Magnetiske støtenheter, formler, beregning, eksempler

De Magnetisk sjokk o Magnetisk motstand er opposisjonen som et medium presenterer for passering av magnetfluksen: jo større, jo skinnende, er det vanskeligere å etablere magnetisk fluks. I en magnetisk krets har den blanke samme rolle som elektrisk motstand i en elektrisk krets.

En spole som er reist av en elektrisk strøm er et veldig enkelt magnetisk kretseksempel. Takket være strømmen genereres en magnetisk fluks som avhenger av den geometriske disposisjonen til spolen og også av den nåværende intensiteten som krysser den.

Figur 1. Magnetisk skift er et kjennetegn ved magnetiske kretsløp som transformatoren. Kilde: Pixabay.

[TOC]

Formler og enheter

Betegner den magnetiske fluksen som Φ_m, Du har:

Φ_m = N.Jeg / (ℓ_c / μA_c)

Hvor:

-N er antall svinger på spolen.

-Intensiteten til strømmen er Yo.

-ℓ_c representerer kretslengden.

-TIL_c Det er tverrsnittsområdet.

-μ er miljøets permeabilitet.

Faktoren i nevneren som kombinerer geometrien pluss miljøets innflytelse er nettopp det magnetiske støtet til kretsen, en skalær mengde som det er betegnet med bokstaven ℜ for ​​å skille den fra den elektriske motstanden. Så:

ℜ = ℓ_c / μ.TIL_c

I det internasjonale systemet med enheter (SI) måles det til ℜ som inverse av Henrio (multiplisert med antall svinger n). På sin side er Henrio enheten for magnetisk induktans, tilsvarer 1 Tesla (T) x kvadratmeter /amperio. Derfor:

1 TIME^-1 = 1 a /t.m²

 Som 1 t.m² = 1 Weber (WB), er det skinnende også uttrykt i A/WB (Amperio/Weber.

Hvordan beregnes magnetisk sjokk?

Siden det magnetiske støtet har samme rolle som elektrisk motstand i en magnetisk krets, er det mulig å utvide analogien med en ekvivalent av Ohm V = Gå for disse kretsløpene.

Kan tjene deg: Manometrisk press: Forklaring, formler, ligninger, eksempler

Selv om den ikke sirkulerer ordentlig, er magnetisk fluks φ_m ta plassen til strømmen, mens i stedet for spenning V, De Magnetisk spenning enten Magnetomotorisk kraft, analog elektromotorisk eller F.og.m I elektriske kretsløp.

Magnetomotorisk kraft er ansvarlig for å opprettholde magnetfluksen. Det er forkortet F.m.m Og det er betegnet som ℱ. Med det har du endelig en ligning som knytter de tre størrelsene:

ℱ = φ_m . ℜ

Og sammenligne med ligningen Φ_m = N.Jeg / (ℓ_c / μA_c), det konkluderes med at:

ℱ = n.Yo

På denne måten kan det skinnende beregnes å kjenne til geometrien til kretsen og miljøets permeabilitet, eller også kjenne magnetfluksen og magnetisk spenning, takket være denne siste ligningen, kalt Hopkinson lov.

Forskjell med elektrisk motstand

Ligningen av MR ℜ = ℓ_c / μA_c Det ligner på  R = l / σa For elektrisk motstand. I sistnevnte representerer σ konduktiviteten til materialet, L er lengden på ledningen og A er området for dets tverrsnitt.

Disse tre størrelsene: σ, L og A er konstante. Men miljøets permeabilitet μ, Generelt er det ikke konstant, slik at det magnetiske støtet til en krets ikke er, i motsetning til den elektriske similen.

Hvis det er en endring fra mediet, for eksempel når du går fra luft til jern eller omvendt, er det en endring i permeabilitet, med den påfølgende variasjonen i den blanke. Og også magnetiske materialer går gjennom Hysteresisykluser.

Dette betyr at anvendelsen av et eksternt felt får materialet til å beholde en del av magnetismen, selv etter feltet.

Det er grunnen til at hver gang det magnetiske støtet beregnes, er det nødvendig å spesifisere på hvilket tidspunkt av syklusen er materialet og dermed kjenne dets magnetisering.

Kan tjene deg: Fysisk optikk: Historie, hyppige vilkår, lover, applikasjoner

Eksempler

Selv om det skinnende avhenger mye av kretsens geometri, avhenger det også av permeabiliteten til mediet. Jo større verdi av dette, jo lavere, jo skinnende; Slik er tilfellet med ferromagnetiske materialer. Luften for sin del har lav permeabilitet, derfor er det magnetiske støtet større.

Magnetventiler

En magnetventil er en sinnssyk lengde ℓ laget med n omganger, gjennom hvilken en elektrisk strøm blir passert og. Svingene rulles vanligvis sirkulært.

Inne i et intenst og jevn magnetfelt genereres, mens feltet er laget omtrent null.

Figur 2. Magnetfelt inne i en magnetventil. Kilde: Wikimedia Commons. RAJIV1840478 [CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)].

Hvis en sirkulær form får en sirkulær form, er det en Toroid. Inni kan det være luft, men hvis en jernkjerne er plassert, er den magnetiske fluksen mye større, takket være den høye permeabiliteten til dette mineralet.

Rullet spole på en rektangulær jernkjerne

En magnetisk krets kan bygges ved å pakke spolen på en rektangulær jernkjerne. På denne måten, når en strøm føres gjennom ledningen, er det mulig å etablere en intens feltstrøm innesperret inne i jernkjernen, som det kan sees i figur 3.

Shilling avhenger av kretslengden og tverrsnittet angitt i figuren. Kretsen som vises er homogen, siden kjernen er av et enkelt materiale og tverrsnittet forblir ensartet.

Figur 3. En enkel magnetisk krets bestående av en spole overveldet på en rektangulær jernkjerne. Kilde til venstre figur: Wikimedia Commons. Ofte [CC By-SA (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)]

Løste øvelser

- Oppgave 1

Finn det magnetiske støtet fra en 2000 spiral rettlinjet magnetventid, vel vitende om at ved å sirkulere en strøm på 5 A -magnetisk fluks på 8 MWB genereres.

Kan tjene deg: Elektromagnetiske bølger: Maxwell -teori, typer, egenskaper

Løsning

Ligning brukes ℱ = n.Yo For å beregne magnetisk spenning, siden intensiteten til strømmen og antall svinger i spolen er tilgjengelig. Det multipliserer ganske enkelt:

ℱ = 2000 x 5 a = 10.000 ampere-vuelta

Deretter bruk av ℱ = φ_m . ℜ, Å passe på å uttrykke magnetisk fluks i Weber (prefikset "M" betyr "Mili", så den multipliseres med 10 ^-3:

Φ_m = 8 x 10 ^-3 WB

Nå blir sjokket ryddet og verdiene erstattes:

ℜ = ℱ/ φ_m = 10.000 ampere-vuelta /8 x 10 ^-3 WB = 1.25 x 10⁶ Amperio-Vuelta/WB

- Oppgave 2

Beregn det magnetiske støtet til kretsen vist på figuren med dimensjonene som er vist, som er i centimeter. Permeabiliteten til kjernen er μ = 0.005655 t · m/a og tverrsnittet er konstant, 25 cm².

Figur 4. Magnetisk krets med eksempel 2. Kilde: f. Zapata.

Løsning

Vi vil bruke formelen:

ℜ = ℓ_c / μA_c

Permeabiliteten og tverrseksjonsområdet er tilgjengelige som data i uttalelsen. Vi må finne kretslengden, som er omkretsen til det røde rektangelet i figuren.

For å gjøre dette er lengden på en horisontal side i gjennomsnitt, og tilfører større lengde og lavere lengde: (55 +25 cm)/2 = 40 cm. Fortsett deretter på samme måte for den vertikale siden: (60 +30 cm)/2 = 45 cm.

Endelig blir gjennomsnittlig lengde på de fire sidene lagt til:

ℓ_c = 2 x 40 cm + 2 x 45 cm = 170 cm

Det gjenstår å erstatte verdier i feriestedets formel, men ikke før du uttrykker lengden og arealet på tverrsnittet - gitt i uttalelsen - i enheter hvis:

ℜ = 170 x 10 ^-2m / (0.005655 t · m/a x 0.0025 m²) = 120.248 Amperio -Vuelta/WB

Referanser

1. Tysk, m. Ferromagnetisk kjerne. Gjenopprettet fra: YouTube.com.
2. Magnetkrets og motvilje. Gjenopprettet fra: MSE.Ndhu.Edu.Tw.
3. Spinadel, e. 1982. Elektriske og magnetiske kretsløp. Ny bokhandel.
4. Wikipedia. Magnetomotorisk kraft. Gjenopprettet fra: er.Wikipedia.org.
5. Wikipedia. Magnetisk sjokk. Gjenopprettet fra: er.Wikipedia.org.