قانون أوم للدائرة المغناطيسية

إذا لم تكن هناك تدفقات مغناطيسية ، فمن غير المرجح أن توجد هندسة كهربائية حديثة. يعتمد تشغيل المولدات والمحركات الكهربائية والمغناطيسات الكهربائية والمحولات وأدوات القياس ومستشعرات القاعة على استخدام المجال المغناطيسي وخصائص التدفق المغناطيسي.

لتركيز وتقوية التدفق المغناطيسي ، يلجأون إلى استخدام المواد المغناطيسية. يتم إنتاج المواد المغناطيسية النوى المغناطيسية - أجسام من الأشكال والأحجام المطلوبة ، النوى لتوجيه التدفقات المغناطيسية بحجم أو آخر في الاتجاه المطلوب. تسمى هذه الأجسام ، التي يوجد بداخلها خطوط مغلقة لتمرير الحث المغناطيسي ، الدوائر المغناطيسية.

تجعل الخصائص المعروفة للمجال المغناطيسي من الممكن حساب التدفقات المغناطيسية في الدوائر المغناطيسية المختلفة. ولكن بالنسبة للعمل العملي ، فمن الأنسب بكثير اللجوء إلى العواقب العامة وقوانين الدوائر المغناطيسية المشتقة من قوانين المجال المغناطيسي ، بدلاً من استخدام هذه القوانين مباشرة في كل مرة. يعد تطبيق قواعد معينة على الدوائر المغناطيسية أكثر ملاءمة لحل المشكلات العملية النموذجية.

على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك دائرة مغناطيسية بسيطة تتكون من نير غير متفرع من المقطع العرضي S ، والذي يتكون بدوره من مادة ذات نفاذية مو… للنير فجوة غير مغناطيسية في نفس المنطقة S ، على سبيل المثال الهواء ، والنفاذية المغناطيسية في الفجوة - mu1 - تختلف عن النفاذية المغناطيسية للنير. يمكنك هنا إلقاء نظرة على متوسط ​​خط الاستقراء وتطبيق نظرية التوتر المغناطيسي عليه:

نظرًا لأن خطوط الحث المغناطيسي مستمرة في جميع أنحاء الدائرة ، فإن حجم التدفق المغناطيسي في كل من النير والفجوة هو نفسه. الآن نستخدم الصيغ لـ الحث المغناطيسي B وللتدفق المغناطيسي F للتعبير عن قوة المجال المغناطيسي H من حيث التدفق المغناطيسي F.

الخطوة التالية هي استبدال التعبيرات الناتجة في الصيغة أعلاه لنظرية التدفق المغناطيسي:

لقد حصلنا على صيغة مشابهة جدًا لتلك المعروفة في الهندسة الكهربائية قانون أوم لقسم من دائرة مغلقة، ودور EMF هنا يتم لعبه بواسطة كمية iN ، تسمى القوة الدافعة المغناطيسية (أو MDF) عن طريق القياس بالقوة الدافعة الكهربائية. في نظام SI ، تُقاس القوة الدافعة المغناطيسية بالأمبير.

المجموع في المقام ليس أكثر من تشبيه للمقاومة الكهربائية الكلية لدائرة كهربائية ، وبالنسبة للدائرة المغناطيسية تسمى المقاومة المغناطيسية الكلية وفقًا لذلك. المصطلحات الموجودة في المقام هي المقاومة المغناطيسية لأقسام فردية من الدائرة المغناطيسية.

تعتمد المقاومة المغناطيسية على طول الدائرة المغناطيسية ، ومنطقة المقطع العرضي لها ، والنفاذية المغناطيسية (على غرار التوصيل الكهربائي لقانون أوم المعتاد).نتيجة لذلك ، يمكنك كتابة معادلة قانون أوم ، فقط للدائرة المغناطيسية:

أي أن صياغة قانون أوم فيما يتعلق بالدائرة المغناطيسية تبدو كالتالي: "في دائرة مغناطيسية بدون تفرع ، يكون التدفق المغناطيسي مساويًا لحاصل تقسيم MDS على المقاومة المغناطيسية الكلية للدائرة."

يتضح من الصيغ أن المقاومة المغناطيسية في شمال شرق تُقاس بأمبير ويبر ، وتكون المقاومة المغناطيسية الإجمالية لدائرة مغناطيسية مساوية عدديًا لمجموع المقاومة المغناطيسية لأجزاء تلك الدائرة المغناطيسية.

الحالة الموصوفة صالحة لدائرة مغناطيسية غير متفرعة تتضمن أي عدد من الأجزاء ، بشرط أن يخترق التدفق المغناطيسي على التوالي جميع هذه الأجزاء. إذا كانت النوى المغناطيسية متصلة في سلسلة ، فسيتم العثور على المقاومة المغناطيسية الكلية عن طريق إضافة المقاومة المغناطيسية للأجزاء.

ضع في اعتبارك الآن تجربة توضح تأثير إحجام أجزاء من الدائرة على التردد الكلي للدائرة ، حيث يتم ممغنط الدائرة المغناطيسية على شكل حرف U بواسطة ملف 1 ، والذي يتم تغذيته (تيار متناوب) من خلال مقياس التيار الكهربائي ومقاوم متغير. يتم إحداث EMF في الملف الثانوي 2 ، وقراءات الفولتميتر المتصلة باللف ، كما تعلم ، تتناسب مع التدفق المغناطيسي في الدائرة المغناطيسية.

إذا حافظت الآن على التيار في الملف الأساسي دون تغيير عن طريق تنظيمه بمقاوم متغير ، وفي نفس الوقت اضغط على الصفيحة الحديدية ضد الدائرة المغناطيسية أعلاه ، بعد أن تنخفض المقاومة المغناطيسية الإجمالية للدائرة بشكل كبير ، فإن قراءة سوف يزيد الفولتميتر وفقًا لذلك.

بالطبع ، المصطلحات أعلاه ، مثل "المقاومة المغناطيسية" و "القوة الدافعة المغناطيسية" ، هي مفاهيم رسمية ، نظرًا لأنه لا شيء في التدفق المغناطيسي يتحرك ، ولا توجد جسيمات متحركة ، إنه مجرد تمثيل مرئي (مثل نموذج تدفق السوائل) فهم أوضح للقوانين ...

المعنى المادي للتجربة المذكورة أعلاه والتجارب المماثلة الأخرى هو فهم كيفية تأثير إدخال الفجوات غير المغناطيسية والمواد المغناطيسية في الدائرة المغناطيسية على التدفق المغناطيسي في الدائرة المغناطيسية.

من خلال إدخال مغناطيس في دائرة مغناطيسية ، على سبيل المثال ، نضيف تيارات جزيئية إضافية إلى الأجسام الموجودة بالفعل في الدائرة ، والتي تقدم تدفقات مغناطيسية إضافية. تثبت المفاهيم الرسمية مثل "المقاومة المغناطيسية" و "القوة الدافعة المغناطيسية" أنها مريحة للغاية عند حل مشكلة عملية ، وهذا هو سبب استخدامها بنجاح في الهندسة الكهربائية.