Ohms lov for en magnetisk krets

Hvis det ikke var noen magnetiske flukser, er det usannsynlig at moderne elektroteknikk ville eksistere. Driften av generatorer og elektriske motorer, elektromagneter og transformatorer, måleinstrumenter og Hall-sensorer er basert på bruken av magnetfeltet og egenskapene til den magnetiske fluksen.

For å konsentrere og styrke den magnetiske fluksen tyr de til bruk av ferromagnetiske materialer. Ferromagnetiske materialer produseres magnetiske kjerner – kropper med de nødvendige former og størrelser, kjerner for å lede magnetiske flukser av en eller annen størrelse i ønsket retning. Slike legemer, innenfor hvilke lukkede linjer med magnetisk induksjon passerer, kalles magnetiske kretser.

De kjente egenskapene til magnetfeltet gjør det mulig å beregne de magnetiske fluksene i ulike magnetiske kretsløp. Men for praktisk arbeid er det mye mer praktisk å ty til generelle konsekvenser og lover for magnetiske kretser avledet fra lovene til magnetfeltet, i stedet for å bruke disse lovene direkte hver gang. Å bruke visse regler på magnetiske kretser er mer praktisk for å løse typiske praktiske problemer.

Tenk for eksempel på en enkel magnetisk krets som består av et uforgrenet åk med tverrsnitt S, som igjen er laget av et materiale med permeabilitet mu… Åket har et ikke-magnetisk gap med samme område S, for eksempel luft, og den magnetiske permeabiliteten i gapet — mu1 — er forskjellig fra åkets magnetiske permeabilitet. Her kan du se på middelinduksjonslinjen og bruke teoremet for magnetisk spenning på den:

Siden linjene for magnetisk induksjon er kontinuerlige gjennom hele kretsen, er størrelsen på den magnetiske fluksen i både åket og gapet den samme. Nå bruker vi formlene for magnetisk induksjon B og for at den magnetiske fluksen F skal uttrykke styrken H til det magnetiske feltet i form av den magnetiske fluksen F.

Det neste trinnet er å erstatte de resulterende uttrykkene i formelen ovenfor for magnetisk fluksteoremet:

Vi fikk en formel veldig lik den som er kjent innen elektroteknikk Ohms lov for en del av en lukket krets, og rollen til EMF her spilles av mengden iN, kalt den magnetomotoriske kraften (eller MDF) i analogi med den elektromotoriske kraften. I SI-systemet måles magnetomotorisk kraft i ampere.

Summen i nevneren er ikke annet enn en analogi av den totale elektriske motstanden for en elektrisk krets, og for en magnetisk krets kalles den tilsvarende den totale magnetiske motstanden. Begrepene i nevneren er de magnetiske motstandene til individuelle seksjoner av den magnetiske kretsen.

Magnetiske motstander avhenger av lengden på den magnetiske kretsen, dens tverrsnittsareal og den magnetiske permeabiliteten (lik elektrisk ledningsevne for den vanlige Ohms lov).Som et resultat kan du skrive formelen til Ohms lov, bare for en magnetisk krets:

Det vil si at formuleringen av Ohms lov i forhold til en magnetisk krets høres slik ut: «i en magnetisk krets uten forgrening er den magnetiske fluksen lik kvotienten av delingen av MDS med den totale magnetiske motstanden til kretsen.»

Det er åpenbart fra formlene at den magnetiske motstanden i NE måles i weber ampere, og den totale magnetiske motstanden til en magnetisk krets er numerisk lik summen av de magnetiske motstandene til delene av den magnetiske kretsen.

Situasjonen som er beskrevet er gyldig for en uforgrenet magnetisk krets som inkluderer et hvilket som helst antall deler, forutsatt at den magnetiske fluksen suksessivt trenger gjennom alle disse delene. Hvis de magnetiske kjernene er koblet i serie, blir den totale magnetiske motstanden funnet ved å legge til de magnetiske motstandene til delene.

Tenk nå på et eksperiment som demonstrerer effekten av reluktansen til deler av en krets på den totale reluktansen til en krets En U-formet magnetisk krets magnetiseres av spole 1, som mates (vekselstrøm) gjennom et amperemeter og en reostat. En EMF induseres i sekundærviklingen 2, og avlesningene til voltmeteret som er koblet til viklingen, er som kjent proporsjonale med den magnetiske fluksen i magnetkretsen.

Hvis du nå holder strømmen i primærviklingen uendret ved å regulere den med en reostat, og samtidig presser jernplaten mot magnetkretsen over, etter at den totale magnetiske motstanden til kretsen vil være sterkt redusert, vil avlesningen av voltmeter vil øke tilsvarende.

Selvfølgelig er begrepene ovenfor, som "magnetoresistance" og "magnetomotive force", formelle konsepter, siden ingenting i den magnetiske fluksen beveger seg, det er ingen bevegelige partikler, det er bare en visuell representasjon (som en væskestrømmodell) av en klarere forståelse av lovene...

Den fysiske betydningen av eksperimentet ovenfor og andre lignende eksperimenter er å forstå hvordan innføringen av ikke-magnetiske gap og magnetiske materialer i den magnetiske kretsen påvirker den magnetiske fluksen i den magnetiske kretsen.

Ved å introdusere for eksempel en magnet i en magnetisk krets, legger vi til ytterligere molekylære strømmer til kroppene som allerede finnes i kretsen, som introduserer ytterligere magnetiske flukser. Formelle konsepter som «magnetisk motstand» og «magnetomotorisk kraft» viser seg å være veldig praktiske når man skal løse et praktisk problem, og det er derfor de brukes med hell i elektroteknikk.