مع تكوينات الطول وكثافة التدفق، كيف يمكن حساب قوة المجال المغناطيسي؟

لحساب قوة المجال المغناطيسي (قوة مجال مغناطيسي، $\mathrm{<br>}$H) بناءً على الطول وكثافة التدفق المغناطيسي (كثافة تدفق مغناطيسي، $\mathrm{<br>}$B)، من الضروري فهم العلاقة بين هذين الكميتين. قوة المجال المغناطيسي $\mathrm{<br>}$H وكثافة التدفق المغناطيسي $\mathrm{<br>}$B عادة ما تكون مرتبطة عبر منحنى المغناطيسية (منحنى B-H) أو النفاذية ( $\mathrm{<br>}$μ).

1. الصيغة الأساسية

• العلاقة بين قوة المجال المغناطيسي   $\mathrm{<br>\; }$H وكثافة التدفق المغناطيسي   $\mathrm{<br>\; }$B يمكن التعبير عنها بالصيغة التالية:

• حيث:

• B هي كثافة التدفق المغناطيسي، تقاس بوحدة تسلا (T).

• $\mathrm{<br>\; }$H هي قوة المجال المغناطيسي، تقاس بأمبير لكل متر (A/m).

• $\mathrm{<br>\; }$μ هي النفاذية، تقاس بهنري لكل متر (H/m).

• يمكن تقسيم النفاذية   $\mathrm{<br>\; }$μ إلى جداء النفاذية في الفضاء الحر   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μ0 والنفاذية النسبية   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μr:

• حيث:

• μ0 هي النفاذية في الفضاء الحر، وتقريباً $\mathrm{<br>\; }$4π×10−7H/m.

• μr هي النفاذية النسبية للمادة، والتي تكون تقريباً 1 للمواد غير المغناطيسية (مثل الهواء والنحاس والألومنيوم) ويمكن أن تكون عالية جداً (في المئات إلى الآلاف) للمواد المغناطيسية الحديدية (مثل الحديد والنيكل).

2. حساب قوة المجال المغناطيسي  $\mathrm{<br>}$H معطاة  $\mathrm{<br>}$B و  $\mathrm{<br>}$μ

إذا كنت تعرف كثافة التدفق المغناطيسي $\mathrm{<br>}$B والنفاذية $\mathrm{<br>}$μ، يمكنك استخدام الصيغة أعلاه لحساب قوة المجال المغناطيسي $\mathrm{<br>}$H:

على سبيل المثال، إذا كان لديك محول ذو نواة حديدية بكثافة تدفق مغناطيسي B=1.5T والنفاذية النسبية μr=1000، فإنه:

3. النظر في منحنيات المغناطيسية اللاخطية

بالنسبة للمواد المغناطيسية الحديدية، فإن النفاذية $\mathrm{<br>}$μ ليست ثابتة بل تتغير مع قوة المجال المغناطيسي H. عملياً، خاصة عند قوى المجال العالية، قد تنخفض النفاذية بشكل كبير مما يؤدي إلى نمو أبطأ لكثافة التدفق المغناطيسي $\mathrm{<br>}$B. يتم وصف هذه العلاقة اللاخطية بواسطة منحنى المادة B-H.

• منحنى B-H: يظهر منحنى B-H كيف تتغير كثافة التدفق المغناطيسي   $\mathrm{<br>\; }$B مع قوة المجال المغناطيسي   $\mathrm{<br>\; }$H. بالنسبة للمواد المغناطيسية الحديدية، يكون منحنى B-H عادةً لاخطياً، خاصة عندما يتقارب مع نقطة التشبع. إذا كان لديك منحنى B-H للمادة الخاصة بك، يمكنك تحديد قوة المجال المغناطيسي   $\mathrm{<br>\; }$H عن طريق إيجاد قيمة   $\mathrm{<br>\; }$H المقابلة لـ   $\mathrm{<br>\; }$B المعطاة.

• استخدام منحنى B-H:

1. حدد كثافة التدفق المغناطيسي المعطاة $\mathrm{<br>\; }$B على منحنى B-H.

2. اقرأ قوة المجال المغناطيسي المقابلة H من المنحنى.

4. النظر في طول الدائرة المغناطيسية

إذا كنت تحتاج أيضاً إلى النظر في الهندسة للدائرة المغناطيسية (مثل طول $\mathrm{<br>}$l للنواة)، يمكنك استخدام قانون الدائرة المغناطيسية (متماثل لقانون أوم في الدوائر الكهربائية) لحساب قوة المجال المغناطيسي. يمكن التعبير عن قانون الدائرة المغناطيسية كما يلي:

حيث:

• $\mathrm{<br>\; }$F هو القوة المغناطيسية (MMF)، تقاس بالأمبير-دور (A-turns).

• $\mathrm{<br>\; }$H هي قوة المجال المغناطيسي، تقاس بالأمبير لكل متر (A/m).

• $\mathrm{<br>\; }$l هو الطول المتوسط للدائرة المغناطيسية، تقاس بالمتر (m).

عادة ما يتم تحديد القوة المغناطيسية $\mathrm{<br>}$F بواسطة التيار $\mathrm{<br>}$I وعدد دورات $\mathrm{<br>}$N في ملف:

بجمع هذين المعادلتين، تحصل على:

هذه الصيغة مفيدة عندما تعرف طول الدائرة المغناطيسية $\mathrm{<br>}$l ومعاملات الملف (عدد الدورات N والتيار $\mathrm{<br>}$I).

5. ملخص الخطوات

1. تحديد كثافة التدفق المغناطيسي   $\mathrm{<br>\; }$B: استخدم الكثافة المغناطيسية المعطاة   $\mathrm{<br>\; }$B.

2. اختيار النفاذية المناسبة   $\mathrm{<br>\; }$μ: للمواد الخطية (مثل الهواء أو المواد غير المغناطيسية)، استخدم النفاذية في الفضاء الحر   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μ0. للمواد المغناطيسية الحديدية، اعتبر النفاذية النسبية μr، أو استخدم منحنى B-H.

3. حساب قوة المجال المغناطيسي H: استخدم الصيغة H=μB أو اقرأ القيمة المقابلة   $\mathrm{<br>\; }$H من منحنى B-H.

4. اعتبار طول الدائرة المغناطيسية (إن وجد): إذا كنت تحتاج إلى النظر في الهندسة للدائرة المغناطيسية، استخدم قانون الدائرة المغناطيسية H=lN⋅I لتحليل أعمق.

خاتمة

لحساب قوة المجال المغناطيسي بناءً على الطول وكثافة التدفق المغناطيسي، قم أولاً بتحديد النفاذية $\mathrm{<br>}$μ، ثم استخدم الصيغة $\mathrm{<br>}$H=μB. بالنسبة للمواد المغناطيسية الحديدية، من الأفضل استخدام منحنى B-H للتعامل مع العلاقة اللاخطية. إذا كنت تحتاج إلى النظر في الهندسة للدائرة المغناطيسية، استخدم قانون الدائرة المغناطيسية $\mathrm{<br>}$H=lF لتحليل أعمق.