的磁阻或磁阻反对装置呈现的磁通的通路:一个更大的磁阻更难以建立磁通。在磁路中,磁阻与电路中的电阻具有相同的作用。
由电流承载的线圈是非常简单的磁路的示例。由于电流,产生的磁通量取决于线圈的几何布置以及流过线圈的电流强度。
图1.磁阻是变压器等磁路的特征。资料来源:
公式和单位
表示磁通为Φ 米,我们有:
哪里:
-N是线圈的匝数。
-电流强度为i。
-ℓ Ç表示电路的长度。
-A c是横截面积。
-μ是介质的渗透率。
分母中结合几何形状和介质影响的因素恰好是电路的磁阻,用字母denoted表示的标量可以将其与电阻区分开。所以:
在国际单位制(SI)中,ℜ是亨利的倒数(乘以转数N)。反过来,亨利(Henry)是磁感应的单位,等于1特斯拉(T)x平方米/安培。从而:
1 H -1 = 1安/ Tm 2
由于1 Tm 2 = 1韦伯(Wb),因此磁阻也以A / Wb(安培/韦伯或更频繁地以安匝/韦伯)表示。
磁阻如何计算?
由于磁阻与磁路中的电阻具有相同的作用,因此可以将这些电路的类比等效于欧姆定律V = IR。
虽然它不正确地循环,磁通Φ 米取的电流的地方,而代替的电压V,磁电压或磁动势被定义,类似于电路的电动势或EMF。
磁通势负责维持磁通量。它缩写为fmm并表示为。有了它,我们终于有了一个将三个量相关联的方程:
并与方程Φ比较米 =的Ni /(ℓ ç /μA Ç),得出的结论是:
这样,借助最后一个称为霍普金森定律的方程,就可以在知道电路的几何形状和介质的磁导率的情况下,或者在知道磁通量和磁力的情况下,计算磁阻。
与电阻的差异
对于磁阻ℜ=ℓ公式C ^ /μA Ç类似于R = L /σA为电阻。在后者中,σ表示材料的电导率,L是导线的长度,A是其横截面的面积。
这三个量:σ,L和A是常数。但是,通常,介质μ的磁导率不是恒定的,因此电路的磁阻也不像其电模拟那样是恒定的。
如果介质发生了变化,例如从空气变为铁,反之亦然,则磁导率也会发生变化,从而磁阻也会发生变化。磁性材料也会经历磁滞循环。
这意味着,即使去除了磁场,施加外部磁场也会使材料保留一些磁性。
因此,每次计算磁阻时,都必须仔细指定材料在循环中的位置,从而知道其磁化强度。
例子
尽管磁阻高度取决于回路的几何形状,但它也取决于介质的渗透性。该值越高,磁阻越低;铁磁材料就是这种情况。另一方面,空气的磁导率较低,因此其磁阻较高。
电磁阀
螺线管是一个长度为ℓ的N匝绕组,电流I通过该绕组,通常以圆形方式缠绕。
在其内部,将产生一个强而均匀的磁场,而在磁场之外,则变为大约零。
图2.螺线管内部的磁场。资料来源:维基共享资源。拉吉夫1840478。
如果绕组为圆形,则它具有圆环。里面可能有空气,但是如果放置铁芯,由于这种矿物的高磁导率,其磁通量会更高。
线圈缠绕在矩形铁芯上
可以通过将线圈缠绕在矩形铁芯上来构建磁路。这样,当电流通过导线时,就有可能在铁芯内建立一个强磁场通量,如图3所示。
磁阻取决于电路的长度和图中所示的横截面积。所示电路是均匀的,因为芯线是由单一材料制成的,并且横截面保持均匀。
图3.一个简单的磁路,包括一个缠绕在矩形铁芯上的线圈。左图的来源:Wikimedia Commons。经常
解决的练习
-练习1
求出2000匝的直线螺线管的磁阻,知道当有5 A的电流流过时,会产生8 mWb的磁通量。
解
由于电流强度和线圈匝数可用,因此公式ℱ= Ni用于计算磁电压。它只是成倍增加:
然后使用由ℱ=Φ 米。ℜ,注意用韦伯表示磁通量(前缀“ m”表示“毫”,因此乘以10 -3:
现在清除了磁阻并替换了值:
-练习2
用所示尺寸(以厘米为单位)计算图中所示电路的磁阻。芯的磁导率为μ= 0.005655 T·m / A,横截面积恒定为25 cm 2。
图4.示例2的磁路。来源:F. Zapata。
解
我们将应用公式:
声明中提供了渗透率和横截面积作为数据。剩下的是要找到电路的长度,该长度是图中红色矩形的周长。
为此,对水平边的长度进行平均,以增加长度和缩短长度:(55 +25 cm)/ 2 = 40 cm。然后以相同的方式进行垂直边:(60 +30 cm)/ 2 = 45 cm。
最后,将四个边的平均长度相加:
在磁阻公式中减去替代值,而不是首先以SI单位表示该声明中给出的横截面的长度和面积:
参考文献
- 阿莱曼,M。铁磁芯。从youtube.com中恢复。
- 磁路和磁阻。从以下站点恢复:mse.ndhu.edu.tw。
- Spinadel,E.1982。电气和磁路。新图书馆。
- 维基百科。磁通势。摘自:es.wikipedia.org。
- 维基百科。磁阻。摘自:es.wikipedia.org。