MAGNĒTISKĀ PRETESTĪBA: VIENĪBAS, FORMULAS, APRĒĶINS, PIEMĒRI - FIZISKĀ - 2025

Magnētiskā nevēlēšanās vai magnētiskā pretestība ir opozīcijas līdzekļi dāvanas pagājušo magnētiskā plūsma: lielāka nevēlēšanās grūtāk noteikt magnētisko plūsmu. Magnētiskajā ķēdē negribīgumam ir tāda pati loma kā elektriskajai pretestībai elektriskajā ķēdē.

Spole, ko nes elektriskā strāva, ir ļoti vienkāršas magnētiskās ķēdes piemērs. Pateicoties strāvai, rodas magnētiskā plūsma, kas ir atkarīga no spoles ģeometriskā izvietojuma un arī no tā plūstošās strāvas intensitātes.

1. attēls. Magnētiskā pretestība ir raksturīga tādām magnētiskām ķēdēm kā transformators. Avots: Pixabay.

Formulas un vienības

Apzīmējot magnētisko plūsmu kā Φ _m , mums ir:

Kur:

-N ir spoles pagriezienu skaits.

-Strāvas intensitāte ir i.

-ℓ _c apzīmē ķēdes garumu.

- A _c ir šķērsgriezuma laukums.

-μ ir barotnes caurlaidība.

Faktors saucējā, kas apvieno ģeometriju un barotnes iedarbību, ir tieši ķēdes magnētiskā nevēlēšanās - skalārs lielums, kas apzīmēts ar burtu ℜ, lai to atšķirtu no elektriskās pretestības. Tātad:

Starptautiskajā mērvienību sistēmā (SI) measured mēra kā Henrija apgriezto vērtību (reizinātu ar pagriezienu skaitu N). Savukārt Henrijs ir magnētiskās induktivitātes vienība, kas vienāda ar 1 teslu (T) x kvadrātmetru / ampēru. Tādējādi:

1 H ^-1 = 1 A / Tm ²

Tā kā 1 Tm ² = 1 weber (Wb), nevēlēšanos izsaka arī A / Wb (ampēros / weber vai biežāk ampēros / weber).

Kā tiek aprēķināta magnētiskā nepatika?

Tā kā magnētiskajai pretestībai ir tāda pati loma kā elektriskajai pretestībai magnētiskajā ķēdē, šo shēmu analogi ir iespējams paplašināt ar ekvivalentu Ohma likumu V = IR.

Lai arī tas cirkulē nepareizi, strāvas vietā ir magnētiskā plūsma Φ _m , savukārt sprieguma V vietā tiek noteikts magnētiskais spriegums vai magnētomotora spēks, kas ir analogs elektromotora spēkam vai emf elektriskajās ķēdēs.

Par magnētiskās plūsmas uzturēšanu ir atbildīgs magnētiskais spēks. Tas ir saīsināts fmm un tiek apzīmēts ar ℱ. Līdz ar to mums beidzot ir vienādojums, kas saista trīs lielumus:

Un, salīdzinot ar vienādojumu Φ _m = Ni / (ℓ _c / μA _c ), tiek secināts, ka:

Šādā veidā nevēlēšanos var aprēķināt, zinot ķēdes ģeometriju un barotnes caurlaidību, vai arī zinot magnētisko plūsmu un magnētisko spriegumu, pateicoties šim pēdējam vienādojumam, ko sauc par Hopkinsona likumu.

Atšķirība ar elektrisko pretestību

Magnētiskās pretestības lu = ℓ _c / μA _c vienādojums ir līdzīgs R = L / σA elektriskajai pretestībai. Pēdējā σ apzīmē materiāla vadītspēju, L ir stieples garums un A ir tā šķērsgriezuma laukums.

Šie trīs lielumi: σ, L un A ir nemainīgi. Tomēr kopumā barotnes μ caurlaidība nav konstanta, tātad atšķirībā no tās elektriskās shēmas nav arī konstanta ķēdes magnētiskā nepatika.

Ja mainās barotne, piemēram, pārejot no gaisa uz dzelzi vai otrādi, mainās caurlaidība, attiecīgi mainoties arī nevēlēšanās. Un arī magnētiskie materiāli iziet cauri histerēzes cikliem.

Tas nozīmē, ka ārēja lauka pielietošana liek materiālam saglabāt daļu magnētisma pat pēc lauka noņemšanas.

Šī iemesla dēļ katru reizi, kad tiek aprēķināta magnētiskā pretestība, ir rūpīgi jānorāda, kur materiāls atrodas ciklā, un tādējādi jāzina tā magnetizācija.

Piemēri

Kaut arī nevēlēšanās ir ļoti atkarīga no shēmas ģeometrijas, tā ir atkarīga arī no barotnes caurlaidības. Jo augstāka šī vērtība, jo mazāka ir nevēlēšanās; tāds ir feromagnētisko materiālu gadījums. No otras puses, gaisam ir zema caurlaidība, tāpēc tā magnētiskā pretestība ir augstāka.

Solenoīdi

Solenoīds ir tinums, kura garums ir N un kurš izgatavots ar N pagriezieniem, caur kuru tiek izvadīta elektriskā strāva I. Virpieni parasti tiek apvilkti apļveida veidā.

Tā iekšpusē tiek ģenerēts intensīvs un vienmērīgs magnētiskais lauks, bet ārpus tā lauka kļūst aptuveni nulle.

2. attēls. Magnētiskais lauks solenoīda iekšpusē. Avots: Wikimedia Commons. Rajiv1840478.

Ja tinumam tiek piešķirta apļveida forma, tam ir toruss. Iekšpusē var būt gaiss, bet, ja tiek ievietots dzelzs kodols, magnētiskā plūsma ir daudz augstāka, pateicoties šī minerāla augstajai caurlaidībai.

Spoles brūce uz taisnstūra dzelzs serdes

Magnētisko ķēdi var izveidot, tinumu uztinot uz taisnstūra dzelzs serdi. Tādā veidā, kad caur stiepli tiek izvadīta strāva, ir iespējams izveidot intensīvu lauka plūsmu, kas norit dzelzs serdē, kā parādīts 3. attēlā.

Negribīgums ir atkarīgs no shēmas garuma un attēlā norādītā šķērsgriezuma laukuma. Parādītā shēma ir viendabīga, jo serde ir izgatavota no viena materiāla un šķērsgriezums paliek vienmērīgs.

3. attēls. Vienkārša magnētiskā ķēde, kas sastāv no spoles, kas ir uzvilkta uz dzelzs serdes taisnstūra formā. Kreisās figūras avots: Wikimedia Commons. Bieži

Atrisināti vingrinājumi

- 1. vingrinājums

Atrodiet taisna solenoīda ar 2000 pagriezieniem magnētisko nepatiku, zinot, ka tad, kad caur to plūst 5 A strāva, rodas magnētiskā plūsma 8 mWb.

Risinājums

Vienādojumu ℱ = Ni izmanto, lai aprēķinātu magnētisko spriegumu, jo ir pieejama strāvas intensitāte un pagriezienu skaits spolē. Tas tikai reizinās:

Tad izmanto of = Φ _m . ℜ, rūpējoties par magnētiskās plūsmas izteikšanu weberā (priedēklis “m” nozīmē “milli”, tāpēc to reizina ar 10 ^-3 :

Tagad nevēlēšanās ir dzēsta un vērtības ir aizstātas:

- 2. vingrinājums

Aprēķiniet attēlā redzamās ķēdes magnētisko pretestību ar parādītajiem izmēriem, kas izteikti centimetros. Kodola caurlaidība ir μ = 0,005655 T · m / A, un šķērsgriezuma laukums ir nemainīgs, 25 cm ² .

4. attēls. 2. piemēra magnētiskā ķēde. Avots: F. Zapata.

Risinājums

Mēs izmantosim formulu:

Caurlaidība un šķērsgriezuma laukums ir pieejami kā dati paziņojumā. Atliek atrast ķēdes garumu, kas attēlā ir sarkanā taisnstūra perimetrs.

Lai to izdarītu, tiek aprēķināts vidējais horizontālās malas garums, pievienojot lielāku un īsāku garumu: (55 +25 cm) / 2 = 40 cm. Tad rīkojieties tāpat kā vertikālā puse: (60 +30 cm) / 2 = 45 cm.

Visbeidzot pievieno vidējo četru malu garumu:

Neatbilstības formulā atņem aizvietojošās vērtības, vispirms neizsakot SI vienībās šķērsgriezuma garumu un laukumu, kas norādīts paziņojumā:

Atsauces

1. Alemán, M. Feromagnētiskais kodols. Atgūts no: youtube.com.
2. Magnētiskā ķēde un nevēlēšanās. Atgūts no: mse.ndhu.edu.tw.
3. Spinadel, E. 1982. Elektriskās un magnētiskās shēmas. Jaunā bibliotēka.
4. Wikipedia. Magnetomotora spēks. Atgūts no: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Magnētiskā nevēlēšanās. Atgūts no: es.wikipedia.org.