Dengan konfigurasi panjang dan ketumpatan fluks bagaimana untuk mengira kekuatan medan magnet?

Untuk mengira kekuatan medan magnet (Magnetic Field Strength, $\mathrm{<br>}$H) berdasarkan panjang dan ketumpatan fluks magnet (Magnetic Flux Density, $\mathrm{<br>}$B), adalah penting untuk memahami hubungan antara kedua-dua kuantiti ini. Kekuatan medan magnet $\mathrm{<br>}$H dan ketumpatan fluks magnet $\mathrm{<br>}$B biasanya berkaitan melalui lengkung magnetisasi (B-H curve) atau kerentanan ( $\mathrm{<br>}$μ).

1. Formula Asas

• Hubungan antara kekuatan medan magnet   $\mathrm{<br>\; }$H dan ketumpatan fluks magnet   $\mathrm{<br>\; }$B boleh dinyatakan dengan formula berikut:

• Di mana:

• B ialah ketumpatan fluks magnet, diukur dalam tesla (T).

• $\mathrm{<br>\; }$H ialah kekuatan medan magnet, diukur dalam ampere per meter (A/m).

• $\mathrm{<br>\; }$μ ialah kerentanan, diukur dalam henry per meter (H/m).

• Kerentanan   $\mathrm{<br>\; }$μ boleh dibahagikan lagi menjadi hasil darab kerentanan ruang bebas   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μ0 dan kerentanan relatif   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μr:

• Di mana:

• μ0 ialah kerentanan ruang bebas, kira-kira  $\mathrm{<br>\; }$4π×10−7H/m.

• μr ialah kerentanan relatif bahan, yang kira-kira 1 untuk bahan non-magnet (seperti udara, kuprum, aluminium) dan boleh sangat tinggi (dalam ratusan hingga ribuan) untuk bahan feromagnet (seperti besi, nikel).

2. Mengira Kekuatan Medan Magnet  $\mathrm{<br>}$H Diberikan  $\mathrm{<br>}$B dan  $\mathrm{<br>}$μ

Jika anda mengetahui ketumpatan fluks magnet $\mathrm{<br>}$B dan kerentanan $\mathrm{<br>}$μ, anda boleh menggunakan formula di atas secara langsung untuk mengira kekuatan medan magnet $\mathrm{<br>}$H:

Sebagai contoh, andaikan anda mempunyai transformator inti besi dengan ketumpatan fluks magnet B=1.5T dan kerentanan relatif μr=1000. Maka:

3. Memperhitungkan Lengkung Magnetisasi Tidak Linear

Untuk bahan feromagnet, kerentanan $\mathrm{<br>}$μ bukan tetap tetapi berubah dengan kekuatan medan magnet H. Dalam amalan, terutamanya pada kekuatan medan yang tinggi, kerentanan mungkin berkurang secara signifikan, menyebabkan pertumbuhan ketumpatan fluks magnet $\mathrm{<br>}$B menjadi lebih perlahan. Hubungan tidak linear ini dijelaskan oleh lengkung B-H bahan tersebut.

• Lengkung B-H: Lengkung B-H menunjukkan bagaimana ketumpatan fluks magnet   $\mathrm{<br>\; }$B berubah dengan kekuatan medan magnet   $\mathrm{<br>\; }$H. Untuk bahan feromagnet, lengkung B-H biasanya tidak linear, terutamanya apabila ia mendekati titik jenuh. Jika anda mempunyai lengkung B-H untuk bahan anda, anda boleh menentukan kekuatan medan magnet   $\mathrm{<br>\; }$H dengan mencari nilai   $\mathrm{<br>\; }$H yang sepadan untuk   $\mathrm{<br>\; }$B yang diberikan.

• Menggunakan Lengkung B-H:

1. Cari ketumpatan fluks magnet  $\mathrm{<br>\; }$B pada lengkung B-H.

2. Baca kekuatan medan magnet H dari lengkung tersebut.

4. Memperhitungkan Panjang Litar Magnet

Jika anda juga perlu mempertimbangkan geometri litar magnet (seperti panjang $\mathrm{<br>}$l inti), anda boleh menggunakan undang-undang litar magnet (yang serupa dengan undang-undang Ohm dalam litar elektrik) untuk mengira kekuatan medan magnet. Undang-undang litar magnet boleh dinyatakan sebagai:

Di mana:

• $\mathrm{<br>\; }$F ialah daya magnetomotif (MMF), diukur dalam ampere-lilitan (A-turns).

• $\mathrm{<br>\; }$H ialah kekuatan medan magnet, diukur dalam A/m.

• $\mathrm{<br>\; }$l ialah panjang purata litar magnet, diukur dalam meter (m).

Daya magnetomotif $\mathrm{<br>}$F biasanya ditentukan oleh arus $\mathrm{<br>}$I dan bilangan lilitan $\mathrm{<br>}$N dalam gegelung:

Dengan menggabungkan kedua-dua persamaan ini, anda mendapatkan:

Formula ini berguna apabila anda mengetahui panjang litar magnet $\mathrm{<br>}$l dan parameter gegelung (bilangan lilitan N dan arus $\mathrm{<br>}$I).

5. Ringkasan Langkah

1. Tentukan Ketumpatan Fluks Magnet    $\mathrm{<br>\; }$B: Gunakan ketumpatan fluks magnet yang diberikan    $\mathrm{<br>\; }$B.

2. Pilih Kerentanan yang Sesuai    $\mathrm{<br>\; }$μ: Untuk bahan linear (seperti udara atau bahan non-magnet), gunakan kerentanan ruang bebas    ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μ0. Untuk bahan feromagnet, pertimbangkan kerentanan relatif μr, atau gunakan lengkung B-H.

3. Hitung Kekuatan Medan Magnet H: Gunakan formula H=μB atau baca nilai   $\mathrm{<br>\; }$H yang sepadan dari lengkung B-H.

4. Pertimbangkan Panjang Litar Magnet (jika berkenaan): Jika anda perlu mempertimbangkan geometri litar magnet, gunakan undang-undang litar magnet H=lN⋅I untuk analisis lanjut.

Kesimpulan

Untuk mengira kekuatan medan magnet diberikan panjang dan ketumpatan fluks magnet, tentukan dahulu kerentanan $\mathrm{<br>}$μ, kemudian gunakan formula $\mathrm{<br>}$H=μB. Untuk bahan feromagnet, disarankan untuk menggunakan lengkung B-H untuk menangani hubungan tidak linear. Jika anda perlu mempertimbangkan geometri litar magnet, gunakan undang-undang litar magnet $\mathrm{<br>}$H=lF untuk analisis lanjut.