MAGNETSKA NEVOLJKOST: JEDINICE, FORMULE, PRORAČUN, PRIMJERI - FIZIČKA - 2024

Magnetski nevoljkost ili magnetski otpor oporbenih sredstvo predstavlja prolaz magnetskog toka: značajna suzdržanost teže utvrditi magnetskog toka. U magnetskom krugu nevoljkost ima istu ulogu kao električni otpor u električnom krugu.

Zavojnica koju prenosi električna struja primjer je vrlo jednostavnog magnetskog kruga. Zahvaljujući struji stvara se magnetski tok koji ovisi o geometrijskom rasporedu zavojnice, kao i o intenzitetu struje koja teče kroz nju.

Slika 1. Magnetska nevoljnost je svojstvo magnetskih krugova poput transformatora. Izvor: Pixabay.

Formule i jedinice

Označava magnetskog toka kao f _m, imamo:

Gdje:

-N je broj okreta zavojnice.

-Intenzitet struje je i.

-ℓ _c predstavlja duljinu kruga.

- A _c je područje poprečnog presjeka.

-μ je propusnost medija.

Faktor u nazivniku koji kombinira geometriju i utjecaj medija je upravo magnetska nevoljkost kruga, skalarna količina koja je označena slovom ℜ, da bi se razlikovala od električnog otpora. Tako:

U Međunarodnom sustavu jedinica (SI) measured mjeri se kao inverzni henry (pomnožen s brojem zavoja N). Zauzvrat, Henry je jedinica za magnetsku induktivitet, ekvivalentna 1 tesla (T) x kvadratnom metru / amperu. Tako:

1H ^-1 -1 A / Tm ²

Budući da je 1 Tm ² = 1 weber (Wb), nevoljnost se izražava i u A / Wb (amper / weber ili češće ampere-turn / weber).

Kako se izračunava magnetska nevoljnost?

Budući da magnetska odbojnost ima istu ulogu kao električni otpor u magnetskom krugu, moguće je analogiju proširiti ekvivalentom Ohmovog zakona V = IR za ove krugove.

Iako ne cirkulira ispravno, magnetski tok takes _m zauzima mjesto struje, dok je umjesto napona V definiran magnetski napon ili magnetomotivna sila, analogno elektromotornoj sili ili emfru u električnim krugovima.

Magnetomotivna sila odgovorna je za održavanje magnetskog toka. Skraćeno je fmm i označeno je kao ℱ. S njom napokon imamo jednadžbu koja povezuje tri količine:

A uspoređujući s jednadžbom Φ _m = Ni / (ℓ _c / µA _c), zaključuje se da:

Na taj se način nevoljkost može izračunati poznavajući geometriju kruga i propusnost medija ili također poznavajući magnetski tok i magnetsku napetost, zahvaljujući posljednjoj jednadžbi koja se naziva Hopkinsonov zakon.

Razlika u električnom otporu

Jednadžba za magnetsku nevoljnost ℜ = ℓ _c / μA _c slična je R = L / σA za električni otpor. U potonjem, σ predstavlja vodljivost materijala, L je duljina žice, a A područje njegovog presjeka.

Ove tri količine: σ, L i A su konstantne. Međutim, općenito propusnost medija µ nije konstantna, tako da ni magnetska nevoljkost nekog kruga nije konstantna, za razliku od električne električne simile.

Ako dođe do promjene u mediju, na primjer kod prelaska iz zraka u željezo ili obrnuto, dolazi do promjene propusnosti s posljedičnom promjenom nevoljkosti. A također i magnetski materijali prolaze kroz cikluse histereze.

To znači da primjena vanjskog polja uzrokuje da materijal zadrži dio magnetizma, čak i nakon uklanjanja polja.

Iz tog razloga, svaki put kad se izračuna magnetska odbojnost, potrebno je pažljivo odrediti gdje se materijal nalazi u ciklusu i na taj način znati njegovu magnetizaciju.

Primjeri

Iako je nevoljkost visoko ovisna o geometriji kruga, ona također ovisi o propusnosti medija. Što je ta vrijednost veća, to je manje odbojnosti; takav je slučaj s feromagnetskim materijalima. Zrak, s druge strane, ima malu propusnost, stoga je veća magnetska nevoljnost.

zavojnice

Solenoid je namota duljine ℓ izveden s N okretaja kroz koja prolazi električna struja I. Okretanja su obično namotana kružno.

Unutar nje se stvara intenzivno i jednoliko magnetsko polje, dok izvan polja postaje približno nula.

Slika 2. Magnetsko polje unutar solenoida. Izvor: Wikimedia Commons. Rajiv1840478.

Ako se namatanju daje kružni oblik, ima torus. Unutar može biti zraka, ali ako se postavi željezna jezgra, magnetski tok je mnogo veći, zahvaljujući visokoj propusnosti ovog minerala.

Zavojnica je namotana na pravokutnu željeznu jezgru

Magnetski krug može se izgraditi namotavanjem zavojnice na pravokutnu željeznu jezgru. Na ovaj način, kada struja prolazi kroz žicu, moguće je uspostaviti intenzivni tok polja unutar željezne jezgre, kao što je prikazano na slici 3.

Nevoljkost ovisi o duljini kruga i površini poprečnog presjeka naznačenoj na slici. Prikazani krug je homogen, jer je jezgra izrađena od jednog materijala, a presjek ostaje ujednačen.

Slika 3. Jednostavan magnetski krug koji se sastoji od zavojnice namotane na željeznu jezgru u pravokutnom obliku. Izvor lijeve figure: Wikimedia Commons. Često

Riješene vježbe

- Vježba 1

Pronađite magnetsku nevoljnost pravokutnog solenoida s 2000 okretaja, znajući da kada struja od 5 A prolazi kroz njega nastaje magnetski tok od 8 mWb.

Riješenje

Za izračun magnetskog napona koristi se jednadžba ℱ = Ni budući da su dostupni intenzitet struje i broj okretaja u zavojnici. Jednostavno se množi:

Tada se koristi ℱ = Φ _m. ℜ, pazeći da se izrazi magnetski tok u weberu (prefiks "m" znači "milli", pa se množi sa 10 ^-3:

Sada se očituje nevoljkost i zamjenjuju se vrijednosti:

- Vježba 2

Izračunajte magnetsku nevoljnost kruga prikazanog na slici s prikazanim dimenzijama u centimetrima. Propusnost jezgre je μ = 0,005655 T · m / A, a površina poprečnog presjeka je konstantna, 25 cm ².

Slika 4. Magnetski krug primjera 2. Izvor: F. Zapata.

Riješenje

Primijenit ćemo formulu:

Propusnost i površina presjeka dostupni su kao podaci u izjavi. Ostaje pronaći duljinu kruga, koji je obod crvenog pravokutnika na slici.

Da biste to učinili, prosječna je duljina vodoravne stranice, dodajući veću i kraću duljinu: (55 +25 cm) / 2 = 40 cm. Zatim nastavite na isti način za okomitu stranu: (60 +30 cm) / 2 = 45 cm.

Konačno se dodaju prosječne duljine četiri strane:

Oduzimaju zamjene vrijednosti u formuli odbojnosti, a da se prethodno ne izraze duljina i površina presjeka - navedene u izjavi - u SI jedinicama:

Reference

1. Alemán, M. Ferromagnetska jezgra. Oporavilo od: youtube.com.
2. Magnetski krug i nevoljkost. Oporavak od: mse.ndhu.edu.tw.
3. Spinadel, E. 1982. Električni i magnetski krugovi. Nova knjižnica.
4. Wikipedia. Magnetomotivna sila. Oporavilo sa: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Magnetska nevoljkost. Oporavilo sa: es.wikipedia.org.