Законът на Ом за магнитна верига
Ако нямаше магнитни потоци, е малко вероятно съвременната електротехника да съществува. Работата на генератори и електродвигатели, електромагнити и трансформатори, измервателни уреди и сензори на Хол се основава на използването на магнитното поле и свойствата на магнитния поток.
За да концентрират и засилят магнитния поток, те прибягват до използването на феромагнитни материали. Произвеждат се феромагнитни материали магнитни ядра — тела с необходимите форми и размери, сърцевини за насочване на магнитни потоци с един или друг размер в необходимата посока. Такива тела, вътре в които преминават затворени линии на магнитна индукция, се наричат магнитни вериги.
Известните свойства на магнитното поле правят възможно изчисляването на магнитните потоци в различни магнитни вериги. Но за практическа работа е много по -удобно да се прибягва до общи последици и закони за магнитните вериги, произтичащи от законите на магнитното поле, вместо да се използват тези закони директно всеки път. Прилагането на определени правила за магнитни вериги е по -удобно за решаване на типични практически проблеми.
Например, помислете за проста магнитна верига, която се състои от неразклонен хомот с напречно сечение S, който от своя страна е направен от материал с пропускливост mu… Яремът има немагнитна междина на същата площ S, например въздух, а магнитната пропускливост в пролуката — mu1 — е различна от магнитната пропускливост на игото. Тук можете да разгледате средната линия на индукцията и да приложите теоремата за магнитното напрежение към нея:
Тъй като линиите на магнитна индукция са непрекъснати по цялата верига, величината на магнитния поток както в ярема, така и в пролуката е една и съща. Сега използваме формулите за магнитна индукция B и за магнитния поток Ф, за да изрази силата H на магнитното поле по отношение на магнитния поток F.
Следващата стъпка е да замените получените изрази в горната формула на теоремата за магнитния поток:
Получихме формула, много подобна на тази, позната в електротехниката Законът на Ом за участък от затворена верига, а ролята на ЕМП тук се играе от количеството iN, наречено магнитодвижеща сила (или МДФ) по аналогия с електродвижещата сила. В системата SI магнитодвижещата сила се измерва в ампери.
Сумата в знаменателя не е нищо повече от аналогия на общото електрическо съпротивление за електрическа верига, а за магнитна верига се нарича съответно общо магнитно съпротивление. Членовете в знаменателя са магнитните съпротивления на отделни участъци от магнитната верига.
Магнитните съпротивления зависят от дължината на магнитната верига, от нейната площ на напречното сечение и от магнитната пропускливост (подобна на електрическата проводимост за обичайния закон на Ом). В резултат на това можете да запишете формулата на закона на Ом, само за магнитна верига:
Това е, формулировката на закона на Ом във връзка с магнитна верига звучи така: «в магнитна верига без разклоняване магнитният поток е равен на частното от разделянето на MDS на общото магнитно съпротивление на веригата.»
От формулите е очевидно, че магнитното съпротивление в СИ се измерва в ампери на weber, а общото магнитно съпротивление на магнитната верига е числено равно на сумата от магнитните съпротивления на частите от тази магнитна верига.
Описаното положение е валидно за неразклонена магнитна верига, която включва произволен брой части, при условие че магнитният поток последователно прониква във всички тези части. Ако магнитните жили са свързани последователно, тогава общото магнитно съпротивление се намира чрез добавяне на магнитните съпротивления на частите.
Помислете сега за експеримент, който демонстрира ефекта на нежеланието на части от верига върху общото нежелание на верига.U-образната магнитна верига се магнетизира от намотка 1, която се захранва (променлив ток) през амперметър и реостат. Във вторичната намотка 2 се индуцира ЕМП и показанията на волтметъра, свързан с намотката, както знаете, са пропорционални на магнитния поток в магнитната верига.
Ако сега поддържате тока в първичната намотка непроменен, като го регулирате с реостат, и в същото време натиснете желязната плоча срещу магнитната верига отгоре, след като общото магнитно съпротивление на веригата значително ще намалее, показанията на волтметъра ще се увеличи съответно.
Разбира се, горните термини, като „магнитно съпротивление“ и „магнитодвижеща сила“, са формални понятия, тъй като нищо в магнитния поток не се движи, там няма движещи се частици, това е само образно представяне (като модел на течност поток) за по -ясно разбиране на законите …
Физическият смисъл на горния експеримент и други подобни експерименти е да се разбере как въвеждането на немагнитни пролуки и магнитни материали в магнитната верига влияе върху магнитния поток в магнитната верига.
Чрез въвеждане, например, магнит в магнитна верига, ние добавяме допълнителни молекулни токове към телата, които вече се съдържат във веригата, които въвеждат допълнителни магнитни потоци. Официалните понятия като «магнитно съпротивление» и «магнитодвижеща сила» се оказват много удобни, когато се налага решаване на практически проблем, поради което те се използват успешно в електротехниката.