עם התצורה של האורך וצפיפות הזרם, איך לחשב את עוצמת השדה המגנטי?

כדי לחשב את עוצמת השדה המגנטי (עוצמת שדה מגנטי, $\mathrm{<br>}$H) על בסיס האורך והצפיפות המגנטית (צפיפות זרם מגנטי, $\mathrm{<br>}$B), חשוב להבין את הקשר בין שני המספרים הללו. עוצמת השדה המגנטי $\mathrm{<br>}$H וצפיפות הזרם המגנטי $\mathrm{<br>}$B הם בדרך כלל קשורים דרך עקומת המגנטיזציה (עקומת B-H) או תכונת הניעות המגנטית ( $\mathrm{<br>}$μ).

1. נוסחה בסיסית

• הקשר בין עוצמת השדה המגנטי   $\mathrm{<br>\; }$H וצפיפות הזרם המגנטי   $\mathrm{<br>\; }$B יכול לבוא לידי ביטוי בנוסחה הבאה:

• כאשר:

• B היא צפיפות הזרם המגנטי, מודדת בטסלה (T).

• $\mathrm{<br>\; }$H היא עוצמת השדה המגנטי, מודדת באמפר למטר (A/m).

• $\mathrm{<br>\; }$μ היא תכונת הניעות המגנטית, מודדת בהנרי למטר (H/m).

• תכונת הניעות המגנטית   $\mathrm{<br>\; }$μ יכולה להתפרק למכפלה של תכונת הניעות המגנטית של החלל החופשי   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μ0 והתכונת המגנטית היחסית   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μr:

• כאשר:

• μ0 היא תכונת הניעות המגנטית של החלל החופשי, בערך $\mathrm{<br>\; }$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 $\mathrm{<br>}$H בהינתן $\mathrm{<br>}$B ו- $\mathrm{<br>}$μ

אם אתה מכיר את צפיפות הזרם המגנטי $\mathrm{<br>}$B ואת תכונת הניעות המגנטית $\mathrm{<br>}$μ, תוכל להשתמש בנוסחה למעלה כדי לחשב את עוצמת השדה המגנטי $\mathrm{<br>}$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 $\mathrm{<br>}$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 $\mathrm{<br>}$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   $\mathrm{<br>\; }$B משתנה בהתאם לעוצמת השדה המגנטי   $\mathrm{<br>\; }$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   $\mathrm{<br>\; }$H על ידי מציאת הערך המתאים של   $\mathrm{<br>\; }$H עבור צפיפות זרם מגנטי נתונה   $\mathrm{<br>\; }$B.

• שימוש בעקומת B-H:

1. מצא את צפיפות הזרם המגנטי הנתונה $\mathrm{<br>\; }$B בעקומת B-H.

2. 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 $\mathrm{<br>}$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:

• $\mathrm{<br>\; }$F הוא כוח המגנטומוטיבי (MMF), מודד באמפר-מסגרות (A-turns).

• $\mathrm{<br>\; }$H הוא עוצמת השדה המגנטי, מודדת ב-A/m.

• $\mathrm{<br>\; }$l הוא האורך הממוצע של המעגל המגנטי, מודד במטרים (m).

כוח המגנטומוטיבי $\mathrm{<br>}$F הוא בדרך כלל נקבע על ידי הזרם $\mathrm{<br>}$I ומספר המסגרות $\mathrm{<br>}$N בסליל:

שילוב שתי המשוואות האלו נותן:

נוסחה זו שימושית כאשר אתה מכיר את אורך המעגל המגנטי $\mathrm{<br>}$l ומפרטי הסליל (מספר המסגרות N והזרם $\mathrm{<br>}$I).

5. סיכום שלבים

1. קבע צפיפות זרם מגנטי   $\mathrm{<br>\; }$B: השתמש בצפיפות הזרם המגנטי הנתונה   $\mathrm{<br>\; }$B.

2. בחר בתכונת הניעות המגנטית המתאימה   $\mathrm{<br>\; }$μ: עבור חומרים ליניאריים (כמו אוויר או חומרים לא מגנטיים), השתמש בתכונת הניעות המגנטית של החלל החופשי   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μ0. עבור חומרים פרומגנטיים, שקול את התכונת המגנטית היחסית μr, או השתמש בעקומת B-H.

3. חשב עוצמת שדה מגנטי H: השתמש בנוסחה H=μB או קרא את ערך ה-   $\mathrm{<br>\; }$H המתאים מעקומת B-H.

4. 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 $\mathrm{<br>}$μ, ואז השתמש בנוסחה $\mathrm{<br>}$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 $\mathrm{<br>}$H=lF לנתח נוסף.