МАГНЕТСКА НЕВОЉНОСТ: ЈЕДИНИЦЕ, ФОРМУЛЕ, ИЗРАЧУНАВАЊЕ, ПРИМЕРИ - ФИЗИЧКИ - 2025

Релуктанса или магнетни отпор је опозициони средства представља пролаз магнетног флукса: већи Релуцтанце теже утврдити магнетног флукса. У магнетном колу невољност има исту улогу као електрични отпор у електричном кругу.

Завојница коју преноси електрична струја је пример врло једноставног магнетног круга. Захваљујући струји ствара се магнетни ток који зависи од геометријског распореда завојнице и од интензитета струје која тече кроз њу.

Слика 1. Магнетна невољност је карактеристика магнетних кругова попут трансформатора. Извор: Пикабаи.

Формуле и јединице

Означавајући магнетни ток као Φ _м , имамо:

Где:

-Н је број обртаја завојнице.

- Интензитет струје је и.

-ℓ _ц представља дужину кола.

- А _ц је површина попречног пресека.

-μ је пропусност медијума.

Фактор у називнику који комбинује геометрију и утицај медијума је управо магнетна невољност круга, скаларна количина која је означена словом ℜ, да би се разликовала од електричног отпора. Тако:

У Међународном систему јединица (СИ) меасуред се мери као инверзија хенрија (помножено са бројем окретаја Н). Заузврат, Хенри је јединица за магнетну индуктивност, еквивалентна 1 тесла (Т) к квадратном метру / амперу. Тако:

1 Х ^-1 = 1 А / Тм ²

Пошто је 1 Тм ² = 1 вебер (Вб), невољност је такође изражена у А / Вб (ампер / вебер или чешће ампере-турн / вебер).

Како се израчунава магнетна невољност?

Будући да магнетна невољност има исту улогу као електрични отпор у магнетном кругу, могуће је аналогију проширити еквивалентом Охмовог закона В = ИР за ове кругове.

Иако не циркулише правилно, магнетни ток Φ _м заузима место струје, док је уместо напона В дефинисан магнетни напон или магнетомотивна сила, аналогно електромоторној сили или емфру у електричним круговима.

Магнетомотивна сила је одговорна за одржавање магнетног тока. Скраћено је фмм и означено је са ℱ. Са њом напокон имамо једначину која повезује три количине:

И упоређујући са једначином Φ _м = Ни / (ℓ _ц / µА _ц ), закључује се да:

На овај начин, невољност се може израчунати познавајући геометрију кола и пропусност медија или такође познавајући магнетни ток и магнетну напетост, захваљујући последњој једначини, која се назива Хопкинсонов закон.

Разлика у електричном отпору

Једнаџба за магнетну невољност ℜ = ℓ _ц / μА _ц је слична Р = Л / σА за електрични отпор. У последњем, σ представља проводљивост материјала, Л је дужина жице и А је површина њеног пресека.

Ове три количине: σ, Л и А су константне. Међутим, општа пропусност медијума, уопште, није константна, тако да ни магнетна невољност неког круга није константна, за разлику од његовог електричног симулације.

Ако дође до промене медијума, на пример код преласка са ваздуха на гвожђе или обрнуто, долази до промене пропустљивости са последичном променом невољности. А такође и магнетни материјали пролазе кроз циклусе хистерезе.

То значи да примена спољног поља узрокује да материјал задржи део магнетизма, чак и након уклањања поља.

Из тог разлога, сваки пут када се израчуна магнетна невољност, потребно је пажљиво одредити где се материјал налази у циклусу и на тај начин знати његову магнетизацију.

Примери

Иако је невољкост високо зависна од геометрије кола, то такође зависи од пропустљивости медијума. Што је већа ова вредност, то је мања одбојност; такав је случај са феромагнетским материјалима. Са друге стране ваздух има малу пропусност, па је магнетна невољност већа.

Соленоиди

Соленоид је намотај дужине ℓ начињен са Н окретаја кроз који пролази електрична струја И. Окретачи су обично намотани кружно.

Унутар ње се ствара интензивно и једнолично магнетно поље, док изван поља постаје приближно нула.

Слика 2. Магнетно поље унутар соленоида. Извор: Викимедиа Цоммонс. Рајив1840478.

Ако је намоту дано кружног облика, има торус. Унутра може бити ваздуха, али ако се постави гвожђе језгра, магнетни ток је много већи, захваљујући високој пропустљивости овог минерала.

Завојница је намотана на правоугаоно гвожђе језгро

Магнетним кругом се може начинити намотавањем завојнице на правоугаоно гвожђе језгро. На овај начин, када струја прође кроз жицу, могуће је успоставити интензивни ток поља унутар жељезног језгра, као што је приказано на слици 3.

Невољност зависи од дужине круга и површине попречног пресека наведене на слици. Приказани круг је хомоген, јер је језгра направљена од једног материјала и пресјек остаје уједначен.

Слика 3. Једноставно магнетно коло које се састоји од завојнице намотане на гвоздену језгру у правоугаоном облику. Извор леве фигуре: Викимедиа Цоммонс. Често

Решене вежбе

- Вежба 1

Пронађите магнетну невољност праволинијског соленоида са 2000 обртаја, знајући да када струја од 5 А пролази кроз њега, настаје магнетни ток од 8 мВб.

Решење

За израчунавање магнетног напона користи се једначина ℱ = Ни, јер су доступни интензитет струје и број обртаја у завојници. Само се множи:

Тада се користи ℱ = Φ _м . ℜ, водећи рачуна да се изрази магнетни ток у веберу (префикс "м" значи "милли", па се множи са 10 ^-3 :

Сада је невољност очишћена и вредности су замењене:

- Вежба 2

Израчунајте магнетну невољност круга приказаног на слици са приказаним димензијама у центиметрима. Пропусност језгре је µ = 0,005655 Т · м / А, а површина попречног пресека је константна, 25 цм ² .

Слика 4. Магнетни круг примера 2. Извор: Ф. Запата.

Решење

Примјенићемо формулу:

Пропусност и површина попречног пресека доступни су као подаци у изјави. Остаје да нађемо дужину круга која је обод црвеног правоугаоника на слици.

Да бисте то учинили, дужина хоризонталне стране се просечује, додајући већу дужину и краћу дужину: (55 +25 цм) / 2 = 40 цм. Затим наставите на исти начин за вертикалну страну: (60 +30 цм) / 2 = 45 цм.

На крају се додају просечне дужине четири стране:

Одузимите супституционе вредности у формули одбојности, не без претходног изражавања дужине и површине пресека - дате у изјави - у јединицама СИ:

Референце

1. Алеман, М. Ферромагнетско језгро. Опоравак од: иоутубе.цом.
2. Магнетни круг и невољност. Опоравак од: мсе.ндху.еду.тв.
3. Спинадел, Е. 1982. Електрични и магнетни склопови. Нова библиотека.
4. Википедиа. Магнетомотивна сила. Опоравак од: ес.википедиа.орг.
5. Википедиа. Магнетиц Релуцтанце. Опоравак од: ес.википедиа.орг.