Магнитное экранирование

Скалярная краевая задача анализа магнитостатического поля

M _ф – фиктивная намагниченность среды;

– скалярный магнитный потенциал.

(1)

Уравнение (1) является уравнением магнитостатики относительно скалярного магнитного потенциала. Это уравнение может служить основой для постановки скалярной краевой задачи магнитостатики. Уравнение (1) дополняется следующими граничными условиями:

= поверхностное распределение – на части граничной поверхности Г₁;

B _n = поверхностное распределение – на части граничной поверхности Г₂;

Г = Г₁ + Г₂ – замкнутая граничная поверхность.

Уравнение (1) особенно удобно применять, когда источниками магнитного поля в расчетной области являются ненулевые граничные условия и остаточная магнитная индукция постоянных магнитов. В этом случае M _ф = 0. Если внутри расчетной области источники поля отсутствуют, то уравнение (1) приобретает вид

(2)

Если внутри расчетной области однородная по магнитным свойствам среда, то уравнение (2) сводится к уравнению Лапласа

Уравнение (2) можно применять для анализа магнитостатических полей, вызванных электрическими токами, в областях, где эти токи отсутствуют, поскольку там и . В этом случае при анализе может сказываться неоднозначность скалярного магнитного потенциала, связанная с ненулевым значением циркуляции вектора напряженности магнитного поля вдоль замкнутого контура, охватывающего электрический ток. Магнитное напряжение между двумя точками зависит от пути интегрирования напряженности магнитного поля

,

здесь n – целое любое число.

Фиктивная намагниченность среды в уравнении (1) вводится для преодоления проблемы неоднозначности скалярного магнитного потенциала. В частных случаях на каждый замкнутый контур, образуемый каждым током, натягивается тонкая непроницаемая перегородка, на которой поверхностно распределен магнитный диполь и на которой скалярный магнитный потенциал изменяется скачком. Если по контуру протекает ток I, то скачок потенциала на соответствующей перегородке равен

.

Магнитные экраны представляют собой полые изделия из ферромагнитного материала, предназначенные для защиты некоторой области пространства от воздействия внешнего магнитного поля. Материал экрана выполняет роль магнитного шунта, уменьшающего магнитное напряжение между точками внутри полости. В результате шунтирующего действия магнитного материала напряженность магнитного поля внутри полости уменьшается по сравнению с напряженностью вне полости.

Отношение | H ₀|/| H ₁| называют коэффициентом эффективности экранирования. Здесь H ₀ – напряженность вне экрана; H ₁ – напряженность внутри полости экрана. Расчет коэффициента эффективности экранирования для реальной конструкции экрана производится путем анализа магнитостатического поля с помощью дифференциальных или интегральных уравнений.

Дата добавления: 2014-01-07