Manyetik devre için Ohm yasası

Manyetik akı olmasaydı, modern elektrik mühendisliğinin var olması pek mümkün değildi. Jeneratörlerin ve elektrik motorlarının, elektromıknatısların ve transformatörlerin, ölçüm aletlerinin ve Hall sensörlerinin çalışması, manyetik alanın kullanımına ve manyetik akının özelliklerine bağlıdır.

Manyetik akıyı yoğunlaştırmak ve güçlendirmek için ferromanyetik malzemelerin kullanımına başvururlar. Ferromanyetik malzemeler üretilir manyetik çekirdekler - gerekli şekil ve boyutlarda gövdeler, belirli bir boyuttaki manyetik akıları istenen yönde yönlendirmek için çekirdekler. Kapalı manyetik indüksiyon hatlarının içinden geçtiği bu tür cisimlere manyetik devreler denir.

Manyetik alanın bilinen özellikleri, çeşitli manyetik devrelerdeki manyetik akıların hesaplanmasını mümkün kılar. Ancak pratik çalışma için, bu yasaları her seferinde doğrudan kullanmak yerine, manyetik alan yasalarından türetilen manyetik devrelerin genel sonuçlarına ve yasalarına başvurmak çok daha uygundur. Belirli kuralları manyetik devrelere uygulamak, tipik pratik problemleri çözmek için daha uygundur.

Örneğin, enine kesiti S olan dallanmamış bir boyunduruktan oluşan basit bir manyetik devreyi ele alalım; geçirgenlik mu… Boyunduruğun, örneğin hava gibi aynı alan S'nin manyetik olmayan bir boşluğu vardır ve boşluktaki manyetik geçirgenlik - mu1 - boyunduruğun manyetik geçirgenliğinden farklıdır. Burada ortalama indüksiyon çizgisine bakabilir ve ona manyetik gerilim teoremini uygulayabilirsiniz:

Manyetik indüksiyon hatları devre boyunca sürekli olduğundan, hem boyunduruktaki hem de boşluktaki manyetik akının büyüklüğü aynıdır. Şimdi formülleri kullanıyoruz manyetik indüksiyon B ve manyetik akı F için manyetik alanın kuvvetini H manyetik akı F cinsinden ifade etmek için.

Bir sonraki adım, elde edilen ifadeleri yukarıdaki manyetik akı teoreminin formülünde değiştirmektir:

Elektrik mühendisliğinde bilinene çok benzer bir formül elde ettik. Kapalı bir devrenin bir bölümü için Ohm yasasıve burada EMF'nin rolü, elektromotor kuvvetine benzetilerek manyetomotiv kuvvet (veya MDF) olarak adlandırılan iN miktarı tarafından oynanır. SI sisteminde, manyetomotor kuvveti amper cinsinden ölçülür.

Paydadaki toplam, bir elektrik devresi için toplam elektrik direncinin bir analojisinden başka bir şey değildir ve bir manyetik devre için, buna göre toplam manyetik direnç olarak adlandırılır. Paydadaki terimler, manyetik devrenin bireysel bölümlerinin manyetik dirençleridir.

Manyetik dirençler, manyetik devrenin uzunluğuna, kesit alanına ve manyetik geçirgenliğe bağlıdır (olağan Ohm yasası için elektriksel iletkenliğe benzer).Sonuç olarak, sadece bir manyetik devre için Ohm yasasının formülünü yazabilirsiniz:

Yani, Ohm yasasının bir manyetik devre ile ilgili formülasyonu şu şekildedir: "dallanma olmadan bir manyetik devrede, manyetik akı, MDS'nin devrenin toplam manyetik direncine bölünmesinin bölümüne eşittir."

Formüllerden açıkça görülüyor ki, manyetik direnç kuzeydoğuda weber amper cinsinden ölçülür ve bir manyetik devrenin toplam manyetik direnci sayısal olarak o manyetik devrenin parçalarının manyetik dirençlerinin toplamına eşittir.

Açıklanan durum, manyetik akı art arda tüm bu parçalara nüfuz etmesi koşuluyla, herhangi bir sayıda parça içeren dallanmamış bir manyetik devre için geçerlidir. Manyetik çekirdekler seri bağlanırsa, parçaların manyetik dirençleri toplanarak toplam manyetik direnç bulunur.

Şimdi bir devrenin parçalarının relüktansının devrenin toplam relüktansı üzerindeki etkisini gösteren bir deneyi ele alalım: U-biçimli bir manyetik devre, bir ampermetre ve bir reosta aracılığıyla beslenen (alternatif akım) bobin 1 tarafından mıknatıslanır. İkincil sargıda 2 bir EMF indüklenir ve sargıya bağlı voltmetrenin okumaları, bildiğiniz gibi, manyetik devredeki manyetik akı ile orantılıdır.

Şimdi birincil sargıdaki akımı bir reosta ile düzenleyerek değişmeden tutarsanız ve aynı zamanda demir levhayı yukarıdaki manyetik devreye karşı bastırırsanız, devrenin toplam manyetik direnci büyük ölçüde azaldıktan sonra, okunan değer voltmetre buna göre artacaktır.

Tabii ki, "manyetodirenç" ve "manyetomotiv kuvvet" gibi yukarıdaki terimler formel kavramlardır, çünkü manyetik akıda hiçbir şey hareket etmez, hareketli parçacıklar yoktur, yalnızca görsel bir temsilidir (sıvı akış modeli gibi). kanunların daha net anlaşılması...

Yukarıdaki deneyin ve diğer benzer deneylerin fiziksel anlamı, manyetik devreye manyetik olmayan boşlukların ve manyetik malzemelerin sokulmasının manyetik devredeki manyetik akıyı nasıl etkilediğini anlamaktır.

Örneğin, bir manyetik devreye bir mıknatıs sokarak, devrede hali hazırda bulunan cisimlere ek manyetik akılar ekleyen ek moleküler akımlar ekleriz. "Manyetik direnç" ve "manyetik kuvvet" gibi biçimsel kavramlar, pratik bir problemi çözerken çok uygun olduklarını kanıtladılar, bu nedenle elektrik mühendisliğinde başarıyla kullanılıyorlar.