fort (20.04.2005 - 08:46) писал:
...магнитное поле в сердечнике увеличивается в «мю» раз (пропорционально магнитной проницаемости материала сердечника).
Мне кажется, что магнитная проницаемость это характеристика "пропускной способности" сердечника, а не усиления.
Аналогия - водопроводные трубы. Скажем, обе
изготовлениы из одной и той же марки железа, но одна имеет больший диаметр, чем другая. Результат на лицо - большая труба в состоянии пропустить через себя поток, прокачиваемый по первой, но не наоборот. Если попытаться пропустиь чере меньшую трубу поток, с которым легко справляется большая, то на выходе мы получим объём воды, определяемый пропускной способностью меньшей трубы.
То есть, происходит, как бы, насыщение, и меньшая труба пропустит поток, не больше уровня насыщенмия, или ограничения.
Если бы ферромагнитный сердечник обладал свойством, именно, усиления потока, то мощность любого трансформатора можно было бы легко увеличить простой заменой сердечника на другой, с большей проницаемостью. Реально же, этого не происходит.
Можно, конечно, провести эксперимент, доказывающий, что сердечник с большей проницаемостью "усиливает" поток и мощность трансформатора. Для этого нужно взять магнитопровод с низкой проницаемостью (но это не значит, что полохой) и расчитать обмотки трансформатора под него. Затем пропустить через него максимально возможную мощность. Величина этой мощности будет известна уже на стадии расчёта. Как бы мы не изгалялись, но пропустить бОльшую мощность через этот трансформатор не получится. Затем, меняем у этого трансформатора сердечник на другой, с большей проницаемостью (совсем не обязательно - лучший) и повторяем эксперимент. Присутствующие при этом "зрители", увидят, что мощность, прокачиваемая трансформатором, заметно выросла! Мало того, теперь, просто подставляя сердечники с разной проницаемостью и сравнивая результаты, можно сделать однозначный вывод - магнитопровод с большей проницаемостью обеспечивает бОльшую мощность.
По аналогии с трубами, этот "фокус" будет выглядеть следующим образом.
Выливаем кружку воды в трубу, и труба "проглатывает" этот объём. Теперь выливаем ведро. При той же скорости выливания, видим, что труба "проглотила" только половину, вторая половина ведра выплеснулась через края. Теперь берём трубу большего диаметра и видим, что это же ведро воды "заглатывается" мгновенно.
Разница только в том, что пропускную способность труб разного диаметра мы видим и этот эксперимент не является фокусом, а пропускную способность сердечника (магнитную проницаемость) мы не в состоянии видеть, по этому, фокус с разными сердечниками и вызывает определённые ассоциации, в виде проницаемость = мощность.
fort (20.04.2005 - 08:46) писал:
Так вот, увеличение магнитного поля в сердечнике происходит за счет переориентации его магнитных доменов вдоль внешнего поля. Но все мы также знаем, что поворот магнитных доменов происходит не мгновенно. Поэтому и существуют сердечники для низкочастотных полей и для ВЧ.
Вот именно - переориентация происходит под влиянием внешнего магнитного поля. Но поле может существовать и без сердечника. Если же оно "касается" сердечника, то в этом месте и происходит переориентация. Естественно, соседние домены, которых поле не достаёт, то же разворачиваются, но уже под влиянием соседних с ними доменов. Но чем дальше домены от поля, тем слабее оно влияет на них, и они не поворачиваются за ним, ведь рядом есть значительно большее влияние доменов, не охваченных полем. Это происходит на "краю" магнитного поля.
Вот и получается, что домены просто следуют внешнему магнитному полю и, похоже, с такой же частотой (или большей, но это, пока, не существенно, так как создать более быстрое, чем уже есть, поле мы не можем).
Тем не менее, мы можем изменять скорость поворота доменов, например, плавно проводя постоянным магнитом вдоль сердечника. В этом случае, скорость поворота будет равна скорости движения магнита.
Получается, что скорость поворота доменов определяется (и связана) только скоростью изменения внешнего магнитного поля. Таким образом, поворот доменов это следствие влияния на них магнитного поля.
По поводу низкочастотных и высокочастотных сердечников, ситуация так же легко объясняется. Большая частота - большая скорость изменеия положения.
Попробуйте развернуться быстро в битком набитом автобусе... а теперь, в свободном автобусе. Разница на лицо. Если каждого человека принять за домен, то в материале, битком набитом доменами (пермаллой), им труднее поворачиваться, следуя за полем. По этому, для высоких частот делают сердечники с меньшим содержанием доменов (феррит) - с меньшей магнитной проницаемостью.
Возьмите феррит с проницаемостью 2000, раскрошите его, залейте эпоксидкой, и получите феррит с проницаемостью, например, 500. Если эпоксидки будет больше, чем ферритового порошка, то проницаемость может быть ещё ниже - сотни и десятки единиц.
Но, ведь, сам материал не изменился. Просто, увеличилось расстояние между соседними доменами (в идале). Реально, увеличилось расстояние между соседними группами доменов (порошинками молотого феррита). То есть, уменьшилось влияние доменов друг на друга. В результате, они "живее" поспевают за более высокочастотным полем - полем, меняющимся с большей частотой.
fort (20.04.2005 - 08:46) писал:
И это однозначно - они изменяют свою ориентацию не мгновенно! Следовательно, на другом конце магнитопровода индукция магнитного поля не может достигнуть мгновенно той величины, которая имеется на первом конце.
Но происходит это не потому, что домены "тормозят", а в следствие рассеяния магнитного поля - уменьшения его плотности с расстоянием. Наводимая ЭДС пропорциональна скорости и величине потока, по этому, при меньшей плотности будет и меньше ЭДС.
fort (20.04.2005 - 08:46) писал:
...имеется катушка..., подадим на нее импульс тока, ...поле воздействует на сердечник и в нем начинается переориентация доменов. ...те домены, которые уже изменили свою ориентацию в сердечнике, внутри катушки, начинают воздействовать своим полем на соседние домены, а те в свою очередь переореентируясь, воздействуют на другие? И таким образом волна переориентации пошла вдоль сердечника.
Такое, то же, возможно, но только при импульсном (ударном) воздействии, когда магнитное поле ещё не успело толком образоваться. В этом случае, появление ЭДС на выходной катушке, расположенной на другом конце стержня, может и опоздать, ведь, оно будет наведено не внешним полем, а полем, создаваемым последовательной переориентацией доменов... кто его знает. По принципу эксперимента с ударом стержня об стену, и появлении при этом ЭДС на катушке, расположенной на этом же стержне.