Работа перемагничения ферромагнетика

При изменениях тока в цепи против э. д. с. самоиндукции совершается работа

. (1)

Если индуктивность цепи L остается постоянной (что возможно только при отсутствии ферромагнетиков), эта работа полностью идет на создание энергии магнитного поля.

Рассмотрим очень длинный соленоид. В этом случае H = nI, Ψ = nlBS. Следовательно, можно написать

,

Подставив эти выражения в (1), получим

, (2)

где V = lS – объем соленоида, т. е. объем поля.

Выясним, можно ли выражение (2) отождествить с приращением энергии магнитного поля. Энергия – функция состояния. Поэтому сумма ее приращений не зависит от пути, по которому совершается переход из одного состояния в другое, и, в частности, сумма приращений энергии для кругового процесса равна нулю. Если заполнить соленоид ферромагнетиком, то связь между В и H будет иметь вид, изображенный на рис. 1. При обходе по петле гистерезиса (т.е., при одном цикле перемагничивания) интеграл будет равен площади S_п охватываемой петлей. Таким образом, интеграл от выражения (2) отличен от нуля. Отсюда мы заключаем, что при наличии ферромагнетиков работа (2) не может быть приравнена приращению энергии магнитного поля.

Рис. 1.

По завершении цикла перемагничивания Н и В, а значит и магнитная энергия будут иметь первоначальную величину. Следовательно, работа (2) идет не на создание энергии магнитного поля. Как показывает опыт, она идет на увеличение внутренней энергии ферромагнетика, т.е. на его нагревание.

Итак, при совершении одного цикла перемагничивания ферромагнетика затрачивается в расчете на единицу объема работа (2), численно равная площади петли гистерезиса. Эта работана нагревание ферромагнетика.

Дата добавления: 2015-06-27