Llei d'Ohm per a un circuit magnètic
Si no hi hagués fluxos magnètics, és poc probable que existeixi l'enginyeria elèctrica moderna. El funcionament de generadors i motors elèctrics, electroimants i transformadors, instruments de mesura i sensors Hall es basa en l'ús del camp magnètic i les propietats del flux magnètic.
Per concentrar i reforçar el flux magnètic, recorren a l'ús de materials ferromagnètics. Es produeixen materials ferromagnètics nuclis magnètics — cossos de les formes i mides requerides, nuclis per dirigir fluxos magnètics d'una o altra mida en la direcció requerida. Aquests cossos, dins dels quals passen línies tancades d'inducció magnètica, s'anomenen circuits magnètics.
Les propietats conegudes del camp magnètic permeten calcular els fluxos magnètics en diversos circuits magnètics. Però per al treball pràctic, és molt més convenient recórrer a conseqüències generals i lleis dels circuits magnètics derivades de les lleis del camp magnètic, en lloc d'utilitzar aquestes lleis directament cada vegada. Aplicar determinades regles als circuits magnètics és més convenient per resoldre problemes pràctics típics.
Per exemple, considerem un circuit magnètic simple que consta d'un jou no ramificat de secció transversal S, que al seu torn està fet d'un material amb permeabilitat mu… El jou té un buit no magnètic de la mateixa àrea S, per exemple, l'aire, i la permeabilitat magnètica al buit — mu1 — és diferent de la permeabilitat magnètica del jou. Aquí podeu veure la línia mitjana d'inducció i aplicar-hi el teorema de la tensió magnètica:
Com que les línies d'inducció magnètica són contínues al llarg del circuit, la magnitud del flux magnètic tant al jou com al buit és la mateixa. Ara fem servir les fórmules per inducció magnètica B i perquè el flux magnètic F expressi la força H del camp magnètic en termes del flux magnètic F.
El següent pas és substituir les expressions resultants a la fórmula anterior del teorema del flux magnètic:
Vam obtenir una fórmula molt semblant a la coneguda en enginyeria elèctrica Llei d'Ohm per a una secció d'un circuit tancat, i el paper de l'EMF aquí el juga la quantitat iN, anomenada força magnetomotriu (o MDF) per analogia amb la força electromotriu. En el sistema SI, la força magnetomotriu es mesura en amperes.
La suma del denominador no és més que una analogia de la resistència elèctrica total d'un circuit elèctric, i per a un circuit magnètic s'anomena resistència magnètica total en conseqüència. Els termes del denominador són les resistències magnètiques de seccions individuals del circuit magnètic.
Les resistències magnètiques depenen de la longitud del circuit magnètic, la seva àrea de secció transversal i la permeabilitat magnètica (similar a la conductivitat elèctrica per a la llei d'Ohm habitual).Com a resultat, podeu escriure la fórmula de la llei d'Ohm, només per a un circuit magnètic:
És a dir, la formulació de la llei d'Ohm en relació a un circuit magnètic sona així: «en un circuit magnètic sense ramificació, el flux magnètic és igual al quocient de la divisió de MDS per la resistència magnètica total del circuit».
És obvi a partir de les fórmules que la resistència magnètica al NE es mesura en amperes Weber, i la resistència magnètica total d'un circuit magnètic és numèricament igual a la suma de les resistències magnètiques de les parts d'aquest circuit magnètic.
La situació descrita és vàlida per a un circuit magnètic no ramificat que inclou qualsevol nombre de parts, sempre que el flux magnètic penetri successivament en totes aquestes parts. Si els nuclis magnètics estan connectats en sèrie, llavors la resistència magnètica total es troba afegint les resistències magnètiques de les peces.
Considereu ara un experiment que demostra l'efecte de la reluctància de parts d'un circuit sobre la reluctància total d'un circuit Un circuit magnètic en forma d'U està magnetitzat per la bobina 1, que s'alimenta (corrent altern) a través d'un amperímetre i un reòstat. S'indueix un EMF al bobinatge secundari 2 i les lectures del voltímetre connectat al bobinatge, com ja sabeu, són proporcionals al flux magnètic del circuit magnètic.
Si ara manteniu el corrent al bobinatge primari sense canvis regulant-lo amb un reòstat i, al mateix temps, premeu la placa de ferro contra el circuit magnètic superior, després que la resistència magnètica total del circuit es redueixi molt, la lectura del el voltímetre augmentarà en conseqüència.
Per descomptat, els termes anteriors, com ara "magnetoresistència" i "força magnetomotriu", són conceptes formals, ja que res en el flux magnètic no es mou, no hi ha partícules en moviment, només és una representació visual (com un model de flux de fluid) de una comprensió més clara de les lleis...
El significat físic de l'experiment anterior i d'altres experiments similars és entendre com la introducció de buits no magnètics i materials magnètics al circuit magnètic afecta el flux magnètic al circuit magnètic.
Introduint, per exemple, un imant en un circuit magnètic, afegim corrents moleculars addicionals als cossos ja continguts en el circuit, que introdueixen fluxos magnètics addicionals. Conceptes formals com ara «resistència magnètica» i «força magnetomotriu» resulten molt convenients a l'hora de resoldre un problema pràctic, per això s'utilitzen amb èxit en enginyeria elèctrica.