если я генерирую переменный ток для двигателя, почему полюса моей катушки намагничиваются и почему магнитное поле вращается?

Глядя на график формы сигнала переменного тока, можно ли визуально определить магнитные свойства?

• двигатель
• переменный ток
• базовый

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Во-первых, пункт о названии вашего вопроса.

Сначала вы спрашиваете, почему магнитное поле «передается» переменным током. С точки зрения передачи электромагнитное излучение возникает только там, где цепь имеет (или становится) антенной. В противном случае вокруг проводников создается только электромагнитное поле. Это называется «ближнее поле», и оно не «передается».

Что касается магнитных полей, то магнитное поле создается при протекании тока по проводу. Этот ток может быть и постоянным — явления не ограничиваются переменным током. Направление магнитного поля зависит от направления тока. Поэтому, если вы подключаете источник постоянного тока, создается магнитное поле с постоянной полярностью. Если вы подключаете источник переменного тока, магнитное поле меняет полярность.

Интересно отметить, что магнитное поле измеряется или наблюдается только тогда, когда заряд движется относительно вас как наблюдателя. Это относительное свойство! Если бы вы могли двигаться по проводу с зарядом (или вдоль провода с той же скоростью, что и заряд), так что заряд больше не движется относительно вас, вы бы увидели, что магнитное поле полностью исчезает! Электрическое и магнитное поля связаны особым образом, подобно пространству и времени, в том смысле, что они являются относительными свойствами и полностью зависят от наблюдателя.

Вот действительно хорошая книга, которая, я думаю, вам понравится:

[http://books.google.co.uk/books/about/Electromagnetics_Explained.html?id=MLzPNpJQz9UC&redir_esc=y][1]

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Магнитные поля генерируются электрическими токами. Переменные токи будут создавать переменные магнитные поля, поэтому форма волны тока на самом деле только говорит вам, как напряженность поля магнитного поля будет меняться со временем, она ничего не говорит о вращении с большей информацией.

Существует несколько различных типов двигателей. Я не очень разбираюсь в двигателях, но большинство промышленных двигателей — это трехфазные двигатели переменного тока. Это означает, что они питаются от трех разных волн переменного тока одной и той же частоты, которые сдвинуты по фазе на 120 градусов. По сути, это означает, что когда одна фаза максимальна, одна из других увеличивается, а другая уменьшается. Если построить 3 электромагнита и расположить их радиально вокруг точки, то между ними можно создать вращающееся магнитное поле. Если вы затем воткнете туда постоянный магнит, он будет вращаться со скоростью 3600 об/мин (1 оборот за цикл при частоте переменного тока 60 Гц).

Другие типы двигателей используют магнитные поля для создания вихревых токов. Вихревые токи создают противоположные магнитные поля, которые взаимодействуют с внешним полем, создавая крутящий момент на валу. Невозможно создать вихревые потоки без изменяющегося во времени магнитного поля, поэтому для работы этих двигателей требуется переменный ток.

В двигателях постоянного тока используется коммутатор для внутренней генерации переменного тока. Ротор содержит витки провода, которые соединены с коммутатором так, что витки генерируют магнитные поля разной полярности в зависимости от угла наклона вала. Изменяющиеся во времени магнитные поля, создаваемые вращающимся ротором, точно рассчитаны по времени для взаимодействия с магнитами статора для создания крутящего момента. В этом случае синхронизация определяется коммутатором механически, а не электрически формой приложенного сигнала.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

На первый вопрос Таким образом, переменный ток имеет переменное электрическое поле, а поскольку электрическое поле меняется, оно генерирует магнитное поле. В основном это лучше всего понять, если вы просмотрите законы электромагнетизма Фарадея и Ампера-Максвелла.

Вот ссылка на то, как работает двигатель, надеюсь, это поможет. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnet/indmot.html#c1

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Это может быть странной концепцией, так что вполне возможно, что решение, которое я понимаю,… не идеально.

Магнитные поля встречаются в таких вещах, как магниты для подков, и называются H-полем: ЗДЕСЬ оно начинается на северном полюсе, ЗДЕСЬ оно заканчивается на южном полюсе.
Электрические поля образуются, когда ток проходит по проводу. Эти ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ поля, называемые Е-полем, действуют ВЕЧНО или образуют круг.

E-поля хорошие, H-поля… не очень.

О, они оба достаточно хорошо работают в двигателе (в этом вопросе меня могут поправить): пропустить ток через провод в поле, и он движется. Проблемы заключаются в этом слове «намагниченный».
Если у вас есть достаточно большое электрическое поле, Е-поле может насыщаться, и энергия накапливается в Н-поле. Вы создали постоянный магнит.

Когда ваш двигатель вращается, и вы хотите добавить еще немного мощности, вам теперь нужно добавить ДОПОЛНИТЕЛЬНО, чтобы преодолеть это надоедливое H-поле, которое теперь указывает в неправильном направлении.

Редактировать: Меня понизили, и довольно быстро. Я подозревал, что это произойдет: это сложный вопрос, и даже Википедия бросает вам много математики.

\$\конечная группа\$

5

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Обязательно, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

Переменное магнитное поле | Научный.

Заголовок статьиСтраница

Применение процесса магнитно-абразивной отделки с использованием переменного магнитного поля для отделки полихлортрифторэтиленовой смолы

Аннотация: В предыдущих исследованиях было подтверждено, что процесс магнитно-абразивной отделки с использованием переменного магнитного поля может обеспечить более высокую эффективность отделки и качество поверхности, а также была реализована отделка на наноуровне материала из алюминиевого сплава 5052 и материала из нержавеющей стали SUS304. В этом исследовании изучалась возможность сверхточной отделки полихлортрифторэтиленовой смолы с помощью этого процесса и обсуждался механизм разрезания частиц. В результате на глубину резания частиц в основном влияет размер магнитных и абразивных частиц. Согласно экспериментальным результатам, при оптимизированных экспериментальных условиях шероховатость поверхности заготовки может быть улучшена со 112,83 нм Ra до 5 нм Ra в течение 15 минут.

85

Исследование процесса магнитно-абразивной отделки с использованием переменного магнитного поля — Обсуждение применения тока двухполупериодного выпрямителя —

Аннотация: Для дальнейшего повышения эффективности отделки было предложено подавать на катушку двухполупериодный выпрямленный ток. В данной работе исследуется влияние двухполупериодного выпрямленного тока на магнитное поле и завершающую силу. Экспериментально сравнивалось влияние двухполупериодного выпрямленного и переменного тока на характеристики отделки. Экспериментальные результаты показывают, что при различных размерах магнитных частиц эффективность чистовой обработки показывает разные результаты. В случае двухполупериодного выпрямленного тока, когда средний диаметр магнитных частиц составляет 30 мкм, 75 мкм и 149мкм эффективность отделки выше, чем при переменном токе, а при среднем диаметре магнитных частиц 330 мкм эффективность отделки ниже, чем при переменном токе.

117

Электромагнитный эффект вихревых токов в композитах с проводящими компонентами: усиление магнитного поля и его простая аналитическая оценка

Аннотация: Композиты и динамические материалы, в состав которых входят проводящие компоненты, становятся подходящим выбором для различных приложений. Вихревые токи генерируются, когда проводящие компоненты помещаются в переменное магнитное поле. Вихревые токи уменьшают первичное поле, и этот эффект хорошо изучен и используется для электромагнитного экранирования. Кроме того, магнитное поле увеличивается в небольшом пространстве вблизи краев проводящих компонентов. Хотя этот эффект усиления магнитного поля известен, он редко исследуется. Мы представим простую модель, которая может подойти для проводящих компонентов в виде длинных тонких листов. Аналитически анализируем модель и получаем выражения, дающие верхнюю границу возрастания суммарного магнитного поля. Электромагнитный эффект упрочнения следует учитывать при рассмотрении вопроса о применении композитов. Результаты полезны для анализа электромагнитной совместимости, неразрушающего контроля и контроля композитных и динамических материалов с проводящими компонентами.

37

К теории гипертермического эффекта, индуцированного магнитными наночастицами

Аннотация: В работе представлены результаты теоретического моделирования повышения температуры в единицу времени в разбавленной суспензии волокнистых ферромагнитных частиц под действием линейно поляризованного осциллирующего магнитного поля. Рассмотрены два механизма теплообразования: вращение частицы в жидкости и ее внутреннее перемагничивание. Исследуется влияние формы частиц, их магнитных свойств и реологических свойств жидкости-носителя на повышение температуры частицами в единицу времени.

771

Исследование температурного поведения немагнитных изделий в режиме нагрева в индукционной системе с постоянными магнитами

Аннотация: Фактом является то, что в настоящее время в области новых энергосберегающих электротехнологий нагрева изделий из цветных металлов основное внимание уделяется индукционному нагреву в поперечном магнитном поле, однако большой ассортимент изделий прямоугольного сечения из цветные металлы не обрабатывают методом нагрева в поперечном магнитном поле. В настоящее время такие изделия нагревают в установках индукционного нагрева в переменном продольном магнитном поле, хотя их электрический КПД не превышает 0,5. Привлекательность нагрева таких изделий в поперечном вращающемся магнитном поле постоянных магнитов заключается в возможности достижения электрического КПД, равного 0,75-0,85. Проведено и описано исследование нагрева алюминиевых изделий прямоугольного и цилиндрического сечения до температуры 550°С.

61

Микроструктура и свойства в условиях переменного магнетизма после горячей прокатки

Аннотация: Аустенитная сталь после прокатки облучалась переменным магнетизмом, и изучалось влияние переменного магнитного поля на аустенитный переход. Результат показывает, что переменный магнетизм способствует росту аустенитного зерна низкоуглеродистой стали. Если увеличить напряженность магнитного поля, это может обеспечить лучшую производительность сырья для обработки холодной прокаткой.

1256

Анализ и экспериментальное исследование микродефектов при испытательном моделировании при переменном электромагнитном возбуждении

Аннотация: Измерение поля переменного тока является одним из важных достижений в области электромагнитного неразрушающего контроля за последние годы. Модель тестирования возбуждения переменного магнитного поля создана с использованием программного обеспечения для электромагнитного моделирования ANSOFT, моделируются дефекты трещин плоской пластины. Анализируя его принцип, влияние глубины трещины и изменения ширины на результаты испытаний, наконец, результаты моделирования проверяются методом эксперимента. Экспериментальные результаты согласуются с результатами моделирования. Результаты показывают, что этот дифференциальный датчик хорошо влияет на дефекты трещин.

452

Применение метода переменного магнитного поля для обнаружения лопаточной части

Аннотация: Путем анализа закономерности и закона действия сигналов переменного магнитного поля получены соотношения сигналов переменного магнитного поля и дефектов. Эти отношения иллюстрируют метод и способ технологии переменного магнитного поля. Некоторый анализ был сделан после изготовления тестовых образцов с контрастом. Эти анализы подтверждают, что метод переменного магнитного поля позволяет быстро находить места дефектов при обнаружении лопаточной части. Это может повысить эффективность и обеспечить безопасную работу оборудования.

1359

Исследование процесса сверхточной плоской магнитно-абразивной обработки с использованием переменного магнитного поля

Аннотация: В этой статье предлагается новый процесс плоской магнитно-абразивной обработки с использованием переменного магнитного поля для повышения эффективности и точности поверхности. В переменном магнитном поле вынужденное направление магнитных частиц меняется. Таким образом, магнитные частицы могут производить движение вверх и вниз, что способствует рассеиванию магнитных частиц, улучшению качения абразивных частиц и повышению эффективности использования абразива. Чтобы хорошо знать распределение напряженности магнитного поля в зоне обработки, измеряли плотность магнитного потока. Финишная сила важна для понимания механизма удаления материала, исследована чистовая сила и отличается от движения магнитных частиц в водорастворимой отделочной жидкости и маслянистой отделочной жидкости. Был разработан набор экспериментальных устройств для осуществления полировки поверхности латунного листа C2801, результаты подтвердили осуществимость этого метода, который может улучшить качество поверхности заготовки.

985

Вибрационные характеристики капли магнитной жидкости, адсорбированной на намагниченном острие иглы, в переменном магнитном поле

Аннотация: С помощью системы высокоскоростной видеокамеры исследовано динамическое поведение капли магнитной жидкости, адсорбированной на намагниченном острие иглы, в переменном магнитном поле. Направления переменного магнитного поля были параллельны и противоположны постоянному магнитному полю намагниченного острия иглы.