Med lengde- og fluksdempet konfigurasjoner hvordan regne ut magnetfeltstyrken

For å beregne magnetfeltstyrken (Magnetic Field Strength, $\mathrm{<br>}$H) basert på lengde og magnetisk fluksdannethet (Magnetic Flux Density, $\mathrm{<br>}$B), er det viktig å forstå forholdet mellom disse to størrelsene. Magnetfeltstyrken $\mathrm{<br>}$H og magnetisk fluksdannethet $\mathrm{<br>}$B er typisk relatert gjennom magnetiseringskurven (B-H kurve) eller permeabiliteten ( $\mathrm{<br>}$μ).

1. Grunnleggende Formel

• Forholdet mellom magnetfeltstyrken   $\mathrm{<br>\; }$H og magnetisk fluksdannethet   $\mathrm{<br>\; }$B kan uttrykkes ved følgende formel:

• Der:

• B er magnetisk fluksdannethet, målt i tesla (T).

• $\mathrm{<br>\; }$H er magnetfeltstyrke, målt i amper per meter (A/m).

• $\mathrm{<br>\; }$μ er permeabilitet, målt i henry per meter (H/m).

• Permeabilitet   $\mathrm{<br>\; }$μ kan videre deles opp i produktet av permeabiliteten i vakuum   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μ0 og relativ permeabilitet   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μr:

• Der:

• μ0 er permeabiliteten i vakuum, omtrent  $\mathrm{<br>\; }$4π×10−7H/m.

• μr er den relative permeabiliteten til materialet, som er omtrent 1 for ikke-magnetiske materialer (som luft, kobber, aluminium) og kan være svært høy (i hundrevis til tusenvis) for ferromagnetiske materialer (som jern, nikkel).

2. Beregning av magnetfeltstyrken  $\mathrm{<br>}$H gitt  $\mathrm{<br>}$B og  $\mathrm{<br>}$μ

Hvis du kjenner magnetisk fluksdannethet $\mathrm{<br>}$B og permeabilitet $\mathrm{<br>}$μ, kan du direkte bruke den ovennevnte formelen for å beregne magnetfeltstyrken $\mathrm{<br>}$H:

For eksempel, anta at du har en jernkjernetransformator med en magnetisk fluksdannethet B=1,5T og en relativ permeabilitet μr=1000. Da:

3. Overveiing av ikke-lineære magnetiseringskurver

For ferromagnetiske materialer, er permeabiliteten $\mathrm{<br>}$μ ikke konstant, men varierer med magnetfeltstyrken H. I praksis, spesielt ved høye feltstyrker, kan permeabiliteten redusere betydelig, noe som fører til langsommere vekst i magnetisk fluksdannethet $\mathrm{<br>}$B. Dette ikke-lineære forholdet beskrives av materialets B-H kurve.

• B-H Kurve: B-H kurven viser hvordan magnetisk fluksdannethet   $\mathrm{<br>\; }$B endrer seg med magnetfeltstyrken   $\mathrm{<br>\; }$H. For ferromagnetiske materialer, er B-H kurven typisk ikke-lineær, spesielt når den nærmer seg mättnadspunktet. Hvis du har B-H kurven for ditt materiale, kan du bestemme magnetfeltstyrken   $\mathrm{<br>\; }$H ved å finne den tilsvarande   $\mathrm{<br>\; }$H-verdien for en gitt   $\mathrm{<br>\; }$B.

• Bruk av B-H Kurven:

1. Lokalisér den gitte magnetiske fluksdannetheten  $\mathrm{<br>\; }$B på B-H kurven.

2. Les den tilsvarande magnetfeltstyrken H fra kurven.

4. Overveiing av magnetkretsens lengde

Hvis du også trenger å ta hensyn til geometrien til magnetkretsen (som lengden $\mathrm{<br>}$l av kjernen), kan du bruke magnetkretsloven (analogt med Ohms lov i elektriske kretser) for å beregne magnetfeltstyrken. Magnetkretsloven kan uttrykkes som:

Der:

• $\mathrm{<br>\; }$F er magnetisk motstand (MMF), målt i ampere-svingninger (A-turns).

• $\mathrm{<br>\; }$H er magnetfeltstyrken, målt i A/m.

• $\mathrm{<br>\; }$l er den gjennomsnittlige lengden av magnetkretsen, målt i meter (m).

Den magnetiske motstanden $\mathrm{<br>}$F er typisk bestemt av strømmen $\mathrm{<br>}$I og antall svingninger $\mathrm{<br>}$N i spolen:

Ved å kombinere disse to ligningene, får du:

Denne formelen er nyttig når du kjenner magnetkretsens lengde $\mathrm{<br>}$l og parametrene for spolen (antall svingninger N og strøm $\mathrm{<br>}$I).

5. Oppsummering av trinn

1. Bestem magnetisk fluksdannethet    $\mathrm{<br>\; }$B: Bruk den gitte magnetiske fluksdannetheten    $\mathrm{<br>\; }$B.

2. Velg den passende permeabiliteten    $\mathrm{<br>\; }$μ: For lineære materialer (som luft eller ikke-magnetiske materialer), bruk permeabiliteten i vakuum    ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μ0. For ferromagnetiske materialer, vurder den relative permeabiliteten μr, eller bruk B-H kurven.

3. Beregn magnetfeltstyrken H: Bruk formelen H=μB eller les den tilsvarande    $\mathrm{<br>\; }$H verdien fra B-H kurven.

4. Overvei magnetkretsens lengde (hvis relevant): Hvis du trenger å ta hensyn til geometrien til magnetkretsen, bruk magnetkretsloven H=lN⋅I for videre analyse.

Konklusjon

For å beregne magnetfeltstyrken gitt lengde og magnetisk fluksdannethet, bestem først permeabiliteten $\mathrm{<br>}$μ, og bruk deretter formelen $\mathrm{<br>}$H=μB. For ferromagnetiske materialer, er det anbefalt å bruke B-H kurven for å håndtere det ikke-lineære forholdet. Hvis du trenger å ta hensyn til geometrien til magnetkretsen, bruk magnetkretsloven $\mathrm{<br>}$H=lF for videre analyse.