S obzirom na konfiguracije duljine i gustoće fluksa kako izračunati jakost magnetskog polja

Za izračun jakosti magnetskog polja (Jakost Magnetskog Polja, $\mathrm{<br>}$H) na temelju duljine i gustoće magnetskog toka (Gustoća Magnetskog Toka, $\mathrm{<br>}$B), nužno je razumjeti odnos između ova dva parametra. Jakost magnetskog polja $\mathrm{<br>}$H i gustoća magnetskog toka $\mathrm{<br>}$B obično su povezani putem krivulje magnetizacije (B-H krivulja) ili permeabilnosti ( $\mathrm{<br>}$μ).

1. Osnovna formula

• Odnos između jakosti magnetskog polja   $\mathrm{<br>\; }$H i gustoće magnetskog toka   $\mathrm{<br>\; }$B može se izraziti sljedećom formulom:

• Gdje:

• B jeste gustoća magnetskog toka, mjerena u teslama (T).

• $\mathrm{<br>\; }$H jeste jakost magnetskog polja, mjerena u amperima po metru (A/m).

• $\mathrm{<br>\; }$μ jeste permeabilnost, mjerena u henrijima po metru (H/m).

• Permeabilnost   $\mathrm{<br>\; }$μ može se dalje rastaviti na umnožak permeabilnosti slobodnog prostora   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μ0 i relativne permeabilnosti   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μr:

• Gdje:

• μ0 jeste permeabilnost slobodnog prostora, približno $\mathrm{<br>\; }$4π×10−7H/m.

• μr jeste relativna permeabilnost materijala, koja je približno 1 za nemagnetske materijale (poput zraka, bakra, aluminija) i može biti vrlo visoka (stotine do tisuće) za feromagnetske materijale (poput željeza, nikelja).

2. Izračunavanje jakosti magnetskog polja  $\mathrm{<br>}$H uz zadano  $\mathrm{<br>}$B i  $\mathrm{<br>}$μ

Ako znate gustoću magnetskog toka $\mathrm{<br>}$B i permeabilnost $\mathrm{<br>}$μ, možete direktno koristiti gornju formulu za izračun jakosti magnetskog polja $\mathrm{<br>}$H:

Na primjer, pretpostavimo da imate transformator s željeznim jezgrom s gustoćom magnetskog toka B=1,5T i relativnom permeabilnošću μr=1000. Tada:

3. Uzimanje u obzir nelinearnih krivulja magnetizacije

Za feromagnetske materijale, permeabilnost $\mathrm{<br>}$μ nije konstantna, već varira s jakością magnetskog polja H. U praksi, posebno na velikim jakostima polja, permeabilnost se može značajno smanjiti, što dovodi do sporijeg rasta gustoće magnetskog toka $\mathrm{<br>}$B. Ovaj nelinearni odnos opisuje se B-H krivuljom materijala.

• B-H Krivulja: B-H krivulja pokazuje kako gustoća magnetskog toka   $\mathrm{<br>\; }$B mijenja s jakością magnetskog polja   $\mathrm{<br>\; }$H. Za feromagnetske materijale, B-H krivulja obično je nelinearna, posebno kada se približava točki nasitjenosti. Ako imate B-H krivulju za vaš materijal, možete odrediti jakost magnetskog polja   $\mathrm{<br>\; }$H pronalazeći odgovarajuću vrijednost   $\mathrm{<br>\; }$H za zadatu   $\mathrm{<br>\; }$B.

• Korištenje B-H krivulje:

1. Pronađite zadatu gustoću magnetskog toka  $\mathrm{<br>\; }$B na B-H krivulji.

2. Procitajte odgovarajuću jakost magnetskog polja H s krivulje.

4. Uzimanje u obzir duljine magnetskog kruga

Ako također trebate uzeti u obzir geometriju magnetskog kruga (poput duljine $\mathrm{<br>}$l jezgra), možete koristiti zakon magnetskog kruga (analog Ohmovog zakona u električnim krugovima) za izračun jakości magnetskog polja. Zakon magnetskog kruga može se izraziti kao:

Gdje:

• $\mathrm{<br>\; }$F jeste magnetni potencijal (MMF), mjereno u amper-vitkicima (A-vitkici).

• $\mathrm{<br>\; }$H jeste jakost magnetskog polja, mjerena u A/m.

• $\mathrm{<br>\; }$l jeste prosječna duljina magnetskog kruga, mjerena u metrima (m).

Magnetni potencijal $\mathrm{<br>}$F obično se određuje strujom $\mathrm{<br>}$I i brojem vitkica $\mathrm{<br>}$N u cijevi:

Kombinirajući ove dvije jednadžbe, dobivate:

Ova formula je korisna kada znate duljinu magnetskog kruga $\mathrm{<br>}$l i parametre cijevi (broj vitkica N i struja $\mathrm{<br>}$I).

5. Sažetak koraka

1. Odredite gustoću magnetskog toka    $\mathrm{<br>\; }$B: Koristite zadanu gustoću magnetskog toka    $\mathrm{<br>\; }$B.

2. Odaberite odgovarajuću permeabilnost    $\mathrm{<br>\; }$μ: Za linearne materijale (poput zraka ili nemagnetskih materijala), koristite permeabilnost slobodnog prostora    ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μ0. Za feromagnetske materijale, uzmite u obzir relativnu permeabilnost μr, ili koristite B-H krivulju.

3. Izračunajte jakost magnetskog polja H: Koristite formulu H=μB ili procitajte odgovarajuću vrijednost    $\mathrm{<br>\; }$H s B-H krivulje.

4. Uzmite u obzir duljinu magnetskog kruga (ako je primjenjivo): Ako morate uzeti u obzir geometriju magnetskog kruga, koristite zakon magnetskog kruga H=lN⋅I za daljnju analizu.

Zaključak

Za izračun jakosti magnetskog polja uz danu duljinu i gustoću magnetskog toka, prvo odredite permeabilnost $\mathrm{<br>}$μ, zatim koristite formulu $\mathrm{<br>}$H=μB. Za feromagnetske materijale, preporučljivo je koristiti B-H krivulju za rukovanje nelinearnim odnosom. Ako morate uzeti u obzir geometriju magnetskog kruga, koristite zakon magnetskog kruga $\mathrm{<br>}$H=lF za daljnju analizu.