MAGNETNA NENAKLONOST: ENOTE, FORMULE, IZRAČUN, PRIMERI - FIZIČNO - 2026

Magnetno odpor ali magnetno upornost je opozicijski pomenijo predstavlja prehod magnetnega pretoka: večja reluktančni težje ugotoviti magnetni pretok. V magnetnem vezju ima zadržanost enako vlogo kot električni upor v električnem vezju.

Tuljava, ki jo nosi električni tok, je primer zelo preprostega magnetnega vezja. Zahvaljujoč toku se ustvari magnetni tok, ki je odvisen od geometrijske razporeditve tuljave in tudi od intenzitete toka, ki teče skozi njo.

Slika 1. Magnetna nenaklonost je značilnost magnetnih vezij, kot je transformator. Vir: Pixabay.

Formule in enote

Če označimo magnetni tok kot Φ _m , imamo:

Kje:

-N je število obratov tuljave.

-Intenzivnost toka je i.

-ℓ _c predstavlja dolžino vezja.

- A _c je območje preseka.

-μ je prepustnost medija.

Dejavnik v imenovalcu, ki združuje geometrijo in vpliv medija, je ravno magnetno odpornost vezja, skalarno količino, ki jo označimo s črko ℜ, da jo ločimo od električnega upora. Torej:

V mednarodnem sistemu enot (SI) se ℜ meri kot inverza henryja (pomnoženo s številom obratov N). Henry je enota za magnetno induktivnost, enakovredna 1 tesla (T) x kvadratni meter / amper. Tako:

1H ^-1 = 1 A / Tm ²

Ker je 1 Tm ² = 1 weber (Wb), je nenaklonjenost izražena tudi v A / Wb (amper / weber ali pogosteje ampere-turn / weber).

Kako se izračuna magnetna nenaklonost?

Ker ima magnetno nasprotovanje enako vlogo kot električni upor v magnetnem vezju, je mogoče analogijo razširiti za enakovreden Ohmov zakon V = IR za ta vezja.

Čeprav ne kroži pravilno, magnetni tok takes _m prevzame mesto toka, medtem ko je namesto napetosti V določena magnetna napetost ali magnetomotivna sila, ki je analogna elektromotorni sili ali emf v električnih vezjih.

Magnetomotivna sila je odgovorna za vzdrževanje magnetnega toka. Skrajšano je fmm in je označeno kot ℱ. Z njim imamo končno enačbo, ki povezuje tri količine:

In če primerjamo z enačbo Φ _m = Ni / (ℓ _c / μA _c ), ugotovimo, da:

Na ta način lahko izračunamo zadržanost tako, da poznamo geometrijo vezja in prepustnost medija ali pa tudi poznamo magnetni tok in magnetno napetost, zahvaljujoč tej zadnji enačbi, imenovani Hopkinsonov zakon.

Razlika z električnim uporom

Enačba magnetne nenaklonosti ℜ = ℓ _c / μA _c je za električni upor podobna R = L / σA. V zadnjem primeru σ predstavlja prevodnost materiala, L je dolžina žice in A je območje njenega preseka.

Te tri količine: σ, L in A so konstantne. Vendar pa prepustnost medija μ na splošno ni konstantna, tako da tudi magnetna nenaklonost vezja ni konstantna, za razliko od električnega podobnega.

Če pride do spremembe v mediju, na primer pri prehodu iz zraka v železo ali obratno, pride do spremembe v prepustnosti s posledično različnimi zadržki. Pa tudi magnetni materiali gredo skozi cikle histereze.

To pomeni, da uporaba zunanjega polja povzroči, da material ohrani del magnetizma, tudi potem, ko je polje odstranjeno.

Zaradi tega je treba vsakič, ko se izračuna magnetna nenaklonost, natančno določiti, kje je material v ciklu, in s tem poznati njegovo magnetizacijo.

Primeri

Čeprav je nenaklonjenost zelo odvisna od geometrije vezja, je odvisna tudi od prepustnosti medija. Višja kot je ta vrednost, manjša je zadržanost; tak primer je s feromagnetnimi materiali. Zrak ima na drugi strani majhno prepustnost, zato je njegova magnetna nenaklonjenost večja.

Solenoidi

Elektromagnetni ventil je navitje dolžine ℓ izvedeno z N zavojev, skozi katere se prenaša električni tok I. Zavoji so praviloma naviti krožno.

Znotraj njega nastaja intenzivno in enotno magnetno polje, zunaj polja pa postane približno nič.

Slika 2. Magnetno polje znotraj magnetnega polja. Vir: Wikimedia Commons. Rajiv1840478.

Če je navijanju dano krožno obliko, ima torus. V notranjosti je lahko zrak, toda če postavimo železno jedro, je magnetni pretok veliko večji, zahvaljujoč visoki prepustnosti tega minerala.

Tuljava navita na pravokotno železno jedro

Magnetno vezje je mogoče zgraditi z navijanjem tuljave na pravokotno železno jedro. Na ta način je mogoče, ko skozi žico prehaja tok, vzpostaviti intenziven tok polja znotraj železnega jedra, kot je prikazano na sliki 3.

Nerada je odvisna od dolžine vezja in območja prečnega prereza, ki je naveden na sliki. Prikazani tokokrog je homogen, saj je jedro izdelano iz enega samega materiala, presek pa ostane enakomeren.

Slika 3. Preprost magnetni tokokrog, sestavljen iz tuljave, navite na železno jedro v pravokotni obliki. Vir leve figure: Wikimedia Commons. Pogosto

Rešene vaje

- Vaja 1

Poiščite magnetno odpornost pravokotnega elektromagnetnega pretvornika z 2000 vrtljaji, pri čemer veste, da ko teče tok 5 A, se ustvari magnetni tok 8 mWb.

Rešitev

Za izračun magnetne napetosti se uporablja enačba ℱ = Ni, saj sta na voljo jakost toka in število obratov v tuljavi. Le pomnoži se:

Nato se uporabi ℱ = Φ _m . ℜ pri izražanju magnetnega toka v weberju (predpona "m" pomeni "mili", zato se pomnoži z 10 ^-3 :

Zdaj je nenaklonjenost očiščena in vrednosti nadomeščene:

- Vaja 2

Izračunajte magnetno odpornost vezja, prikazanega na sliki, s prikazanimi dimenzijami v centimetrih. Prepustnost jedra je μ = 0,005655 T · m / A, površina prečnega prereza pa je konstantna, 25 cm ² .

Slika 4. Magnetno vezje primera 2. Vir: F. Zapata.

Rešitev

Uporabili bomo formulo:

Prepustnost in površina preseka sta na voljo kot podatki v izjavi. Ostaja najti dolžino vezja, ki je obod rdečega pravokotnika na sliki.

Če želite to narediti, se povprečje dolžine vodoravne strani doda z večjo dolžino in krajšo dolžino: (55 +25 cm) / 2 = 40 cm. Nato nadaljujte na enak način za navpično stran: (60 +30 cm) / 2 = 45 cm.

Na koncu se dodajo povprečne dolžine štirih strani:

Odštejte vrednosti nadomestitve v formuli zadrževanja, vendar ne pred izražanjem dolžine in površine prereza - navedene v izjavi - v enotah SI:

Reference

1. Alemán, M. Feromagnetno jedro. Pridobljeno: youtube.com.
2. Magnetno vezje in nenaklonjenost. Pridobljeno: mse.ndhu.edu.tw.
3. Spinadel, E. 1982. Električna in magnetna vezja. Nova knjižnica.
4. Wikipedija. Magnetomotivna sila. Pridobljeno: es.wikipedia.org.
5. Wikipedija. Magnetna odpornost. Pridobljeno: es.wikipedia.org.