вопросы часть 1. Окт 11. Рельсы. Рельсовые скрепления. Противоугоны. Шпалы. Рельсы
 Скачать 1.01 Mb.
|
|
ОКТ 11.Рельсы. Рельсовые скрепления. Противоугоны. Шпалы. Рельсы предназначены для направления движения колес подвижного состава, восприятия нагрузки от него и передачи ее на шпалы, служат проводниками сигнального тока и проводниками обратного тягового тока. Материал: высокопрочная углеродистая сталь. Типы: Р50, Р65 и Р75. Поскольку наибольшее воздействие на рельс оказывает вертикальная нагрузка, стремящаяся изогнуть его, рациональной формой рельса считается двутавровая. Выбор того или иного типа рельсов зависит от грузонапряженности линии, нагрузок и скоростей движения поездов. Ст. длина 25 м. Для бесстыкового пути, а также при укладке стрелочных переводов используют рельсы прежней ст. длины (12,5 м). Срок службы рельсов (число тонн брутто проследовавшего по ним груза) в среднем от 350(Р50) млн т. до 500(Р65)-650(Р75) млн т. Рельсовые скрепления. Противоугоны. Рельсы к шпалам крепят с помощью промежуточных скреплений, которые должны: надежную связь рельсов со шпалами, сохранять постоянство ширины, не допускать продольного смещения и опрокидывания рельсов. Три основных типа промежуточных скреплений: нераздельные, смешанные и раздельные. Рельсовые звенья соединяют друг с другом с помощью стыковых скреплений, основными элементами которых являются накладки, болты с гайками и пружинные шайбы. Применяют изолирующие стыки, препятствующие прохождению электрического тока от рельсов к рельсу. Два типа изолирующих стыков: с металлическими объемлющими накладками и клееболтовые. Для предотвращения угона пути применяют противоугоны. Стандартные пружинные противоугоны представляют собой пружинную скобу, защемляемую на подошве рельса и упирающуюся в шпалу (на 25 м от 18 до 44 пар противоугонов). В настоящее время на железных дорогах широкое распространение получил наиболее совершенный – бесстыковой путь. Ослабляется динамическое воздействие на путь, уменьшаются износ колес подвижного состава и сопротивление движению поездов, что снижает расход топлива и электроэнергии на обеспечение тяги поездов. Срок службы рельсов бесстыкового пути возрастает примерно на 20 % по сравнению со стыковым. Одна из основных особенностей бесстыкового пути состоит в том, что длина хорошо закрепленных рельсовых плетей при повышении или понижении температуры не может изменяться. Применение бесстыкового пути особенно эффективно на участках скоростного движения поездов. Шпалы являются основным видом подрельсовых оснований и служат для восприятия давления от рельсов и передачи его на балластный слой, для крепления к ним рельсов и обеспечения постоянства ширины колеи. Шпалы должны быть прочными, упругими и обладать достаточным сопротивлением электрическому току. Материал: дерево (сосна, ель, пихта и др.), железобетон и металл. C 1957 г. на железных дорогах России применяются железобетонные шпалы. Достоинством их является долговечность (40-50 лет), обеспечение высокой устойчивости пути, плавность движения поездов, что объясняется одинаковыми размерами и равной упругостью шпал. К недостаткам железобетонных шпал относятся большая масса, токопроводимость, высокая жесткость, сложность крепления рельсов к шпале. Металлические шпалы не получили в нашей стране распространения из-за большого расхода металла, подверженности коррозии, электропроводимости, большой жесткости и неприятного шума при движении поездов. Порядок расположения шпал по длине рельсового звена называют эпюрой шпал. На железных дорогах России применяют эпюры, соответствующие укладке 1600, 1840 и 2000 шпал на 1 км пути. (+ подрельсовые основания: шпалы, мостовые и переводные брусья, опоры в виде полушпал, плит и рам) 12.Устройство рельсовой колеи. Устройство рельсовой колеи тесно связано с конструкцией и размерами колесных пар подвижного состава. Колесная пара включает в себя стальную ось, на которую наглухо насажены колеса, имеющие для предотвращения схода с рельсов направляющие гребни. Поверхность катания колес подвижного состава в средней части имеет уклон 1:20, наличие которого обеспечивает их более равномерное изнашивание, повышенное сопротивление действию горизонтальных сил, меньшую чувствительность колесных пар к неисправностям и препятствует появлению желоба на поверхности катания. Расстояние между внутренними гранями головок рельсов называется шириной колеи. Эта ширина складывается из расстояния между колесами (1440 мм ± 3 мм), двух толщин гребней (от 25 до 33 мм) и зазоров между колесами и рельсами, необходимых для свободного прохождения колесных пар. Номинальный размер ширины колеи принятый в России, составляет 1520 мм с допуском в сторону уширения 8 мм, а на участках со скоростью движения до 50 км/ч – 10 мм. Допуск в сторону сужения равен 4 мм. В соответствии с Правилами технической эксплуатации (ПТЭ) верх головок рельсов обеих нитей пути на прямых участках должен находиться на одном уровне. При строительстве пути стыки на обеих рельсовых нитях располагают точно один против другого по наугольнику, что по сравнению с расположением стыков в разбежку уменьшает число ударов колесных пар о рельсы, а также позволяет заготавливать и менять рельсошпальную решетку целыми звеньями с помощью путеукладчиков. 13.Соединения и пересечения путей. Схема стрелочного перевода. Распространенными устройствами для соединения путей являются съезды. В зависимости от расположения соединяемых путей съезды бывают обыкновенные, перекрестные и сокращенные. Обыкновенный съезд состоит из двух одиночных стрелочных переводов и соединительного пути, укладываемого между корнями их крестовин. Перекрестный, или двойной, съезд представляет собой пересечение двух одиночных съездов. При устройстве перекрестных съездов, а также в местах, где пути пересекаются, но перевод подвижного состава с одного из них на другой не осуществляется, выполняют глухие пересечения под прямым или острым углом. Эти пересечения состоят из четырех крестовин с контррельсами, из них две крестовины острые и две тупые. У прямоугольных пересечений все крестовины одинаковые. Путь, на котором последовательно расположены стрелочные переводы, ведущие на параллельные пути, называется стрелочной улицей. Это устройство дает возможность перемещать подвижной состав на любой из соединяемых путей.    Стрелочный перевод- устройство, предназначенное для перевода подвижного состава с одного пути на другой. Относится к верхнему строению. Соединение путей друг с другом осуществляют стрелочными переводами, а пересечение путей – глухими пересечениями. В зависимости от назначения и условий соединения путей различают одиночные, двойные и перекрестные стрелочные переводы. Одиночные переводы делятся на обыкновенные, симметричные и несимметричные. Обыкновенный стрелочный перевод служит для соединения двух путей, может быть право- или левосторонним, применяется при отклонении бокового пути от прямого в ту или другую сторону. Этот вид переводов наиболее распространен. Состоит из 3 частей: стрелка, соединительная часть и крестовина с контррельсами. Остряки: для направления подвижного состава на прямой или боковой путь, рабочая тяга: обеспечивает движение переводного механизма, мертвая тяга: для жесткости. Усовики: для направления колеса при прохождении через «мертвую зону». Контррельсы: для корректировки направления движения колесной пары. Марки: 1/4,5, 1/6, 1/8, 1/9, 1/11, 1/18, 1/22. Это tg угла a.  14.Путевое хозяйство. Основная задача путевого хозяйства – содержание пути и путевых устройств в постоянной исправности, чтобы обеспечивать безопасное и плавное движение поездов с наибольшими скоростями, установленными для данного участка. К предприятиям ОАО «РЖД», обеспечивающих нужды путевого хозяйства, относятся: путевые ремонтно-механические заводы, заводы по изготовлению железобетонных шпал и брусьев, предприятия лесной промышленности и др. К основным видам путевых работ относятся: текущее содержание пути, подъемочный, средний и капитальный ремонт, а также сплошная смена рельсов и капитальный ремонт переездов. Кроме основных работ, на станциях выполняются еще и ремонтные работы по смене стрелочных переводов, переводных брусьев и др. Для поддержания пути в постоянной исправности осуществляется техническое обслуживание (текущее содержание) пути. Главная задача текущего содержания пути – обеспечить исправное состояние верхнего строения пути – ВСП, земляного полотна, искусственных сооружений, стрелочных переводов и всех других путевых устройств. Текущее содержание пути заключается в систематических тщательных осмотрах и проверках пути. При осмотрах и проверках пути, кроме визуального осмотра, применяют различные инструменты, приборы и средства диагностики. К ним относятся: путевые шаблоны; путеизмерительные тележки; путеизмерительные автомотрисы; вагоны-дефектоскопы; оптические приборы; штангенциркули, рельсовые термометры и др. Оценка отступлений от норм производится по четырем степеням, по принципу, чем выше установленные скорости движения поездов, тем меньше допустимые величины степеней отступлений. К I степени относятся отступления, не требующие работ по их устранению. Ко II степени относятся отступления, также не требующие уменьшения установленной скорости, но оказывающие влияние на плавность движения и интенсивность расстройства пути. К III степени относятся отступления, которые при неустранении их после обнаружения могут вызвать уменьшение установленной скорости движения поездов. К IV степени относятся отступления, которые могут привести к сходу подвижного состава. Установлены следующие виды работ по ремонту пути: усиленный капитальный ремонт пути: производится на путях 1 и 2-го класса.; капитальный ремонт пути – предназначен для замены верхнего строения пути на более мощное или менее изношенное. Производится на путях 3–5-го класса; усиленный средний ремонт пути производится очистка щебня производится на глубину, позволяющую восстановить нормальные размеры балластной призмы; средний ремонт пути – предназначен для оздоровления балластной призмы за счет сплошной очистки щебня на глубину; подъемочный ремонт пути; сплошная замена рельсов и металлических частей стрелочных переводов; шлифовка рельсов выполняется рельсошлифовальными поездами; планово-предупредительная выправка пути с применением комплекса машин. Выполняются и другие работы: капитальный ремонт переездов и оборудование их автоматикой; ремонтно-путевые работы на мостах и тоннелях и др. Спец. машины: для ремонта земляного полотна; для замены путевой решетки и стрелочных переводов; для сварки и шлифовки рельсов; средства для контроля и диагностики состояния пути; для очистки, уборки снега, льда, засорителей и др. 15.Схема электроснабжения. Система электроснабжения электрифицированных дорог состоит из внешней (электростанции, районные трансформаторные подстанции, сети и линии 32 электропередач) и тяговой (тяговые подстанции и электротяговая сеть) частей. Нарушение электроснабжения железных дорог может привести к сбою в движении поездов. Чтобы обеспечить надежное питание электроэнергией тяговой сети железнодорожного транспорта, как правило, предусматривают ее подключение к двум независимым источникам. В отдельных случаях допускается питание от двух одноцепных линий электропередачи или одной двухцепной. Тяговая сеть состоит из контактных и рельсовых проводов, представляющих собой соответственно питающую и отсасывающую линии. Участки контактной сети подсоединяют к соседним тяговым подстанциям. Это позволяет более равномерно загружать подстанции и контактную сеть. На железных дорогах России используют две системы электроснабжения: постоянного и однофазного переменного тока. На железных дорогах, электрифицированных на постоянном токе, тяговые подстанции выполняют две функции: понижают напряжение подводимого трехфазного тока и преобразуют его в постоянный. Все оборудование, подающее переменный ток, размещается на открытых площадках, а выпрямители и вспомогательные агрегаты – в закрытых помещениях. От тяговых подстанций электроэнергия поступает в контактную сеть по питающей линии – фидеру. Основными недостатками системы электроснабжения постоянного тока являются его полярность, относительно низкое напряжение и отсутствие возможности обеспечить полную электроизоляцию верхнего строения пути от нижнего. Тяговая сеть состоит из контактной (питающей) и рельсовой (отсасывающей) сетей. Рельсовая сеть представляет собой рельсы, имеющие стыковые электрические соединения. Контактная сеть – это совокупность проводов, конструкций и оборудования, обеспечивающих передачу электрической энергии от тяговых подстанций к токоприемникам электрического подвижного состава. Основным требованием к конструкции контактной сети является обеспечение надежного постоянного контакта провода с токоприемником независимо от скорости движения поездов, климатических и атмосферных условий. В соответствии с назначением используют простые и цепные воздушные контактные сети.  16.Общие сведения о подвижном составе. К подвижному составу относят локомотивы, вагоны и моторвагоны. Движение поездов на железнодорожном транспорте осуществляется с помощью тягового подвижного состава, к которому относятся локомотивы и моторвагоны. Локомотив – двигатель на колесах, предназначенный для передвижения вагонов по рельсам. К основным видам локомотивов относятся: электровозы, тепловозы, газотурбовозы, мотовозы и паровозы. Паровозы, тепловозы, газотурбовозы и дизель-поезда являются автономными видами тяги, т. е. механическая энергия для движения поезда вырабатывается в результате сгорания топлива на самом локомотиве. Развитие транспортной техники привело к созданию электровозов и моторных вагонов (электровагонов) неавтономной тяги. Здесь первичная (электрическая) энергия поступает от внешних источников. У автономных локомотивов, в зависимости от типа теплового двигателя и степени его использования, коэффициент полезного действия составляет: у паровозов 5 – 7%, у тепловозов 29 – 31%. КПД электротяги равен 34 – 35%. По роду работы локомотивы подразделяют на грузовые, пассажирские и маневровые. Моторвагонный подвижной состав, применяемый в пригородном движении, в отличие от локомотивов, служит не только для тяги прицепных вагонов, но используется и для перевозки пассажиров. Различают локомотивы односекционные (локомотив с одним кузовом) и многосекционные (двух -, трех - , четырехсекционные), т. е. локомотивы с двумя и более самостоятельными кузовами (секциями). Расположение колесных пар в экипажной части локомотивов, род привода от тяговых электродвигателей к колесным парам и способ передачи тягового усилия принято выражать осевой характеристикой, в которой: цифры соответствуют числу колесных пар; индекс «0» – индивидуальный привод от тягового электродвигателя к оси; знак «+» – тележки связаны между собой и тяговое усилие к поезду передается через их раму; знак «–» – тележки между собой не соединены и тяговое усилие к поезду передается через раму кузов. К основным обозначениям, характеризующим серии локомотивов или моторных вагонов, иногда добавляют буквенные индексы для указания дополнительных особенностей. Электровозы имеют буквенное обозначение ВЛ с цифрами (числами), например 10, 11, 23, 80, индексами в виде малых букв К, М, Р, С, У, Т и т. д. 17.Электрический подвижной состав. Электрический подвижной состав – это электровозы и электропоезда, используемые для пригородного движения. В зависимости от рода применяемого тока различают электровозы постоянного, переменного тока и двойного питания; так же различаются электропоезда. Энергию для передвижения поездов электровоз и электровагон получают через контактный провод, с которым соприкасается установленный на крыше электровоза (электровагона) токоприемник. Электрический подвижной состав состоит из механической части (кузова для размещения в нем электрической аппаратуры и другого оборудования); тележек, состоящих из рамы, колесных пар с буксами, рессорного подвешивания и тормозного оборудования, крепления тяговых двигателей; электрического оборудования (тяговых электродвигателей, вспомогательных электрических машин, аппаратуры для управления двигателями и вспомогательными машинами, а на электроподвижном составе переменного тока и двойного питания, кроме того, из трансформаторов и преобразователей тока). 18.Тепловозы. Тепловоз – автономный локомотив с энергетической установкой – дизельгенератором. Тепловоз состоит из следующих основных частей: первичного двигателя, системы передачи, кузова, экипажной части и вспомогательного оборудования. Первичным двигателем на тепловозе является дизель. Чтобы привести во вращение колесные пары тепловоза от вала дизеля, требуется специальная передача. Передача может быть электрической, механической или гидравлической. К вспомогательному оборудованию относятся топливная система, системы смазки и охлаждения и др. Экипажная часть состоит из следующих узлов: рамы тележки, колесных пар с буксами и рессорного подвешивания. В средней части главной рамы расположена дизель-генераторная установка, которая имеет поддизельную раму, служащая картером дизеля. Тепловозы по роду службы подразделяются на два принципиально различающихся класса: магистральные (поездные) и маневровые. Серии тепловозов с электрической передачей имеют буквенное обозначение ТЭ, а с гидравлической – ТГ. Буквенное обозначение серий тепловозов включает знак рода службы локомотива: П – пассажирский, М – маневровый. Сходны с тепловозами: Дизельным поездом называется постоянно сформированный состав с одним или двумя моторными вагонами и дизельной силовой установкой. Автомотриса представляет собой самодвижущийся вагон, предназначенный для пассажирских или почтовых перевозок. Мотовозом называется локомотив небольшой мощности, предназначенный для маневровой работы на железнодорожных станциях и подъездных путях промышленных предприятий. Газотурбовозом называется локомотив, у которого первичным двигателем является газовая турбина. 19.Локомотивное хозяйство. Локомотивное хозяйство обеспечивает перевозочную работу железных дорог тяговыми средствами и содержание этих средств в соответствии с техническими требованиями. В состав входят основные локомотивные депо, специализированные мастерские по ремонту отдельных узлов локомотивов, пункты технического обслуживания, экипировки локомотивов и смены бригад, базы запаса локомотивов. Локомотивные депо – это структурные единицы локомотивного хозяйства. Их сооружают на участковых, сортировочных и пассажирских станциях. Депо называется основным, если оно имеет приписной парк локомотивов для обслуживания грузовых или пассажирских поездов, производственные здания, мастерские и технические средства. По виду тяги различают тепловозные, электровозные, мотор-вагонные и смешанные депо. В пунктах оборота локомотивы находятся в ожидании поездов для обратного следования с ними. Пункты смены бригад предусматривают преимущественно на участковых станциях и размещают исходя из условия обеспечения установленной продолжительности работы бригад. Пункты экипировки располагают на территории депо. Пункты технического обслуживания локомотивов размещают как в локомотивных депо, так и в пунктах оборота. Все локомотивы, приписанные к дороге (депо) и числящиеся на ее балансе, образуют так называемый инвентарный парк, который подразделяется на эксплуатируемый и неэксплуатируемый. В состав эксплуатируемого парка входят локомотивы, находящиеся в работе, в ожидании работы. К неэксплуатируемому парку относятся локомотивы, находящиеся в ремонте и резерве управления дороги, в процессе пересылки в холодном состоянии и др. Для поддержания локомотивов в исправном состоянии на железных дорогах России организована система проведения технического обслуживания и текущего ремонта после определенного пробега или времени их работы. Для электровозов, тепловозов и моторвагонного подвижного состава установлено несколько видов планово-предупредительного технического обслуживания (ТО-1, -2, -3, -4 и -5), текущего ремонта (ТР-1, -2, -3 и ТРС – текущий ремонт среднего объема) и капитального ремонта (КР-1, -2). Цель проведения ТО– обеспечение работоспособности локомотивов в процессе эксплуатации. В ходе ТР проводят ревизию, замену или восстановление отдельных узлов и деталей, регулировку и испытания, гарантирующие работоспособность локомотива в межремонтный период. КР выполняют для восстановления эксплуатационных характеристик, замены или ремонта изношенных, или поврежденных агрегатов, узлов и деталей. 20.Классификация и основные типы вагонов. По назначению вагоны разделяются на две основные группы – пассажирские и грузовые. К первым относятся вагоны, предназначенные для перевозки пассажиров, вагоны-рестораны, почтовые, багажные и специального назначения (вагоны-лаборатории, служебные, санитарные и др.). Пассажирские вагоны бывают дальнего, межобластного и пригородного сообщения. Вагоны дальнего следования подразделяются на мягкие и жесткие, а по планировке – на купейные и некупейные. Грузовые вагоны различают по типам (крытый, платформа, полувагон, цистерна и др.), грузоподъемности, количеству осей. Грузоподъемностью вагона называется наибольшая масса груза (нетто), который может перевозиться в данном вагоне. Тарой вагона считается его общая масса в порожнем состоянии. Обе величины выражаются в тоннах и указываются на вагоне. Крытые вагоны предназначены для грузов, нуждающихся при перевозке в укрытии от атмосферных осадков (хлебные грузы, известь, цемент в пакетах, бумага, различные ценные грузы и др.). Платформы – вагоны без кузова, которые используются для перевозки контейнеров, длинномерных и тяжеловесных грузов. Полувагоны – открытые сверху вагоны, которые служат для перевозки главным образом навалочных грузов – угля, щебня, песка, руды, кокса и др., а также таких грузов, как лес, трубы, балки. Цистерны. могут быть разделены на две группы: – общего назначения – для перевозки нефтепродуктов широкой номенклатуры, причем они подразделяются на цистерны для перевозки светлых (бензин, лигроин и т. п.) и темных (нефть, минеральные масла и т. п.) нефтепродуктов; – специальные – для перевозки определенных видов груза (пищевые продукты, сжиженные газы и др.) Бывают рамные и безрамные, у которых эти нагрузки воспринимаются котлом. Изотермические вагоны предназначены для перевозки скоропортящихся продуктов (мясо, рыба, масло, фрукты и др.). К изотермическим вагонам относятся также вагоны-рефрижераторы. Хоппер (открытые и закрытые) имеют специальную конструкцию, обеспечивающую разгрузку перевозимого продукта (минеральные удобрения, зерно, цемент, сыпучие строительные грузы и др.) «самотеком» через люки в полу; Думпкар – вагон-самосвал, предназначен для перевозки сыпучих грузов – угля, руды, щебня, вскрышных пород и др.; Транспортеры предназначены для перевозки громоздких и тяжеловесных грузов (машины и химическое оборудование). Транспортеры – это многоосные платформы Основные элементы вагонов: ходовые части; рама вагона; кузов; ударно-тяговые приборы; тормозное оборудование. ФИЗИКА 9. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных проводников с током. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. Сила Лоренца. Закон Ампера — закон взаимодействия постоянных токов. Установлен Андре Мари Ампером в 1820. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с постоянными токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположном — отталкиваются. Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током. Модуль силы Ампера можно найти по формуле:  , где α — угол между векторами магнитной индукции и тока, I-сила тока, B-вектор магнитной индукции, l-длина. Сила dF максимальна когда ( )Направление силы Ампера можно определить по правилу левой руки: если ладонь левой руки развернуть так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90гр. большой палец покажет направление силы Ампера. Благодаря наличию заряда, частица испытывает действие сил со стороны электрического и магнитного полей. Таким образом, заряд и масса определяют вектор ускорения частицы, приобретаемого в заданных электрическом и магнитном полях, т.е. характер её движения. На движущиеся заряженные частицы могут действовать электрическое и магнитное поля. В общем случае при наличии и электрического и магнитного полей результирующая сила, действующая на частицу, определяется по принципу суперпозиции полей  , где  - результирующая сила, сила Лоренца,  - заряд частицы;  - напряжённость электрического поля;  - скорость частицы;  - индукция магнитного поля.В магнитном поле сила Лоренца будет иметь только одну магнитную составляющую  [ ], которая всегда перпендикулярна траектории движения и поэтому работы не совершает, а только искривляет траекторию, не изменяя величину скорости. Такого рода силы называются гироскопическими. Движение частицы со скоростью  , параллельной вектору магнитной индукции. В этом случае  , и частица движется вдоль силовой линии магнитного поля. Движении со скоростью  сила Лоренца не изменяется по величине и создает нормальное ускорение  в плоскости, перпендикулярной вектору  . Поэтому траектория такого движения представляет собой окружность. Под углом- по винтовой линии. Сила, действующая на заряженную частицу со стороны магнитного поля, работы не совершает. Выражение для силы, с которой магнитное поле действует на движущийся заряд, в 1895 г. впервые получил голландский физик Хендрик Антон Лоренц. В его честь эта сила называется силой Лоренца: Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки: левую руку расположить так, вектор индукции входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали направление движения положительно заряженной частицы, то отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы Лоренца. Для отрицательно заряженной частицы (например, для электрона) направление силы будет противоположным. Действие силы Лоренца применяется: смещение электронного луча, который «рисует» изображение на экране вакуумного кинескопа телевизора или дисплея компьютера; циклические ускорители заряженных частиц; магнито-гидродипамические генераторы. 10. Циркуляция вектора магнитной индукции. Закон полного тока и его применение. Согласно теореме о циркуляции, циркуляция вектора → B B→ магнитного поля постоянных токов по любому из контуров L L все время определяется, как произведение магнитной постоянной μ 0 μ0 на сумму всех токов:  Циркуляцией вектора B→B→ является сумма произведений BlBl и △l△l, которая взята по целому контуру L: B→=∑(L)Bl△l. Принцип суперпозиции: если магнитное поле работает за счет нескольких проводников с током, тогда индукция результативного поля – это совокупность индукций полей, которые создаются каждым проводником по отдельности. Закон Био-Савара определил вклад Δ → B ∆B→ в магнитную индукцию → B B→ результативного магнитного поля, образуемый маленьким участком Δ l Δl проводника с током I  , r – это расстояние от заданного участка Δ l до точки наблюдения,α – это угол между направлением на точку наблюдения и направлением тока на заданном участке, μ0 – это магнитная постоянная. Циркуляция вектора В поля прямолинейного тока в вакууме одинакова вдоль всех линий магнитной индукции и равна произведению магнитной постоянной на силу тока.Полным током называется алгебраическая сумма токов, пронизывающих поверхность, ограниченную замкнутым контуром. Положительными считаются токи, направления которых совпадают с поступательным движением буравчика, рукоятка которого вращается по обходу контура. Закон полного тока (первая формулировка): магнитодвижущая сила вдоль контура равна полному току, который проходит сквозь поверхность, ограниченную данным контуром: F = SI Закон полного тока (вторая формулировка): циркуляция вектора напряженности магнитного поля по замкнутому контуру равна полному току, пронизывающему поверхность, ограниченную этим контуром: SI = ò Нldl Он применяется для расчёта магнитных цепей. Расчёт электродвигателей, использующих постоянный ток. Вычисление параметров катушек с тороидальными сердечниками, определение характеристик аналоговых измерительных приборов, расчёт электромагнитов, которые применяются в различных системах для механического воздействий, расчёт электрических реле. 11. Теорема Остроградского-Гаусса для магнитного поля. Магнитный поток. Магнитный поток ( Φ ) Φ через площадку S S (поток вектора магнитной индукции) – это скалярная величина:  с углом между n и B, обозначаемым α α, n является нормалью к площадке S. Измеряется в Веберах (Вб).Поток магнитной индукции по формуле принимает положительные и отрицательные значения. Его знак зависит от выбора положительного направления нормали к площадке S S. Зачастую положительное направление нормали связано с направлением обхода контура током. За такое направление берут поступательное перемещение правого винта во время его вращения по току. Зависит от магнитной индукции, площади контура и ориентации относительно линии индукции магнитного поля. Элементарная работа ( δA ) δA, совершаемая силами магнитного поля, выражается через элементарное изменение потока вектора магнитной индукции (dΦ): δA =IdΦ Если проводник с током совершает конечное перемещение, сила тока постоянна, то работа сил поля равняется: A = I(Φ2 − Φ1)с Φ1, обозначаемым потоком через контур в начале перемещения, Φ2 является потоком через контур в конце перемещения. Теорема Гаусса: Значение суммарного магнитного потока через замкнутую поверхность S равняется нулю ∮BdS=0. Выражение ∮BdS=0 является справедливым для любых магнитных полей Источник магнитного поля – это не магнитные заряды, а электрические токи. Данное выражение является справедливым для любых магнитных полей. Данное уравнение считается аналогом теоремы Остроградского-Гаусса в электростатике в вакууме: ∮EdS=q/ε0. магнитного аналога электрического заряда не существует. Нет зарядов, из которых выходят линии вектора магнитной индукции В. 12. Магнитные свойства вещества. Намагниченность. Магнитные моменты атомов. Типы магнетиков. Ферромагнетизм. Относительная магнитная проницаемость. Магнитными материалами, или магнетиками, называются вещества, обладающие магнитными свойствами. Под такими свойствами понимается способность вещества приобретать дополнительный магнитный момент, или намагничиваться, при воздействии внешнего магнитного поля. Электрон, вращающийся по замкнутой орбите, представляет собой ток, направление которого противоположно движению электрона. Тогда это движение создает магнитное поле, магнитный момент которого pm = IS направлен по правилу правой руки перпендикулярно плоскости орбиты. Кроме того, независимо от орбитального движения, электроны обладают собственным магнитным моментом (спином). Таким образом, магнетизм атомов обусловлен двумя причинами: движением электронов по орбитам и собственным магнитным моментом. Полный магнитный момент атома складывается из орбитальных и спиновых магнитных моментов всех его электронов. Виды магнетиков: Диамагнетики- вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении, противоположном направлению вектора магнитной индукции поля. К диамагнетикам относятся вещества, магнитные моменты атомов, молекул или ионов которых в отсутствие внешнего магнитного поля равны нулю. Диамагнетиками являются инертные газы, молекулярный водород и азот, цинк, медь, золото, висмут, парафин и многие другие органические и неорганические соединения. В случае отсутствия магнитного поля диамагнетик немагнитен. Диамагнетизм свойственен всем веществам. Магнитная проницаемость у диамагнетиков µ < 1. В магнитном поле диамагнетики располагаются перпендикулярно силовым линиям внешнего магнитного поля. Парамагнетики – вещества, намагничивающиеся во внешнем магнитном поле по направлению поля. Алюминий, воздух, Платина, Кислород. Атомы (молекулы) парамагнетиков всегда обладают магнитным моментом. Парамагнитные вещества магнитными свойствами не обладают. Таким образом, парамагнетик намагничивается, создавая собственное магнитное поле, совпадающее по направлению с внешним полем и усиливающее его. При ослаблении внешнего магнитного поля до нуля ориентация магнитных моментов вследствие теплового движения нарушается и парамагнетик размагничивается. Магнитная проницаемость парамагнетиков (μ > 1) Во внешнем магнитном поле парамагнетики располагаются вдоль силовых линий. Ферромагнетиками называются твердые вещества, обладающие самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий – магнитного поля, деформации, изменения температуры. Внутреннее магнитное поле в них может в сотни и тысячи раз превосходить внешнее поле. Ферромагнитные материалы в большой или меньшей степени обладают магнитной анизотропией, т.е. свойством намагничиваться с различной степенью трудности в различных направлениях. Магнитные свойства ферромагнитных материалов сохраняются до тех пор, пока их температура не достигнет значения, называемого точкой Кюри. При температурах выше точки Кюри ферромагнетик ведет себя во внешнем магнитном поле как парамагнитное вещество. Он не только теряет свои ферромагнитные свойства, но у него изменяется теплоемкость, электропроводимость и некоторые другие физические характеристики. Из жестких ферромагнетиков (сталь и ее сплавы) делают постоянные магниты. Точка Кюри для различных материалов различна:
Намагниченность ферромагнитного вещества представляет собой сложную функцию, которую можно с наибольшей точностью описать при помощи петли гистерезиса.   Намагниченность является векторной величиной; в изотропных телах она направлена либо параллельно, либо антипараллельно напряженности магнитного поля H. В системе СИ намагниченность выражается в единицах напряженности магнитного поля (А/м). При отсутствии внешнего магнитного поля или какой-либо иной силы намагниченность вещества равна нулю. При наличии внешнего магнитного поля намагниченность зависит от напряженности этого поля. У диамагнитных веществ намагниченность имеет отрицательное значение, у других веществ она положительна. У диамагнитных и парамагнитных веществ намагниченность пропорциональна приложенной намагничивающей силе. J=M/V, где V-объем, М-магнитный момент. Намагниченность связана с напряженностью магнитного поля соотношением:
где χ – безразмерная величина, характеризующая способность данного вещества намагничиваться в магнитном поле и называемая магнитной восприимчивостью. Магнитная восприимчивость численно равна намагниченности при единичной напряженности поля. Намагниченное тело, находящееся во внешнем поле, создает собственное магнитное поле, которое в изотропных материалах направлено параллельно или антипараллельно внешнему полю. Поэтому суммарная магнитная индукция в веществе определяется алгебраической суммой индукции внешнего В0 и собственного Bi полей:
где  – магнитная постоянная в системе СИ; – относительная магнитная проницаемость, показывающая, во сколько раз магнитная индукция В поля в данной среде больше, чем магнитная индукция B0 в вакууме;μа – абсолютная магнитная проницаемость вещества. В отличие от диэлектрической проницаемости вещества, которая всегда больше единицы, магнитная проницаемость может быть, как больше, так и меньше единицы. Различают диамагнетики (μ < 1), парамагнетики (μ > 1) и ферромагнетики (μ >> 1). Относительная магнитная проницаемость вакуума равна единице. Относительную магнитную проницаемость любого вещества можно найти  |
