Ohmi seadus magnetahela jaoks

Kui magnetvooge poleks, on ebatõenäoline, et tänapäevane elektrotehnika eksisteeriks. Generaatorite ja elektrimootorite, elektromagnetite ja trafode, mõõteriistade ja Halli andurite töö põhineb magnetvälja kasutamisel ja magnetvoo omadustel.

Magnetvoo kontsentreerimiseks ja tugevdamiseks kasutavad nad ferromagnetilisi materjale. Ferromagnetilisi materjale toodetakse magnetsüdamikud — vajaliku kuju ja suurusega kehad, südamikud ühe või teise suurusega magnetvoogude suunamiseks vajalikus suunas. Selliseid kehasid, mille seest läbivad magnetinduktsiooni suletud jooned, nimetatakse magnetahelateks.

Tuntud magnetvälja omadused võimaldavad arvutada magnetvooge erinevates magnetahelates. Kuid praktilise töö jaoks on palju mugavam kasutada magnetvälja seadustest tuletatud magnetahelate üldisi tagajärgi ja seadusi, selle asemel, et neid seadusi iga kord otse kasutada. Teatud reeglite rakendamine magnetahelatele on tüüpiliste praktiliste probleemide lahendamiseks mugavam.

Näiteks vaatleme lihtsat magnetahelat, mis koosneb hargnemata ikkest ristlõikega S, mis omakorda on valmistatud materjalist läbilaskvus mu… Rikkel on sama ala S mittemagnetiline pilu, näiteks õhk, ja pilu magnetiline läbilaskvus — mu1 — erineb ikke magnetilisest läbilaskvusest. Siin saate vaadata keskmist induktsioonijoont ja rakendada sellele magnetilise pinge teoreemi:

Kuna magnetinduktsiooni jooned on kogu vooluringis pidevad, on magnetvoo suurus nii ikkes kui ka pilus sama. Nüüd kasutame valemeid magnetiline induktsioon B ja magnetvoog F väljendab magnetvälja tugevust H magnetvoo F kaudu.

Järgmine samm on asendada saadud avaldised ülaltoodud magnetvoo teoreemi valemiga:

Saime väga sarnase valemi elektrotehnikas tuntud valemiga Ohmi seadus suletud ahela lõigu jaoks, ja EMF-i rolli mängib siin suurus iN, mida nimetatakse magnetomotoorjõuks (või MDF-ks) analoogselt elektromotoorjõuga. SI-süsteemis mõõdetakse magnetomotoorjõudu amprites.

Nimetajas olev summa pole midagi muud kui elektriahela kogu elektritakistuse analoogia ja magnetahela puhul nimetatakse seda vastavalt kogu magnettakistuseks. Nimetajas olevad terminid on magnetahela üksikute sektsioonide magnettakistused.

Magnettakistused sõltuvad magnetahela pikkusest, selle ristlõike pindalast ja magnetilisest läbilaskvusest (sarnaselt elektrijuhtivusega tavalise Ohmi seaduse puhul).Selle tulemusel saate kirjutada Ohmi seaduse valemi ainult magnetahela jaoks:

See tähendab, et Ohmi seaduse sõnastus seoses magnetahelaga kõlab järgmiselt: "hargnemata magnetahelas on magnetvoog võrdne MDS-i jagamise jagatisega ahela kogu magnettakistusega."

Valemitest on ilmne, et magnettakistus NE-s mõõdetakse Weberi amprites ja magnetahela kogumagnettakistus on arvuliselt võrdne selle magnetahela osade magnettakistuste summaga.

Kirjeldatud olukord kehtib hargnemata magnetahela kohta, mis sisaldab suvalist arvu osi, eeldusel, et magnetvoog tungib järjestikku kõigisse nendesse osadesse. Kui magnetsüdamikud on ühendatud järjestikku, siis kogu magnettakistus leitakse osade magnettakistuste liitmisel.

Vaatleme nüüd katset, mis demonstreerib vooluringi osade reluktantsi mõju ahela kogureluktantsile U-kujuline magnetahel magnetiseeritakse mähisega 1, mis juhitakse (vahelduvvool) läbi ampermeetri ja reostaadi. Sekundaarmähises 2 indutseeritakse EMF ja mähisega ühendatud voltmeetri näidud, nagu teate, on võrdelised magnetvooluringis oleva magnetvooga.

Kui nüüd hoida primaarmähises voolu muutumatuna, reguleerides seda reostaadiga ja samal ajal suruda raudplaat vastu ülaltoodud magnetahelat, siis pärast seda, kui ahela kogumagnettakistus on oluliselt vähenenud, on voltmeeter suureneb vastavalt.

Muidugi on ülaltoodud terminid, nagu "magnetotakistus" ja "magnetomotoorjõud", formaalsed mõisted, kuna miski magnetvoos ei liigu, pole liikuvaid osakesi, see on ainult visuaalne esitus (nagu vedeliku voolu mudel). selgem arusaam seadustest...

Ülaltoodud katse ja teiste sarnaste katsete füüsikaline tähendus on mõista, kuidas mittemagnetiliste tühimike ja magnetiliste materjalide sisestamine magnetahelasse mõjutab magnetvoogu magnetahelas.

Sisestades magnetahelasse näiteks magneti, lisame ahelas juba sisalduvatele kehadele täiendavaid molekulaarvoolusid, mis toovad sisse täiendavaid magnetvooge. Sellised formaalsed mõisted nagu «magnettakistus» ja «magnetomotoorjõud» osutuvad praktilise probleemi lahendamisel väga mugavaks, mistõttu kasutatakse neid edukalt elektrotehnikas.