Studiul fenomenelor magnetostatice folosind metoda elementelor finite

1. Scopul lucrării

- Înțelegerea proprietăților câmpului magnetic generat de un conductor sau de o bobină

parcurse de curent electric;

- Cunoașterea expresiilor pentru intensitatea și inducția câmpului magnetic;

- Aplicarea expresiilor intensității și inducției câmpului magnetic.

2. Considerații teoretice

2.1 Câmpul magnetic

Experimental se constată că există corpuri în stare naturală (magneți permanenți) care

generează în jurul lor câmp magnetic și corpuri (materiale feromagnetice) care atunci când sunt

introduse în câmp magnetic, asupra lor se exercită acțiuni ponderomotoare diferite de cele

întâlnite în electrostatică.

De asemenea, un câmp magnetic apare și în jurul conductoarelor care sunt parcurse de

curent electric. Acest fenomen este cunoscut sub numele de efectul magnetic al curentului

electric.

Fig. 1. Linii de câmp magnetic

Dacă se consideră un conductor rectiliniu, parcurs de curent electric, în jurul lui va

apărea un câmp magnetic. Câmpul magnetic este reprezentat prin linii de câmp magnetic.

Acestea sunt curbe închise, al căror sens se poate determina cu regula burghiului drept, și

anume: se poziționează un burghiu paralel cu conductorul și se rotește în sensul curentului din

conductor. Astfel sensul liniilor de câmp este dat de sensul de înaintare al burghiului.

Caracterizarea locală a câmpului magnetic se realizează cu ajutorul a două mărimi

vectoriale: inducția magnetică B și intensitatea câmpului magnetic H .

În sistemul internațional unitatea de măsură pentru inducția magnetică este B SI  T , iar

pentru intensitatea câmpului magnetic este SI

A

H

m

 .

Pentru a determina intensitatea câmpului magnetic produs de un conductor parcurs de

curentul I, la o distanță r, se folosește relația:

r

I

H





2

(1)

Dacă se cunoaște intensitatea câmpului magnetic, pentru a determina inducția câmpului

se folosește relația:

B    H (2)

unde μ este permeabilitatea magnetică a mediului și este definită ca produsul dintre

permeabilitatea magnetică a vidului și permeabilitatea magnetică relativă:

r 

    0 (3)

cu 4 10 7H /m

0

    - .