עם התצורה של האורך וצפיפות הזרם, איך לחשב את עוצמת השדה המגנטי?
כדי לחשב את עוצמת השדה המגנטי (עוצמת שדה מגנטי, H) על בסיס האורך והצפיפות המגנטית (צפיפות זרם מגנטי, B), חשוב להבין את הקשר בין שני המספרים הללו. עוצמת השדה המגנטי H וצפיפות הזרם המגנטי B הם בדרך כלל קשורים דרך עקומת המגנטיזציה (עקומת B-H) או תכונת הניעות המגנטית ( μ).
1. נוסחה בסיסית
הקשר בין עוצמת השדה המגנטי H וצפיפות הזרם המגנטי B יכול לבוא לידי ביטוי בנוסחה הבאה:
כאשר:
B היא צפיפות הזרם המגנטי, מודדת בטסלה (T).
H היא עוצמת השדה המגנטי, מודדת באמפר למטר (A/m).
μ היא תכונת הניעות המגנטית, מודדת בהנרי למטר (H/m).
תכונת הניעות המגנטית μ יכולה להתפרק למכפלה של תכונת הניעות המגנטית של החלל החופשי μ0 והתכונת המגנטית היחסית μr:
כאשר:
μ0 היא תכונת הניעות המגנטית של החלל החופשי, בערך 4π×10−7H/m.
μr היא התכונת המגנטית היחסית של החומר, שהיא בערך 1 עבור חומרים לא מגנטיים (כמו אוויר, נחושת, אלומיניום) ויכולה להיות מאוד גבוהה (במאות עד אלפי) עבור חומרים פרומגנטיים (כמו ברזל, ניקל).
2. חישוב עוצמת השדה המגנטי H בהינתן B ו- μ
אם אתה מכיר את צפיפות הזרם המגנטי B ואת תכונת הניעות המגנטית μ, תוכל להשתמש בנוסחה למעלה כדי לחשב את עוצמת השדה המגנטי H:
לדוגמה, אם יש לך טרנספורמציה עם גרעין ברזל עם צפיפות זרם מגנטי B=1.5T ותכונת ניעות מגנטית יחסית μr=1000. אז:
3. בדיקת עקומות מגנטיזציה לא ליניאריות
עבור חומרים פרומגנטיים, תכונת הניעות המגנטית μ אינה קבועה אלא משתנה בהתאם לעוצמת השדה המגנטי H. בעקרון, במיוחד בעוצמות שדה גבוהות, תכונת הניעות המגנטית יכולה להקטין משמעותית, מה שגורם לצפיפות הזרם המגנטי B להשתנות wolow. הקשר הלא ליניארי הזה מתואר על ידי עקומת B-H של החומר.
עקומת B-H: עקומת B-H מראה איך צפיפות הזרם המגנטי B משתנה בהתאם לעוצמת השדה המגנטי H. עבור חומרים פרומגנטיים, עקומת B-H היא בדרך כלל לא ליניארית, במיוחד כשהיא מתקרבת לנקודת satuurasion. אם יש לך את עקומת B-H של החומר שלך, תוכל לקבוע את עוצמת השדה המגנטי H על ידי מציאת הערך המתאים של H עבור צפיפות זרם מגנטי נתונה B.
שימוש בעקומת B-H:
מצא את צפיפות הזרם המגנטי הנתונה B בעקומת B-H.
קרא את עוצמת השדה המגנטי המתאימה H מהעקומה.
4. בדיקת אורך מעגל מגנטי
אם גם צריך לקחת בחשבון את הגאומטריה של המעגל המגנטי (כמו אורך l של הליבה), ניתן להשתמש בחוק המעגל המגנטי (מקביל לחוק אוהם במעגלים חשמליים) לחישוב עוצמת השדה המגנטי. חוק המעגל המגנטי יכול לבוא לידי ביטוי כך:
כאשר:
F הוא כוח המגנטומוטיבי (MMF), מודד באמפר-מסגרות (A-turns).
H הוא עוצמת השדה המגנטי, מודדת ב-A/m.
l הוא האורך הממוצע של המעגל המגנטי, מודד במטרים (m).
כוח המגנטומוטיבי F הוא בדרך כלל נקבע על ידי הזרם I ומספר המסגרות N בסליל:
שילוב שתי המשוואות האלו נותן:
נוסחה זו שימושית כאשר אתה מכיר את אורך המעגל המגנטי l ומפרטי הסליל (מספר המסגרות N והזרם I).
5. סיכום שלבים
קבע צפיפות זרם מגנטי B: השתמש בצפיפות הזרם המגנטי הנתונה B.
בחר בתכונת הניעות המגנטית המתאימה μ: עבור חומרים ליניאריים (כמו אוויר או חומרים לא מגנטיים), השתמש בתכונת הניעות המגנטית של החלל החופשי μ0. עבור חומרים פרומגנטיים, שקול את התכונת המגנטית היחסית μr, או השתמש בעקומת B-H.
חשב עוצמת שדה מגנטי H: השתמש בנוסחה H=μB או קרא את ערך ה- H המתאים מעקומת B-H.
שקול אורך מעגל מגנטי (אם יש צורך): אם אתה צריך לקחת בחשבון את הגאומטריה של המעגל המגנטי, השתמש בחוק המעגל המגנטי H=lN⋅I לנתח נוסף.
סיכום
לחישוב עוצמת השדה המגנטי בהינתן אורך וצפיפות זרם מגנטי, תחילה קבע את תכונת הניעות המגנטית μ, ואז השתמש בנוסחה H=μB. עבור חומרים פרומגנטיים, מומלץ להשתמש בעקומת B-H כדי להתמודד עם הקשר הלא ליניארי. אם יש צורך לשקול את הגאומטריה של המעגל המגנטי, השתמש בחוק המעגל המגנטי H=lF לנתח נוסף.
