МАГНИТНО НЕЖЕЛАНИЕ: ЕДИНИЦИ, ФОРМУЛИ, ИЗЧИСЛЕНИЯ, ПРИМЕРИ - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

Най- магнитен нежеланието или магнитно съпротивление е опозицията означава подаръци преминаването на магнитния поток: по-голямо нежелание по-трудно да се установи магнитния поток. В магнитна верига нежеланието има същата роля като електрическото съпротивление в електрическа верига.

Намотка, носена от електрически ток, е пример за много проста магнитна верига. Благодарение на тока се генерира магнитен поток, който зависи от геометричното разположение на бобината, а също и от интензивността на тока, протичащ през нея.

Фигура 1. Магнитното нежелание е характеристика на магнитните вериги като трансформатора. Източник: Pixabay

Формули и единици

Означавайки магнитния поток като Φ _m, имаме:

Където:

-N е броят на завоите на бобината.

-Интензивността на тока е i.

-ℓ _c представлява дължината на веригата.

- A _c е площта на напречното сечение.

-μ е пропускливостта на средата.

Факторът в знаменателя, който комбинира геометрията плюс влиянието на средата, е именно магнитното нежелание на веригата, скаларно количество, което се обозначава с буквата ℜ, за да се разграничи от електрическото съпротивление. Така:

В Международната система от единици (SI) ℜ се измерва като обратната страна на хенри (умножена по броя на завоите N). От своя страна, Henry е единицата за магнитна индуктивност, еквивалентна на 1 тесла (Т) х квадратен метър / ампер. По този начин:

1 Н ^-1 = 1 A / Тт ²

Тъй като 1 Tm ² = 1 weber (Wb), нежеланието се изразява също в A / Wb (ампер / weber или по-често ампер-завой / weber).

Как се изчислява магнитното нежелание?

Тъй като магнитното нежелание има същата роля като електрическото съпротивление в магнитна верига, за тези вериги е възможно да се разшири аналогията чрез еквивалент на закона на Ом V = IR.

Въпреки че не циркулира правилно, магнитният поток takes _m заема мястото на тока, докато вместо напрежение V се определя магнитното напрежение или магнитомотивната сила, аналогично на електромоторната сила или емф в електрическите вериги.

Магнитомотивната сила е отговорна за поддържането на магнитния поток. То е съкратено fmm и се обозначава като ℱ. С него най-накрая имаме уравнение, което свързва трите величини:

И сравнявайки с уравнението Φ _m = Ni / (ℓ _c / µA _c), се заключава, че:

По този начин нежеланието може да бъде изчислено като се знае геометрията на веригата и пропускливостта на средата или също така се знае магнитният поток и магнитното напрежение, благодарение на последното уравнение, наречено закон на Хопкинсън.

Разлика с електрическо съпротивление

Уравнението за магнитно нежелание ℜ = ℓ _c / μA _c е подобно на R = L / σA за електрическо съпротивление. В последното σ представлява проводимостта на материала, L е дължината на жицата и A е площта на нейното напречно сечение.

Тези три величини: σ, L и A са постоянни. Въпреки това, пропускливостта на средата μ, като цяло, не е постоянна, така че магнитното нежелание на дадена верига също не е постоянно, за разлика от електрическата й симилия.

Ако има промяна в средата, например при преминаване от въздух към желязо или обратно, има промяна в пропускливостта с последваща промяна в нежеланието. И също така магнитните материали преминават през цикли на хистерезис.

Това означава, че прилагането на външно поле кара материала да запази част от магнетизма, дори след като полето бъде премахнато.

Поради тази причина всеки път, когато се изчислява магнитното нежелание, е необходимо внимателно да се уточни къде се намира материалът в цикъла и по този начин да се знае неговата намагнитване.

Примери

Въпреки че нежеланието силно зависи от геометрията на веригата, това зависи и от пропускливостта на средата. Колкото по-висока е тази стойност, толкова по-малка е нежеланието; такъв е случаят с феромагнитни материали. Въздухът, от друга страна, има ниска пропускливост, следователно магнитната му нежелание е по-висока.

Solenoids

Соленоидът е намотка с дължина ℓ, направена с N завъртания, през които се пропуска електрически ток I. Завоите обикновено се навиват по кръгов начин.

Вътре в него се генерира интензивно и равномерно магнитно поле, докато извън полето става приблизително нула.

Фигура 2. Магнитно поле вътре в соленоид. Източник: Wikimedia Commons. Rajiv1840478.

Ако намотката е с кръгла форма, тя има торус. Вътре може да има въздух, но ако се постави желязна сърцевина, магнитният поток е много по-висок, благодарение на високата пропускливост на този минерал.

Намотка се навива върху правоъгълна желязна сърцевина

Магнитна верига може да бъде изградена чрез навиване на намотката върху правоъгълна желязна сърцевина. По този начин при преминаване на ток през проводника е възможно да се установи интензивен полев поток, затворен в желязната сърцевина, както е показано на фигура 3.

Нежеланието зависи от дължината на веригата и площта на напречното сечение, посочени на фигурата. Показаната схема е хомогенна, тъй като сърцевината е направена от един материал и напречното сечение остава равномерно.

Фигура 3. Проста магнитна верига, състояща се от намотка, навита върху желязна сърцевина с правоъгълна форма. Източник на лявата фигура: Wikimedia Commons. често

Решени упражнения

- Упражнение 1

Намерете магнитното нежелание на праволинеен соленоид с 2000 оборота, като знаете, че когато ток от 5 А протича през него, се генерира магнитен поток от 8 mWb.

Решение

Уравнението ℱ = Ni се използва за изчисляване на магнитното напрежение, тъй като интензитетът на тока и броят на завоите в намотката са налични. Той просто се умножава:

Тогава се използва ℱ = Φ _m. ℜ, като се внимава да изрази магнитния поток във weber (префиксът „m“ означава „milli“, така че той се умножава по 10 ^-3:

Сега нежеланието се изчиства и стойностите се заместват:

- Упражнение 2

Изчислете магнитното нежелание на схемата, показана на фигурата, с показаните размери, които са в сантиметри. Пропускливостта на сърцевината е μ = 0,005655 T · m / A, а площта на напречното сечение е постоянна, 25 cm ².

Фигура 4. Магнитна верига от пример 2. Източник: Ф. Сапата.

Решение

Ще приложим формулата:

Пропускливостта и площта на напречното сечение са налични като данни в извлечението. Остава да намерим дължината на веригата, която е периметъра на червения правоъгълник на фигурата.

За целта се осреднява дължината на хоризонталната страна, като се добавя по-голяма дължина и по-къса дължина: (55 +25 см) / 2 = 40 cm. След това продължете по същия начин за вертикалната страна: (60 +30 см) / 2 = 45 cm.

Накрая се добавят средните дължини на четирите страни:

Извадете заместващите стойности във формулата на нежеланието, без първо да се изрази дължината и площта на напречното сечение - дадени в изявлението - в единици SI:

Препратки

1. Алеман, М. Феромагнитно ядро. Възстановено от: youtube.com.
2. Магнитна верига и нежелание. Възстановено от: mse.ndhu.edu.tw.
3. Spinadel, E. 1982. Електрически и магнитни вериги. Нова библиотека.
4. Wikipedia. Магнитомоторна сила. Възстановено от: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Магнитно нежелание. Възстановено от: es.wikipedia.org.