MÁGNESES VONAKODÁS: MÉRTÉKEGYSÉGEK, KÉPLETEK, SZÁMÍTÁS, PÉLDÁK - FIZIKAI - 2026

A mágneses vonakodás vagy a mágneses ellenállás ellentétes eszköz: a mágneses fluxus áthaladása jelenik meg: a nagyobb relativitást nehezebb meghatározni a mágneses fluxust. A mágneses áramkörben a viszkozitás ugyanolyan szerepet játszik, mint az elektromos áramkör elektromos ellenállása.

Egy elektromos áram által szállított tekercs egy nagyon egyszerű mágneses áramkör példája. Az áramnak köszönhetően egy mágneses fluxus jön létre, amely függ a tekercs geometriai elrendezésétől és az ezen átfolyó áram intenzitásától is.

1. ábra: A mágneses vonakodás a mágneses áramkörök jellemzője, mint például a transzformátor. Forrás: Pixabay.

Képletek és egységek

A mágneses fluxust as _m- ként jelölve:

Ahol:

-N a tekercs fordulatainak száma.

-Az áram intenzitása i.

-ℓ _c jelzi az áramkör hosszát.

- A _c a keresztmetszeti terület.

-μ a közeg permeabilitása.

A nevező tényezője, amely egyesíti a geometria és a közeg hatását, pontosan az áramkör mágneses vonakodása, egy skaláris mennyiség, amelyet ℜ betű jelöl, hogy megkülönböztesse az elektromos ellenállástól. Így:

A Nemzetközi Egységrendszerben (SI) ℜ a henry inverzének mértéke (szorozva az N fordulatok számával). A Henry viszont a mágneses induktivitás mértékegysége, egyenlő 1 tesla (T) x négyzetméter / amperrel. Így:

1 H ^-1 = 1 A / Tm ²

Mivel 1 Tm ² = 1 weber (Wb), a vonakodást A / Wb-ben is kifejezik (amper / weber vagy gyakrabban amper-turn / weber).

Hogyan számítják ki a mágneses vonakodást?

Mivel a mágneses vonakodás ugyanolyan szerepet játszik, mint a mágneses áramkör elektromos ellenállása, ezeknek az áramköröknek az analógiáját az Ohm-törvény V = IR ekvivalensével meghosszabbíthatjuk.

Bár ez nem kering megfelelően, a mágneses fluxus Φ _m helyét veszi át a jelenlegi, míg helyett feszültség V, a mágneses feszültség vagy mágnes-erő határozza, amely analóg a elektromotoros erő vagy EMF elektromos áramkörbe.

A mágneses erő felelős a mágneses fluxus fenntartásáért. Ez röviden fmm, és ℱ-vel jelölve. Ezzel végül megkapjuk az egyenletet, amely összekapcsolja a három mennyiséget:

És összehasonlítva az Φ _m = Ni / (ℓ _c / μA _c) egyenlettel, a következtetés az, hogy:

Ilyen módon kiszámolható a vonakodás az áramkör geometriájának és a közeg permeabilitásának ismeretében, vagy a mágneses fluxus és a mágneses feszültség ismeretében, ennek az utolsó egyenletnek köszönhetően, amelyet Hopkinson törvénynek hívnak.

Az elektromos ellenállás különbsége

A mágneses relativitás ℜ = magnetic _c / μA _c egyenlete hasonló az R = L / σA elektromos ellenállás esetén. Az utóbbiban σ jelöli az anyag vezetőképességét, L a huzal hossza és A a keresztmetszetének területe.

Ez a három mennyiség: σ, L és A állandó. A μ közeg permeabilitása azonban általában nem állandó, tehát az áramkör mágneses vonakodása sem állandó, ellentétben annak elektromos hasonlóságával.

Ha változás történik a közegben, például amikor levegőből vasra fordul, vagy fordítva, akkor megváltozik a permeabilitás, és ennek következtében változik a vonakodás. És a mágneses anyagok is hiszterézis cikluson mennek keresztül.

Ez azt jelenti, hogy egy külső mező alkalmazása miatt az anyag megtartja a mágnesesség részét, még a mező eltávolítása után is.

Ezért minden alkalommal, amikor kiszámolják a mágneses relativitást, gondosan meg kell határozni, hol van az anyag a ciklusban, és így meg kell ismerni annak mágneseződését.

Példák

Bár a vonakodás nagymértékben függ az áramkör geometriájától, ez a közeg permeabilitásától is függ. Minél nagyobb ez az érték, annál alacsonyabb a vonakodás; ilyen a ferromágneses anyagok esetében. A levegő viszont alacsony áteresztőképességgel rendelkezik, ezért a mágneses ellenállása nagyobb.

Solenoids

A mágnesszelep egy N hosszúságú, N fordulattal készített tekercs, amelyen áthaladnak egy I elektromos áramot. A fordulatokat általában kör alakban tekercselik.

Ezen belül intenzív és egyenletes mágneses mező jön létre, míg a mezőn kívül hozzávetőlegesen nulla lesz.

2. ábra: Mágneses mező a mágnesszelepen belül. Forrás: Wikimedia Commons. Rajiv1840478.

Ha a tekercs kör alakú, toruszos. Lehet, hogy benne van levegő, de ha vasmagot helyeznek el, a mágneses fluxus sokkal nagyobb, köszönhetően ennek az ásványnak.

Tekercs tekercselt egy téglalap alakú vasmagon

A mágneses áramkört úgy lehet megépíteni, hogy a tekercset egy téglalap alakú vasmagra tekercseljük. Ilyen módon, amikor egy áram áthalad a vezetéken, lehetséges egy intenzív mezőfolyás létrehozása, amely a vasmagban van, a 3. ábra szerint.

A vonakodás függ az áramkör hosszától és az ábrán feltüntetett keresztmetszeti területtől. A bemutatott áramkör homogén, mivel a mag egyetlen anyagból készül, és a keresztmetszete egyenletes.

3. ábra: Egy egyszerű mágneses áramkör, amely egy téglalap alakú vasmagon tekercselt tekercsből áll. A bal oldali ábra forrása: Wikimedia Commons. Gyakran

Megoldott gyakorlatok

- 1. Feladat

Keresse meg a 2000 fordulattal egyenes vonalú mágnesszelep mágneses vonakodását, tudva, hogy amikor 5 A áram áramlik rajta, 8 mWb mágneses fluxus jön létre.

Megoldás

A ℱ = Ni egyenlet szolgál a mágneses feszültség kiszámításához, mivel rendelkezésre állnak az áram intenzitása és a tekercsben lévő fordulatok száma. Csak megsokszorozódik:

Ezután of = Φ _m értéket használunk. ℜ, ügyelve arra, hogy a mágneses fluxust weberben fejezzék ki (az "m" előtag "milli" -t jelent, tehát megszorozzuk 10 ^-3-tal:

Most a vonakodás megszűnik, és az értékek helyébe lépnek:

- 2. gyakorlat

Számítsa ki az ábrán látható áramkör mágneses vonakodását centiméterben megadott méretekkel. A mag permeabilitása μ = 0,005655 T · m / A, és a keresztmetszeti területe állandó, 25 cm ².

4. ábra. A 2. példa mágneses áramköre. Forrás: F. Zapata.

Megoldás

A következő képletet fogjuk alkalmazni:

A permeabilitás és a keresztmetszeti terület adatokként szerepel a nyilatkozatban. Meg kell találni az áramkör hosszát, amely az ábrán látható piros téglalap kerülete.

Ehhez a vízszintes oldal hosszát átlagolják, nagyobb hosszúsággal és rövidebb hosszúsággal kiegészítve: (55 +25 cm) / 2 = 40 cm. Ezután ugyanúgy járjon el a függőleges oldalon: (60 +30 cm) / 2 = 45 cm.

Végül hozzáadjuk a négy oldal átlagos hosszát:

Kivonjuk a helyettesítő értékeket a relativitási képletben anélkül, hogy előbb a keresztmetszet hosszát és területét - a nyilatkozatban megadva - SI mértékegységben fejezzük ki:

Irodalom

1. Alemán, M. Ferromágneses mag. Helyreállítva: youtube.com.
2. Mágneses áramkör és vonakodás. Helyreállítva: mse.ndhu.edu.tw.
3. Spinadel, E. 1982. Elektromos és mágneses áramkörök. Új könyvtár.
4. Wikipedia. Mágneses erő. Helyreállítva: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Mágneses vonakodás. Helyreállítva: es.wikipedia.org.