Если бы ни магнитные потоки, то вряд ли современная электротехника могла бы существовать. Работа генераторов и электродвигателей, электромагнитов и трансформаторов, измерительных приборов и датчиков Холла, - основана на использовании магнитного поля и свойствах магнитного потока.
Для того чтобы сконцентрировать и усилить магнитный поток, прибегают к применению ферромагнитных материалов. Из ферромагнитных материалов изготавливают магнитопроводы — тела нужных форм и размеров, сердечники, чтобы направить магнитные потоки той или иной величины в требуемом направлении. Такие тела, внутри которых проходят замкнутые линии магнитной индукции, и называются магнитными цепями.
![Магнитопровод трансформатора](/uploads/posts/2017-07/1499185741_13.jpg)
Известные свойства магнитного поля позволяют вычислять магнитные потоки в различных магнитных цепях. Но для практической работы гораздо удобнее прибегнуть к общим следствиям и закономерностям для магнитных цепей, вытекающим из законов магнитного поля, нежели пользоваться этими законами каждый раз напрямую. Применение частных правил для магнитных цепей удобнее для решения типовых практических задач.
![Магнитная цепь](/uploads/posts/2017-07/1499185474_1.gif)
Для примера рассмотрим простую магнитную цепь, которая состоит из неразветвленного ярма сечением S, которое в свою очередь изготовлено из материала с магнитной проницаемостью мю. Ярмо имеет немагнитный зазор той же площади S, к примеру воздушный, причем магнитная проницаемость в зазоре — мю1 — отлична от магнитной проницаемости ярма. Здесь можно рассмотреть среднюю линию индукции и применить к ней теорему о магнитном напряжении:
![Теорема о магнитном напряжении](/uploads/posts/2017-07/1499185459_2.gif)
Поскольку линии магнитной индукции всюду в цепи непрерывны, то величина магнитного потока как внутри ярма, так и в зазоре — одна и та же. Используем теперь формулы для магнитной индукции B и для магнитного потока Ф, чтобы выразить напряженность H магнитного поля через магнитный поток Ф.
Следующим шагом подставим полученные выражения в приведенную выше формулу теоремы о магнитном потоке:
![Закон Ома для магнитной цепи](/uploads/posts/2017-07/1499185453_3.gif)
Мы получили формулу, которая очень похожа на известный в электротехнике закон Ома для участка замкнутой цепи, причем роль ЭДС играет здесь величина iN, называемая магнитодвижущей силой (или МДС) по аналогии с электродвижущей силой. В системе СИ магнитодвижущая сила измеряется в амперах.
Сумма, стоящая в знаменателе, есть ни что иное, как аналогия полного электрического сопротивления для электрической цепи, и для магнитной цепи она носит название, соответственно, полного магнитного сопротивления. Слагаемые в знаменателе — это магнитные сопротивления отдельных участков магнитной цепи.
![Магнитное сопротивление](/uploads/posts/2017-07/1499185487_4.gif)
Магнитные сопротивления зависят от длины магнитопровода, от площади его сечения, и от магнитной проницаемости (аналогичной удельной электропроводности для обычного закона Ома). В итоге, можно записать формулу закона Ома, только для цепи магнитной:
![Формула закона Ома для магнитной цепи](/uploads/posts/2017-07/1499185440_5.gif)
То есть, формулировка закона Ома применительно к магнитной цепи звучит так: «в магнитной цепи без разветвлений магнитный поток равен частному от деления МДС на полное магнитное сопротивление цепи».
Из формул очевидно, что магнитное сопротивление в системe СИ измеряется в амперах на вебер, а полное магнитное сопротивление магнитной цепи численно равно сумме магнитных сопротивлений частей данной магнитной цепи.
Описанное положение справедливо для неразветвленной магнитной цепи, включающей в себя любое количество частей, при условии, что магнитный поток последовательно пронизывает все эти части. Если магнитопроводы соединены последовательно, то общее магнитное сопротивление находится путем сложения магнитных сопротивлений частей.
![Схема для примера](/uploads/posts/2017-07/1499185504_6.gif)
Рассмотрим теперь эксперимент, в котором демонстрируется влияние магнитного сопротивления частей цепи на полное магнитное сопротивление цепи. U-образный магнитопровод намагничивается обмоткой 1, питание (переменный ток) на которую подается через амперметр и реостат. Во вторичной обмотке 2 индуцируется ЭДС, и показания вольтметра, присоединенного к обмотке, как вы знаете, пропорциональны магнитному потоку в магнитопроводе.
Если теперь, сохранить ток в первичной обмотке неизменным, подстраивая его реостатом, и в то же время прижимать к магнитопроводу сверху железную пластину, то поскольку общее магнитное сопротивление цепи сильно уменьшится, показания вольтметра соответственно увеличатся.
Конечно, приведенные термины, такие как «магнитное сопротивление» и «магнитодвижущая сила», являются понятиями формальными, ибо ничего в магнитном потоке не движется, нет там движущихся частиц, это просто образное представление (вроде модели движения потока жидкости) для более ясного понимания закономерностей.
Физический же смысл приведенного эксперимента и других похожих экспериментов заключается в том, чтобы понять, как введение в магнитную цепь немагнитных зазоров и магнитных материалов влияет на магнитный поток в магнитной цепи.
Вводя например в магнитную цепь магнетик, мы добавляем к уже содержащимся в цепи телам дополнительные молекулярные токи, которые вносят дополнительные магнитные потоки. И формальные понятия, такие как «магнитное сопротивление» и «магнитодвижущая сила», оказываются очень удобными, когда требуется решить практическую задачу, поэтому они успешно и используются в электротехнике.