ما هي القوة الدافعة المغناطيسية ، قانون هوبكنسون

في النصف الثاني من القرن التاسع عشر ، قام الفيزيائي الإنجليزي جون هوبكنسون وشقيقه إدوارد هوبكنسون ، بتطوير النظرية العامة للدوائر المغناطيسية ، باستنباط صيغة رياضية تسمى "صيغة هوبكنسون" أو قانون هوبكنسون ، وهو نظير لقانون أوم (مستخدم لحساب الدوائر الكهربائية).

لذلك ، إذا كان قانون أوم الكلاسيكي يصف رياضيًا العلاقة بين التيار والقوة الدافعة الكهربائية (EMF) ، فإن قانون هوبكنسون يعبر بالمثل عن العلاقة بين التدفق المغناطيسي وما يسمى القوة الدافعة المغناطيسية (MDF).

نتيجة لذلك ، اتضح أن القوة الدافعة المغناطيسية هي كمية فيزيائية تميز قدرة التيارات الكهربائية على تكوين تدفقات مغناطيسية. ويمكن استخدام قانون هوبكنسون في هذا الصدد بنجاح في حسابات الدوائر المغناطيسية ، لأن MDF في الدوائر المغناطيسية يماثل EMF في الدوائر الكهربائية. يعتبر تاريخ اكتشاف قانون هوبكنسون عام 1886.

يتم قياس حجم القوة الدافعة المغناطيسية (MDF) مبدئيًا بالأمبير أو ، إذا كنا نتحدث عن ملف بتيار أو مغناطيس كهربائي ، فمن أجل تسهيل الحسابات ، استخدم تعبيرها في الأمبير:

حيث: Fm هي القوة الدافعة المغناطيسية في الملف [ampere * turn] ، N هي عدد الدورات في الملف [turn] ، أنا مقدار التيار في كل دورة من لفات الملف [أمبير].

إذا أدخلت قيمة التدفق المغناطيسي هنا ، فسيأخذ قانون هوبكنسون للدائرة المغناطيسية الشكل:

حيث: Fm هي القوة الدافعة المغناطيسية في الملف [ampere * turn] ، F هي التدفق المغناطيسي [weber] أو [henry * ampere] ، Rm هي المقاومة المغناطيسية لموصل التدفق المغناطيسي [ampere * turn / weber] أو [ بدوره / هنري].

كانت الصيغة النصية لقانون هوبكنسون في الأصل على النحو التالي: "في دائرة مغناطيسية غير متفرعة ، يتناسب التدفق المغناطيسي طرديًا مع القوة الدافعة المغناطيسية ويتناسب عكسيًا مع المقاومة المغناطيسية الكلية." أي أن هذا القانون يحدد العلاقة بين القوة الدافعة المغناطيسية والمقاومة والتدفق المغناطيسي في الدائرة:

هنا: F هو التدفق المغناطيسي [ويبر] أو [هنري * أمبير] ، Fm هو القوة الدافعة المغناطيسية في الملف [أمبير * ثورة] ، Rm هو المقاومة المغناطيسية لموصل التدفق المغناطيسي [أمبير * ثورة / ويبر] أو [ بدوره / هنري].

من المهم هنا ملاحظة أن القوة الدافعة المغناطيسية (MDF) في الواقع لها اختلاف جوهري عن القوة الدافعة الكهربائية (EMF) ، والتي تتمثل في حقيقة أنه لا توجد جزيئات تتحرك مباشرة في التدفق المغناطيسي ، بينما ينشأ التيار تحت تأثير تأخذ EMF حركة الجسيمات المشحونة ، على سبيل المثال الإلكترونات في الأسلاك المعدنية. ومع ذلك ، فإن فكرة MDS تساعد في حل مشاكل حساب الدوائر المغناطيسية.

ضع في اعتبارك ، على سبيل المثال ، دائرة مغناطيسية غير متفرعة تتضمن نيرًا لمنطقة المقطع العرضي S ، وهي نفسها على طول طولها ، كما أن مادة نير لها نفاذية مغناطيسية mu.

فجوة في نير - مواد مختلفة ، النفاذية المغناطيسية الذي mu1. يحتوي الملف الموضوع على النير على عدد N لفات ، يتدفق التيار i خلال كل دورة من لفات الملف. نطبق نظرية دوران المجال المغناطيسي على الخط المركزي للنير:

حيث: H هي شدة المجال المغناطيسي داخل النير ، H1 هي شدة المجال المغناطيسي داخل الفجوة ، l هو طول خط الوسط لتحريض نير (بدون الفجوة) ، l1 هو طول الفجوة.

نظرًا لأن التدفق المغناطيسي داخل نير وداخل الفجوة له نفس القيمة (بسبب استمرارية خطوط الحث المغناطيسي) ، بعد كتابة Ф = BS و В = mu * H ، سنقوم بتدوين قوة المجال المغناطيسي بمزيد من التفصيل ، وبعد استبدالها بالصيغة أعلاه:

من السهل رؤية ذلك ، مثل EMF في قانون أوم للدوائر الكهربائية ، MDS

هنا يلعب دور القوة الدافعة الكهربائية والمقاومة المغناطيسية

دور المقاومة (بالقياس مع قانون أوم الكلاسيكي).