磁気抵抗の磁束を確立することはより困難大きなリラクタンス:または磁気抵抗が野党の手段プレゼント磁束の通路です。磁気回路では、磁気抵抗は電気回路の電気抵抗と同じ役割を果たします。
電流が流れるコイルは、非常に単純な磁気回路の例です。電流のおかげで、コイルの幾何学的配置とコイルを流れる電流の強さに依存する磁束が生成されます。
図1.磁気抵抗は、トランスなどの磁気回路の特性です。出典:Pixabay。
数式と単位
Φのように磁束表すメートルを、私たちは持っています:
どこ:
-Nはコイルの巻数です。
-電流の強度はiです。
-ℓ Cは、回路の長さを表します。
-A cは断面積です。
-μは、媒体の透過性です。
ジオメトリと媒体の影響を組み合わせた分母の要素は、正確には回路の磁気抵抗であり、電気抵抗と区別するために文字byで示されるスカラー量です。そう:
国際単位系(SI)では、ℜはヘンリーの逆数(巻数Nを掛けたもの)として測定されます。一方、ヘンリーは磁気インダクタンスの単位であり、1テスラ(T)x平方メートル/アンペアに相当します。したがって:
1 H -1 = 1 A / Tm 2
1 Tm 2 = 1ウェーバー(Wb)なので、リラクタンスはA / Wb(アンペア/ウェーバーまたはより頻繁にはアンペアターン/ウェーバー)で表されます。
磁気抵抗はどのように計算されますか?
磁気抵抗は磁気回路の電気抵抗と同じ役割を果たすので、これらの回路のオームの法則V = IRと同等にアナロジーを拡張することができます。
それは適切に循環しないが、磁束ΦのMは、代わりに電圧Vの、磁性電圧または起磁力が定義されている間に電気回路における起電力またはEMFに類似し、現在の場所を取ります。
起磁力は磁束を維持する役割を果たします。これはfmmと略され、ℱと表されます。これで、最終的に3つの量を関連付ける方程式ができました。
そして方程式Φと比較M =たNi /(ℓ C /μA C:)、それが結論されます
この方法では、ホプキンソンの法則と呼ばれるこの最後の方程式により、回路の形状と媒体の透磁率、または磁束と磁気張力を知ることで、リラクタンスを計算できます。
電気抵抗との違い
磁気抵抗ℜ=ℓの方程式C /μA Cは電気抵抗のためにR = L /σAと同様です。後者では、σは材料の導電率を表し、Lはワイヤーの長さ、Aは断面の面積です。
これらの3つの量:σ、L、Aは一定です。しかしながら、媒体μの透磁率は、一般に、一定ではないので、回路の磁気リラクタンスも、その電気的類似度とは異なり、一定ではない。
媒体に変化がある場合、たとえば空気から鉄へ、またはその逆の場合、透磁率が変化し、結果として磁気抵抗が変化します。また、磁性材料はヒステリシスサイクルを経ます。
これは、外部フィールドを適用すると、フィールドが削除された後でも、材料が一部の磁性を保持することを意味します。
このため、磁気抵抗が計算されるたびに、材料がサイクルのどこにあるかを注意深く特定し、その磁化を知る必要があります。
例
リラクタンスは回路の形状に大きく依存しますが、媒体の透磁率にも依存します。この値が高いほど、抵抗が低くなります。これは、強磁性体の場合です。一方、空気は透磁率が低いため、磁気抵抗が高くなります。
ソレノイド
ソレノイドは長さℓの巻線で、Nターンで電流Iが流れます。ターンは一般に円形に巻かれます。
その内部では、強力で均一な磁場が生成されますが、磁場の外部ではほぼゼロになります。
図2.ソレノイド内部の磁場。出典:ウィキメディア・コモンズ。Rajiv1840478。
巻線に円形を指定すると、トーラスになります。内部には空気があるかもしれませんが、鉄のコアが配置されている場合、この鉱物の高い透過性のおかげで、磁束ははるかに高くなります。
長方形の鉄心に巻かれたコイル
コイルを長方形の鉄心に巻いて磁気回路を作ることができます。このようにして、電流がワイヤを通過すると、図3に示すように、鉄心内に閉じ込められた強いフィールドフラックスを確立することができます。
リラクタンスは、回路の長さと図に示されている断面積に依存します。コアは単一の材料で作られ、断面は均一のままであるため、示されている回路は均一です。
図3.長方形の鉄心にコイルが巻かれた単純な磁気回路。左図の出典:ウィキメディア・コモンズ。頻繁に
解決された演習
-演習1
2000ターンの直線ソレノイドの磁気抵抗を求めます。5Aの電流が流れると、8 mWbの磁束が発生することがわかります。
解決
電流の強さとコイルの巻数が利用できるため、式ℱ= Niを使用して磁電圧が計算されます。それは単に増加します:
次いで、使用がℱ=Φで作られている、M。web、ウェーバーで磁束を表現するように注意してください(接頭辞「m」は「ミリ」を意味するため、10 -3を掛けます:
これで、抵抗が解消され、値が置き換えられます:
-演習2
図に示されている回路の磁気抵抗を、センチメートル単位で示されている寸法で計算します。コアの透磁率はμ= 0.005655 T・m / Aであり、断面積は一定で、25 cm 2です。
図4.例2の磁気回路。出典:F. Zapata。
解決
次の式を適用します。
透過性と断面積は、ステートメントのデータとして利用できます。図の赤い長方形の周囲である回路の長さを見つけるために残ります。
これを行うには、水平辺の長さを平均して、長さを長くし、長さを短くします:(55 +25 cm)/ 2 = 40 cm。次に、垂直側についても同じように進めます:(60 +30 cm)/ 2 = 45 cm。
最後に、4つの辺の平均の長さが追加されます。
ステートメントで指定された断面の長さと面積を最初にSI単位で表すことなく、リラクタンスの式で代替値を差し引きます:
参考文献
- Alemán、M。強磁性コア。回収元:youtube.com。
- 磁気回路と磁気抵抗。回復:mse.ndhu.edu.tw。
- スピナデル、E。1982。電気回路と磁気回路。新しいライブラリ。
- ウィキペディア。起磁力。回復元:es.wikipedia.org。
- ウィキペディア。磁気抵抗。回復元:es.wikipedia.org。