МАГНІТНА НЕСПРОМОЖНІСТЬ: ОДИНИЦІ, ФОРМУЛИ, ОБЧИСЛЕННЯ, ПРИКЛАДИ - ФІЗИЧНІ - 2025

Магнітний опір або магнітне опір опозиції засіб являє проходження магнітного потоку: більше небажання більш важко встановити магнітний потік. У магнітному ланцюзі небажання відіграє таку ж роль, як електричний опір в електричному ланцюзі.

Котушка, що здійснюється електричним струмом, є прикладом дуже простого магнітного кола. Завдяки струму утворюється магнітний потік, який залежить від геометричного розташування котушки, а також від інтенсивності струму, що протікає через неї.

Малюнок 1. Магнітне небажання - це характеристика магнітних схем, як трансформатор. Джерело: Pixabay.

Формули та одиниці

Позначивши магнітний потік як Φ _м , маємо:

Де:

-N - кількість витків котушки.

-Інтенсивність струму - це i.

-ℓ _c являє собою довжину ланцюга.

- A _c - площа поперечного перерізу.

-μ - проникність середовища.

Коефіцієнт в знаменнику, що поєднує геометрію плюс вплив середовища, полягає саме в магнітному небажанні ланцюга, скалярну величину якого позначають літерою ℜ, щоб відрізнити його від електричного опору. Так:

У Міжнародній системі одиниць (СІ) measured вимірюється як обернена генрі (помножена на кількість витків N). У свою чергу, Генрі - це одиниця магнітної індуктивності, еквівалентна 1 тесла (Т) х квадратний метр / ампер. Таким чином:

1 Н ^-1 = 1 А / Тм ²

Оскільки 1 Tm ² = 1 weber (Wb), небажання також виражається в A / Wb (ампер / weber або частіше ампер-поворот / weber).

Як обчислюється магнітна небажання?

Оскільки магнітне небажання відіграє таку ж роль, як електричний опір у магнітопроводі, то для цих ланцюгів аналогію можна продовжити аналогією закону Ома V = IR.

Хоча він не циркулює належним чином, магнітний потік takes _m займає місце струму, тоді як замість напруги V визначається магнітна напруга або магнітомобільна сила, аналогічна електрорушійній силі або ЕРС в електричних колах.

Магнітомотивна сила відповідає за підтримку магнітного потоку. Він скорочено fmm і позначається як ℱ. З ним ми нарешті отримаємо рівняння, яке пов'язує три величини:

І порівнюючи з рівнянням Φ _m = Ni / (ℓ _c / μA _c ), робимо висновок, що:

Таким чином, небажання можна обчислити, знаючи геометрію ланцюга і проникність середовища, а також знаючи магнітний потік і магнітне напруження, завдяки цьому останньому рівнянню, званому законом Хопкинсона.

Різниця з електричним опором

Рівняння магнітного небажання ℜ = ℓ _c / мкА _c аналогічно R = L / σA для електричного опору. В останньому σ являє собою електропровідність матеріалу, L - довжина дроту і A - площа її перерізу.

Ці три величини: σ, L і A є постійними. Однак проникність середовища μ, як правило, не є постійною, так що магнітне небажання ланцюга також не є постійним, на відміну від його електричного моделювання.

Якщо є зміна середовища, наприклад, при переході з повітря на залізо або навпаки, відбувається зміна проникності з наслідком цього коливання небажаності. А також магнітні матеріали проходять через цикли гістерезису.

Це означає, що застосування зовнішнього поля змушує матеріал зберігати частину магнетизму навіть після видалення поля.

З цієї причини кожен раз, коли обчислюється магнітне небажання, необхідно ретельно вказувати, де знаходиться матеріал у циклі, і таким чином знати його намагніченість.

Приклади

Хоча небажання сильно залежить від геометрії ланцюга, воно також залежить від проникності середовища. Чим вище це значення, тим менше небажання; такий випадок феромагнітних матеріалів. Повітря, з іншого боку, має низьку проникність, тому його магнітна небажаність вище.

Соленоїди

Соленоїд - це обмотка довжиною ℓ, виконана з N витків, через які пропускається електричний струм I. Витки, як правило, обмотуються круговим способом.

Всередині нього утворюється інтенсивне і рівномірне магнітне поле, тоді як поза полем стає приблизно нульовим.

Малюнок 2. Магнітне поле всередині соленоїда. Джерело: Wikimedia Commons. Раджив1840478.

Якщо обмотці надається кругла форма, вона має торус. Всередині може бути повітря, але якщо помістити залізну серцевину, магнітний потік набагато вище, завдяки високій проникності цього мінералу.

Котушка намотана на прямокутну залізну серцевину

Магнітний ланцюг можна побудувати намотуванням котушки на прямокутну залізну серцевину. Таким чином, коли через дріт пропускається струм, можна встановити інтенсивний потік поля, обмежений всередині залізного ядра, як показано на малюнку 3.

Небажання залежить від довжини ланцюга та площі поперечного перерізу, зазначеної на рисунку. Показана схема є однорідною, оскільки серцевина виготовлена ​​з одного матеріалу, а перетин залишається рівномірним.

Малюнок 3. Простий магнітний ланцюг, що складається з котушки, накрученої на залізну серцевину прямокутної форми. Джерело лівої фігури: Wikimedia Commons. Часто

Розв’язані вправи

- Вправа 1

Знайдіть магнітне небажання прямолінійного соленоїда з 2000 витками, знаючи, що при протіканні через нього струму 5 А утворюється магнітний потік у 8 мВт.

Рішення

Для обчислення магнітної напруги використовується рівняння ℱ = Ni, оскільки наявна інтенсивність струму та кількість витків у котушці. Він просто розмножується:

Тоді використовується ℱ = Φ _m . ℜ, піклуючись про вираження магнітного потоку у Вебер (префікс "m" означає "milli", тому він помножується на 10 ^-3 :

Тепер небажання знімається, а значення підміняються:

- Вправа 2

Обчисліть магнітне небажання ланцюга, зображеного на рисунку, із розмірними розмірами, які є в сантиметрах. Проникність серцевини становить μ = 0,005655 Т · м / А, а площа поперечного перерізу - постійна, 25 см ² .

Малюнок 4. Магнітна схема прикладу 2. Джерело: Ф. Сапата.

Рішення

Ми застосуємо формулу:

Прохідність і площа поперечного перерізу доступні як дані у виписці. Залишилося знайти довжину контуру, яка є периметром червоного прямокутника на рисунку.

Для цього довжину горизонтальної сторони усереднюють, додаючи більшу довжину і коротшу довжину: (55 +25 см) / 2 = 40 див. Потім поступайте так само для вертикальної сторони: (60 +30 см) / 2 = 45 див.

Нарешті додаються середні довжини чотирьох сторін:

Відніміть значення, що замінюють, у формулу небажання, не попередньо висловивши довжину та площу перерізу - наведені у виписці - в одиницях СІ:

Список літератури

1. Алеман, М. Феромагнітне ядро. Відновлено з: youtube.com.
2. Магнітний контур і небажання. Відновлено з: mse.ndhu.edu.tw.
3. Шпінадель, Е. 1982. Електричні та магнітні схеми. Нова бібліотека
4. Вікіпедія. Магнітомобільна сила. Відновлено з: es.wikipedia.org.
5. Вікіпедія. Магнітна неспроможність. Відновлено з: es.wikipedia.org.