Ohm törvénye mágneses áramkörre

Ha nem lennének mágneses fluxusok, nem valószínű, hogy létezne modern elektrotechnika. A generátorok és villanymotorok, elektromágnesek és transzformátorok, mérőműszerek és Hall-érzékelők működése a mágneses tér felhasználásán és a mágneses fluxus tulajdonságain alapul.

A mágneses fluxus koncentrálására és erősítésére ferromágneses anyagokat használnak. Ferromágneses anyagokat állítanak elő mágneses magok — a szükséges formájú és méretű testek, magok az ilyen vagy olyan méretű mágneses fluxusok kívánt irányba terelésére. Az ilyen testeket, amelyeken belül zárt mágneses indukciós vonalak haladnak át, mágneses áramköröknek nevezzük.

A mágneses tér ismert tulajdonságai lehetővé teszik a különböző mágneses áramkörök mágneses fluxusainak kiszámítását. De a gyakorlati munkához sokkal kényelmesebb a mágneses áramkörök általános következményeihez és törvényeihez folyamodni, amelyek a mágneses tér törvényeiből származnak, ahelyett, hogy ezeket a törvényeket minden alkalommal közvetlenül alkalmaznák. A mágneses áramkörökre bizonyos szabályok alkalmazása kényelmesebb a tipikus gyakorlati problémák megoldására.

Vegyünk például egy egyszerű mágneses áramkört, amely egy S keresztmetszetű, el nem ágazó járomból áll, amely viszont olyan anyagból készül, áteresztőképesség mu… A járomban van egy nem mágneses rés, amelynek S területe azonos, például levegő, és a rés mágneses permeabilitása — mu1 — eltér a járom mágneses permeabilitásával. Itt megnézheti az indukció középvonalát, és alkalmazhatja rá a mágneses feszültség tételét:

Mivel a mágneses indukció vonalai az egész áramkörben folytonosak, a mágneses fluxus nagysága mind a járomban, mind a résben azonos. Most a képleteket használjuk mágneses indukció B és az F mágneses fluxus fejezze ki a mágneses tér H erősségét az F mágneses fluxusban.

A következő lépés az eredményül kapott kifejezések behelyettesítése a mágneses fluxustétel fenti képletébe:

Az elektrotechnikában ismerthez nagyon hasonló képletet kaptunk Ohm törvénye egy zárt áramkör szakaszára, és az EMF szerepét itt az iN mennyiség játssza, amelyet az elektromotoros erővel analóg módon magnetomotoros erőnek (vagy MDF-nek) nevezünk. Az SI rendszerben a magnetomotoros erőt amperben mérik.

A nevezőben szereplő összeg nem más, mint egy elektromos áramkör teljes elektromos ellenállásának analógiája, mágneses áramkör esetén ennek megfelelően teljes mágneses ellenállásnak nevezzük. A nevezőben szereplő kifejezések a mágneses áramkör egyes szakaszainak mágneses ellenállásai.

A mágneses ellenállások a mágneses áramkör hosszától, keresztmetszeti területétől és a mágneses permeabilitástól függenek (hasonlóan a szokásos Ohm-törvény elektromos vezetőképességéhez).Ennek eredményeként felírhatja az Ohm-törvény képletét, csak mágneses áramkörre:

Vagyis az Ohm-törvény megfogalmazása egy mágneses áramkörrel kapcsolatban a következőképpen hangzik: "elágazás nélküli mágneses áramkörben a mágneses fluxus egyenlő az MDS-nek az áramkör teljes mágneses ellenállásával való osztásának hányadosával."

A képletekből nyilvánvaló, hogy a mágneses ellenállás ÉK-ben Weber amperben mérik, és egy mágneses áramkör teljes mágneses ellenállása számszerűen egyenlő az adott mágneses áramkör részei mágneses ellenállásainak összegével.

A leírt helyzet tetszőleges számú részből álló elágazás nélküli mágneses áramkörre érvényes, feltéve, hogy a mágneses fluxus egymás után áthatol ezeken a részeken. Ha a mágneses magok sorba vannak kötve, akkor a teljes mágneses ellenállást az alkatrészek mágneses ellenállásainak összeadásával kapjuk meg.

Tekintsünk most egy kísérletet, amely bemutatja az áramkör részei reluktanciájának hatását az áramkör teljes reluktanciájára.Az U alakú mágneses áramkört az 1. tekercs mágnesezi, amelyet egy ampermérőn és egy reosztáton (váltakozó áram) táplálunk. A 2. szekunder tekercsben EMF indukálódik, és a tekercshez csatlakoztatott voltmérő leolvasása, mint tudod, arányos a mágneses áramkörben lévő mágneses fluxussal.

Ha most a primer tekercsben reosztáttal szabályozva az áramerősséget változatlanul tartja, és ezzel egyidejűleg a vaslemezt a fenti mágneses körhöz nyomja, miután az áramkör teljes mágneses ellenállása nagymértékben csökken, a A voltmérő ennek megfelelően növekedni fog.

Természetesen a fenti kifejezések, mint a "magnetoresisztencia" és a "magnetomotoros erő" formális fogalmak, mivel a mágneses fluxusban semmi sem mozdul, nincsenek mozgó részecskék, ez csak egy vizuális ábrázolás (mint egy folyadékáramlási modell). a törvények tisztább megértése...

A fenti kísérlet és más hasonló kísérletek fizikai jelentése annak megértése, hogy a nem mágneses rések és mágneses anyagok bejuttatása a mágneses áramkörbe hogyan befolyásolja a mágneses áramkör mágneses fluxusát.

Azáltal, hogy például egy mágnest vezetünk be egy mágneses áramkörbe, további molekuláris áramokat adunk az áramkörben már található testekhez, amelyek további mágneses fluxusokat vezetnek be. Az olyan formális fogalmak, mint a "mágneses ellenállás" és a "magnetomotoros erő", nagyon kényelmesnek bizonyulnak egy gyakorlati probléma megoldásában, ezért sikeresen használják őket az elektrotechnikában.