 |
|
Основні теоретичні відомості
З метою захисту окремих вузлів електровимірювальних приладів від впливу зовнішніх постійних і змінних магнітних полів низьких частот широко використовуються екрани з феромагнітних матеріалів. В техніці високих частот застосовують екрани з провідних неферомагнітних матеріалів.
Розглянемо циліндричний екран (pисунок 7.1) з внутрішнім радіусом 
, зовнішнім 
, магнітною проникністю матеріалу 
, який внесено в однорідне магнітне поле напруженістю Но. Внутрішня і зовнішня області мають магнітну проникність 
.
Рисунок 7.1 – Картина магнітного поля всередині і зовні електромагнітних екранів
Магнітне поле в кожній з областей описується рівнянням Лапласа 
. У випадку достатньо довгого екрана, магнітне поле залежить від двох координат r і 
внаслідок чого, рівняння Лапласа набуває вигляду:
 .
| (7.1) |
Розв'язки рівнянь Лапласа для кожної з областей можна представити у вигляді:
| ||
| (7.2) | |
|
де 
- сталі інтегрування, що визначаються з початкових і граничних умов.
На значній відстані від осі екрана, при 
екран не впливає на зовнішнє поле. Тому напруженість поля зовні екрана
і відповідно стала інтегрування 
.
В екранованій першій області напруженість магнітного поля має скінченне значення, в тому числі і при r = 0, внаслідок чого C2 = 0.
На границі розділу першої і другої областей, при r = R1 , потенціал 
відповідно i магнітна індукція 
, а на границі розділу другої і третьої областей, при r = R2, потенціал 
і індукція 
,
| де |  .
|
Спільний розв'язок цих рівнянь відносно магнітного потенціалу в першій області можна записати у вигляді:
| (7.3) |
де X = rcos 
.
Напруженість магнітного поля всередині екрана
 .
| (7.4) |
Ступінь магнітного екранування визначається відношенням напруженості зовнішнього поля до напруженості поля всередині екрана:
 .
| (7.5) |
Екрануюча дія тим більша, чим більша товщина стінки екрана і чим більша магнітна проникність матеріалу екрана. Це пояснюється тим, що більша частина магнітного поля замикається по тілу екрана, тобто по шляху з найменшим магнітним опором і тільки незначна частина поля проникає всередину екрана.
Аналогічним чином можна визначити екрануючу дію сферичного екрана з внутрішнім радіусом R1, зовнішнім – R2 , відносною магнітною проникністю :
 .
| (7.6) |
Опис установки
В лабораторії досліджуються стальні і латунні екрани циліндричної та сферичної форми.
Циліндричні екрани (pисунок 7.2) являють собою порожнисті циліндри з однаковим внутрішнім радіусом R1 зовнішнім – R2, товщиною стінки 
. Висота порожнини екрана h.
 |
Сферичні екрани (pисунок 7.2) є порожнистими сферами (кулями) з однаковим внутрішнім радіусом R1 і зовнішнім радіусом R2, товщиною стінки
. Кожен екран складається з двох половин, які щільно прилягають одна до одної.
Рисунок 7.2 – Вимірювальна котушка всередині екрана
Для вимірювання магнітної індукції зовнішнього однорідного поля і поля всередині екрана служить вимірювальна котушка. Однорідне магнітне поле, в якому досліджуються екрани, утворюється електромагнітом (pисунок 7.3), який можна живити постійним або змінним струмом.
При проведенні дослідів вимірювальна котушка вставляється в оправу, розташовану в одній з половин екрана і закривається другою половиною. Потім, обидві половини екрана затискаються між двома ізоляційними колодками і вставляються в простір між полюсами електромагніта так, щоб вимірювальна котушка знаходилась в горизонтальній площині (рисунок 7.3).
Рисунок 7.3 – Установка для дослідження магнітного поля всередині і зовні екрана