Magnetische schokeenheden, formules, berekening, voorbeelden

De magnetische schok o Magnetische weerstand is de oppositie die een medium presenteert voor de doorgang van de magnetische flux: hoe groter de glanzende, het is moeilijker om de magnetische flux vast te stellen. In een magnetisch circuit speelt de glanzend dezelfde rol als die van elektrische weerstand in een elektrisch circuit.

Een spoel die door een elektrische stroom wordt afgelegd, is een zeer eenvoudig magnetisch circuit voorbeeld. Dankzij de stroom wordt een magnetische flux gegenereerd die afhangt van de geometrische beschikking van de spoel en ook van de huidige intensiteit die deze kruist.

Figuur 1. Magnetische verschuiving is een kenmerk van magnetische circuits zoals de transformator. Bron: Pixabay.

[TOC]

Formules en eenheden

De magnetische flux aangeven als Φ_M, Je hebt:

Φ_M = N.I / (ℓ_C / μA_C))

Waar:

-N is het aantal beurten van de spoel.

-De intensiteit van de stroom is Je.

-ℓ_C vertegenwoordigt de circuitlengte.

-NAAR_C Het is het dwarsdoorsnede -gebied.

-μ is de permeabiliteit van de omgeving.

De factor in de noemer die de geometrie combineert plus de invloed van de omgeving is precies de magnetische schok van het circuit, een scalaire hoeveelheid waaraan het wordt aangegeven door de letter ℜ, om het te onderscheiden van de elektrische weerstand. Dus:

ℜ = ℓ_C / μ.NAAR_C

In het internationale systeem van eenheden (SI) wordt het gemeten tot ℜ als het omgekeerde van de Henrio (vermenigvuldigd met het aantal beurten n). Op zijn beurt is Henrio de eenheid voor magnetische inductantie, gelijk aan 1 Tesla (t) x vierkante meter /ampère. Daarom:

1 UUR^-1 = 1 a /t.M²

 Als 1 t.M² = 1 Weber (WB), de glanzende wordt ook uitgedrukt in A/WB (Amperio/Weber.

Hoe wordt de magnetische schok berekend?

Omdat de magnetische schok dezelfde rol heeft van elektrische weerstand in een magnetisch circuit, is het mogelijk om de analogie uit te breiden met een equivalent van de ohm v = ga voor deze circuits.

Kan u van dienst zijn: Manometrische druk: uitleg, formules, vergelijkingen, voorbeelden

Hoewel het niet goed circuleert, de magnetische flux φ_M neem de plaats van de stroom, terwijl in plaats van spanning V, De Magnetische spanning of Magnetomotorische kracht, analoge elektromotorische of F.En.M In elektrische circuits.

De magnetomotorische kracht is verantwoordelijk voor het handhaven van de magnetische flux. Het is afgekort F.M.M En het wordt aangeduid als ℱ. Hiermee heb je eindelijk een vergelijking die de drie magnitudes relateert:

ℱ = φ_M . ℜ

En vergelijken met de vergelijking Φ_M = N.I / (ℓ_C / μA_C)), Er wordt dat geconcludeerd:

ℱ = n.Je

Op deze manier kan de glanzende worden berekend om de geometrie van het circuit en de permeabiliteit van de omgeving te kennen, of ook de magnetische flux en de magnetische spanning te kennen, dankzij deze laatste vergelijking, genaamd Hopkinson Law.

Verschil met elektrische weerstand

De vergelijking van MRI ℜ = ℓ_C / μA_C Het lijkt op  R = l / σa Voor elektrische weerstand. In het laatste is σ de geleidbaarheid van het materiaal, l is de lengte van de draad en A is het gebied van de dwarsdoorsnede.

Deze drie magnitudes: σ, l en a zijn constant. Maar de permeabiliteit van de omgeving μ, Over het algemeen is het niet constant, zodat de magnetische schok van een circuit niet, in tegenstelling tot zijn elektrische simile is.

Als er een verandering van het medium is, bijvoorbeeld bij het overgaan van lucht naar ijzer of vice versa, is er een verandering in de permeabiliteit, met de daaruit voortvloeiende variatie in de glanzende. En ook magnetische materialen gaan door Hysterese cycli.

Dit betekent dat de toepassing van een extern veld ervoor zorgt dat het materiaal een deel van het magnetisme behoudt, zelfs na het veld.

Dat is de reden waarom elke keer dat de magnetische schok wordt berekend, het noodzakelijk is om zorgvuldig op te geven op welk punt van de cyclus het materiaal is en zo de magnetisatie te kennen.

Kan u van dienst zijn: fysieke optiek: geschiedenis, frequente voorwaarden, wetten, applicaties

Voorbeelden

Hoewel de glanzen veel afhankelijk is van de geometrie van het circuit, hangt het ook af van de permeabiliteit van het medium. Hoe groter de waarde hiervan, hoe lager de glanzende; Dat is het geval van ferromagnetische materialen. De lucht van zijn deel heeft een lage permeabiliteit, daarom is de magnetische schok groter.

Solenoïden

Een solenoïde is een krankzinnige lengte ℓ gemaakt met n ronden, waardoor een elektrische stroom wordt doorgegeven en. De bochten worden meestal cirkelvormig gerold.

In een intens en uniform magnetisch veld wordt gegenereerd, terwijl het veld ongeveer nul wordt gemaakt.

Figuur 2. Magnetisch veld in een solenoïde. Bron: Wikimedia Commons. Rajiv1840478 [CC BY-S (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0)].

Als een cirkelvormige vorm een ​​cirkelvormige vorm krijgt, is er een Toroïde. Binnen kan er lucht zijn, maar als een ijzeren kern wordt geplaatst, is de magnetische flux veel groter, dankzij de hoge permeabiliteit van dit mineraal.

Gerolde spoel op een rechthoekige ijzeren kern

Een magnetisch circuit kan worden gebouwd door de spoel op een rechthoekige ijzeren kern te wikkelen. Op deze manier, wanneer een stroom door de draad wordt geleid, is het mogelijk om een ​​intense veldstroom vast te stellen in de ijzeren kern, zoals te zien is in figuur 3.

De shilling hangt af van de circuitlengte en de dwarsdoorsnede aangegeven in de figuur. Het getoonde circuit is homogeen, omdat de kern van een enkel materiaal is en de dwarsdoorsnede uniform blijft.

figuur 3. Een eenvoudig magnetisch circuit bestaande uit een spoel overweldigd op een ijzeren kern rechthoekig. Bron van de linker figuur: Wikimedia Commons. Vaak [cc by-sa (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)]

Opgeloste oefeningen

- Oefening 1

Vind de magnetische schok van een 2000 spiraalvormige rechtlijnige solenoïde, wetende dat door een stroom van 5 een magnetische flux van 8 MWB te circuleren, wordt gegenereerd.

Kan u van dienst zijn: elektromagnetische golven: Maxwell -theorie, typen, kenmerken

Oplossing

Vergelijking wordt gebruikt ℱ = n.Je Om de magnetische spanning te berekenen, omdat de intensiteit van de stroom en het aantal beurten in de spoel beschikbaar zijn. Het vermenigvuldigt eenvoudig:

ℱ = 2000 x 5 a = 10.000 ampers-vuelta

Dan gebruik van ℱ = φ_M . ℜ, Zorg ervoor dat u de magnetische flux in Weber uitdrukt (het voorvoegsel "M" betekent "Mili", dus het wordt vermenigvuldigd door 10 ^-3:

Φ_M = 8 x 10 ^-3 WB

Nu wordt de schok gewist en worden de waarden vervangen:

ℜ = ℱ/ φ_M = 10.000 ampers-vuelta /8 x 10 ^-3 WB = 1.25 x 10⁶ Amperio-vuelta/WB

- Oefening 2

Bereken de magnetische schok van het circuit dat in de figuur wordt getoond met de getoonde afmetingen, die zich in centimeters bevinden. De permeabiliteit van de kern is μ = 0.005655 T · M/A en de dwarsdoorsnede is constant, 25 cm².

Figuur 4. Magnetisch circuit van voorbeeld 2. Bron: f. Zapata.

Oplossing

We zullen de formule toepassen:

ℜ = ℓ_C / μA_C

De permeabiliteit en het kruis -sectionele gebied zijn beschikbaar als gegevens in de verklaring. We moeten de circuitlengte vinden, die de omtrek van de rode rechthoek in de figuur is.

Om dit te doen, wordt de lengte van een horizontale zijde gemiddeld, met een grotere lengte en onderste lengte: (55 +25 cm)/2 = 40 cm. Ga dan op dezelfde manier verder voor de verticale zijde: (60 +30 cm)/2 = 45 cm.

Eindelijk worden de gemiddelde lengtes van de vier zijden toegevoegd:

ℓ_C = 2 x 40 cm + 2 x 45 cm = 170 cm

Het blijft om waarden in de resortformule te vervangen, maar niet voordat u de lengte en het oppervlak van de dwarsdoorsnede uitdrukt - gegeven in de verklaring - in eenheden als:

ℜ = 170 x 10 ^-2M / (0.005655 T · M/A X 0.0025 m²) = 120.248 Amperio -Vuelta/WB

Referenties

1. Duits, m. Ferromagnetische kern. Hersteld van: YouTube.com.
2. Magnetisch circuit en terughoudendheid. Hersteld van: MSE.Ndhu.Edu.Tw.
3. Spinadel, e. 1982. Elektrische en magnetische circuits. Nieuwe boekwinkel.
4. Wikipedia. Magnetomotorische kracht. Hersteld van: is.Wikipedia.borg.
5. Wikipedia. Magnetische schok. Hersteld van: is.Wikipedia.borg.