Магнитное сопротивление

Устойчивость к магнитному потоку

Магнитное сопротивление , или магнитное сопротивление , представляет собой концепцию, используемую при анализе магнитных цепей . Она определяется как отношение магнитодвижущей силы (ммс) к магнитному потоку . Он представляет собой сопротивление магнитному потоку и зависит от геометрии и состава объекта.

Магнитное сопротивление в магнитной цепи аналогично электрическому сопротивлению в электрической цепи , поскольку сопротивление является мерой сопротивления электрическому току . В этом отношении определение магнитного сопротивления аналогично закону Ома . Однако магнитный поток, проходящий через сопротивление, не приводит к рассеиванию тепла, как это происходит при токе через сопротивление. Таким образом, аналогию нельзя использовать для моделирования потока энергии в системах, где энергия пересекает магнитный и электрический домены. Альтернативной аналогией модели сопротивления, которая правильно представляет потоки энергии, является модель гиратора-конденсатора .

Магнитное сопротивление представляет собой скалярную экстенсивную величину . Единицей магнитного сопротивления является обратный генри , H ^-1 .

История

Термин «сопротивление» был придуман в мае 1888 года Оливером Хевисайдом . ^[1] Понятие «магнитное сопротивление» было впервые упомянуто Джеймсом Джоулем в 1840 году. ^[2] Идея закона магнитного потока , аналогичного закону Ома для замкнутых электрических цепей , приписывается Генри Огастесу Роуленду в статье 1873 года. ^[3] Роуленд также является автором термина «магнитодвижущая сила» в 1880 году, ^[4] также был введен, очевидно независимо, немного позже, в 1883 году, Бозанке. ^[5]

Нежелание обычно обозначается курсивной заглавной буквой . ${\displaystyle {\mathcal {R}}}$

Определения

Как в переменном, так и в постоянном поле сопротивление представляет собой отношение магнитодвижущей силы (МДС) в магнитной цепи к магнитному потоку в этой цепи. В пульсирующем поле постоянного или переменного тока сопротивление также пульсирует (см. векторы ).

Определение можно выразить следующим образом:

$${\displaystyle {\mathcal {R}}={\frac {\mathcal {F}}{\Phi }}}$$

• ${\displaystyle {\mathcal {R}}}$(«R») — сопротивление в ампер-витках на вебер (единица, эквивалентная виткам на генри ). « Витки » относятся к числу витков электрического проводника, содержащего индуктор.
• ${\displaystyle {\mathcal {F}}}$(«F») — магнитодвижущая сила (МДС) в ампер-витках.
• Φ («Фи») — магнитный поток в веберах.

Его иногда называют законом Хопкинсона , и он аналогичен закону Ома, в котором сопротивление заменено сопротивлением, напряжение - МДС, а ток - магнитным потоком.

Проницаемость является противоположностью сопротивления:

$${\displaystyle {\mathcal {P}}={\frac {1}{\mathcal {R}}}}$$

Производной единицей измерения в системе СИ является генри (то же, что и единица индуктивности , хотя эти два понятия различны).

Магнитный поток всегда образует замкнутый контур, как описано уравнениями Максвелла , но путь контура зависит от сопротивления окружающих материалов. Оно концентрируется на пути наименьшего сопротивления. Воздух и вакуум обладают высоким сопротивлением, тогда как легко намагниченные материалы, такие как мягкое железо, имеют низкое сопротивление. Концентрация потока в материалах с низким сопротивлением образует сильные временные полюса и вызывает механические силы, которые имеют тенденцию перемещать материалы в области с более высоким потоком, поэтому это всегда сила притяжения (притяжения).

Сопротивление однородной магнитной цепи можно рассчитать как:

$${\displaystyle {\mathcal {R}}={\frac {l}{\mu _{0}\mu _{r}A}}={\frac {l}{\mu A}}}$$

где

• l — длина цепи в метрах
• ${\displaystyle \mu _{0}}$- проницаемость вакуума, равная (или, = = ) ${\textstyle 4\pi \times 10^{-7}\mathrm {\frac {H}{m}} }$ ${\textstyle \mathrm {\frac {kg\cdot m}{A^{2}\cdot s^{2}}} }$ ${\textstyle \mathrm {\frac {s\cdot V}{A\cdot m}} }$ ${\textstyle \mathrm {\frac {J}{A^{2}\cdot m}} }$
• ${\displaystyle \mu _{r}}$- относительная магнитная проницаемость материала (безразмерная)
• ${\displaystyle \mu }$– проницаемость материала ( ) ${\displaystyle \mu =\mu _{0}\mu _{r}}$
• А — площадь поперечного сечения контура в квадратных метрах.

Приложения

• В сердечнике некоторых трансформаторов могут быть созданы постоянные воздушные зазоры, чтобы уменьшить эффект насыщения . Это увеличивает сопротивление магнитной цепи и позволяет ей сохранять больше энергии до насыщения сердечника. Этот эффект также используется в обратноходовом трансформаторе .
• Переменные воздушные зазоры могут быть созданы в сердечниках с помощью подвижного держателя для создания переключателя потока, который изменяет величину магнитного потока в магнитной цепи без изменения постоянной магнитодвижущей силы в этой цепи.
• Изменение сопротивления — это принцип, лежащий в основе реактивного двигателя (или генератора с переменным сопротивлением) и генератора переменного тока Александерсона . Другими словами, силы сопротивления стремятся к максимально выровненной магнитной цепи и минимальному воздушному зазору.
• Мультимедийные громкоговорители ^{[ необходимы пояснения ]} обычно имеют магнитное экранирование, чтобы уменьшить магнитные помехи, создаваемые телевизорами и другими ЭЛТ . Магнит динамика покрыт таким материалом, как мягкое железо , чтобы минимизировать рассеянное магнитное поле.

Нежелание также может быть применено к:

• Реактивные двигатели
• Датчики с переменным сопротивлением (магнитные)
• Магнитная емкость
• Магнитная цепь
• Магнитное комплексное сопротивление

Рекомендации

1. Хевисайд О. (1892) Электротехнические статьи, Том 2 - Л.; Нью-Йорк: Макмиллан, с. 166
2. Джоуль Дж. (1884) Научные статьи, том 1, стр.36
3. Роуленд, Генри А. (1873). «XIV. О магнитной проницаемости и максимуме магнетизма железа, стали и никеля». Философский журнал . Серия 4. 46 (304): 140–159. дои : 10.1080/14786447308640912.
4. Роуленд, Генри А., «Об общих уравнениях электромагнитного действия с применением к новой теории магнитного притяжения и к теории магнитного вращения плоскости поляризации света» (часть 2), American Journal математики , вып. 3, нет. 1–2, стр. 89–113, март 1880 г.
5. Бозанке, RHM (1883). «XXVIII. О магнитодвижущей силе». Философский журнал . Серия 5. 15 (93): 205–217. дои : 10.1080/14786448308628457.