Магнитный сердечник
Магнитный сердечник — это кусок магнитного материала с высокой магнитной проницаемостью , используемый для удержания и направления магнитных полей в электрических, электромеханических и магнитных устройствах, таких как электромагниты , трансформаторы , электродвигатели , генераторы , катушки индуктивности , магнитные записывающие головки и магнитные сборки. Он сделан из ферромагнитного металла, такого как железо, или из ферримагнитных соединений, таких как ферриты . Высокая проницаемость по отношению к окружающему воздуху приводит ксиловые линии магнитного поля должны быть сосредоточены в материале сердечника. Магнитное поле часто создается катушкой с током вокруг сердечника.
Использование магнитного сердечника может увеличить напряженность магнитного поля в электромагнитной катушке в несколько сотен раз по сравнению с тем, что было бы без сердечника. Однако магнитные сердечники имеют побочные эффекты, которые необходимо учитывать. В устройствах переменного тока (AC) они вызывают потери энергии, называемые потерями в сердечнике , из-за гистерезиса и вихревых токов в таких устройствах, как трансформаторы и катушки индуктивности. В сердечниках обычно используются «мягкие» магнитные материалы с низкой коэрцитивной силой и гистерезисом, такие как кремнистая сталь или феррит .
Электрический ток через провод, намотанный на катушку , создает магнитное поле через центр катушки в соответствии с законом Ампера . Катушки широко используются в электронных компонентах, таких как электромагниты , катушки индуктивности , трансформаторы , электродвигатели и генераторы . Катушка без магнитного сердечника называется катушкой с «воздушным сердечником». Добавление куска ферромагнитного или ферримагнитного материала в центр катушки может увеличить магнитное поле в сотни или тысячи раз; это называется магнитным сердечником. Поле проволоки проникает в материал сердечника,намагничивая его, так что сильное магнитное поле сердечника добавляется к полю, создаваемому проводом. Степень увеличения магнитного поля сердечником зависит от магнитной проницаемости материала сердечника. Поскольку побочные эффекты, такие как вихревые токи и гистерезис , могут вызывать частотно-зависимые потери энергии, для катушек, используемых на разных частотах , используются разные материалы сердечника .
В некоторых случаях потери нежелательны, а при очень сильных полях насыщение может стать проблемой, поэтому используется «воздушный сердечник». Бывший все еще может использоваться; кусок материала, такого как пластик или композит, который может не иметь значительной магнитной проницаемости, но который просто удерживает катушки проводов на месте.
«Мягкое» ( отожженное ) железо используется в магнитных узлах, электромагнитах постоянного тока (DC) и в некоторых электродвигателях; и он может создать концентрированное поле, в 50 000 раз более интенсивное, чем воздушное ядро. [1]
Железо желательно для изготовления магнитных сердечников, так как оно может выдерживать высокие уровни магнитного поля без насыщения (до 2,16 тесла при температуре окружающей среды. [2] [3] ). Отожженное железо используется, потому что, в отличие от «твердого» железа, оно имеет низкую коэрцитивной силы и, таким образом, не остается намагниченной при удалении поля, что часто важно в приложениях, где требуется многократное переключение магнитного поля.
