Z długością i gęstością strumienia magnetycznego jak obliczyć natężenie pola magnetycznego

Aby obliczyć natężenie pola magnetycznego (Natężenie Pola Magnetycznego, $\mathrm{<br>}$H) na podstawie długości i gęstości strumienia magnetycznego (Gęstość Strumienia Magnetycznego, $\mathrm{<br>}$B), niezbędne jest zrozumienie związku między tymi dwiema wielkościami. Natężenie pola magnetycznego $\mathrm{<br>}$H i gęstość strumienia magnetycznego $\mathrm{<br>}$B są zwykle związane przez krzywą magnetyzacji (krzywa B-H) lub przenikalność ( $\mathrm{<br>}$μ).

1. Podstawowa Wzór

• Związek między natężeniem pola magnetycznego   $\mathrm{<br>\; }$H i gęstością strumienia magnetycznego   $\mathrm{<br>\; }$B można wyrazić następującym wzorem:

• Gdzie:

• B to gęstość strumienia magnetycznego, mierzona w teslach (T).

• $\mathrm{<br>\; }$H to natężenie pola magnetycznego, mierzone w amperach na metr (A/m).

• $\mathrm{<br>\; }$μ to przenikalność, mierzona w henrych na metr (H/m).

• Przenikalność   $\mathrm{<br>\; }$μ można dalej rozłożyć na iloczyn przenikalności przestrzeni swobodnej   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μ0 i względnej przenikalności   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μr:

• Gdzie:

• μ0 to przenikalność przestrzeni swobodnej, około  $\mathrm{<br>\; }$4π×10−7H/m.

• μr to względna przenikalność materiału, która wynosi około 1 dla niemagnetycznych materiałów (takich jak powietrze, miedź, aluminium) i może być bardzo wysoka (setki do tysięcy) dla ferromagnetycznych materiałów (takich jak żelazo, nikiel).

2. Obliczanie Natężenia Pola Magnetycznego  $\mathrm{<br>}$H Dla Znanej Gęstości Strumienia Magnetycznego  $\mathrm{<br>}$B i Przenikalności  $\mathrm{<br>}$μ

Jeśli znasz gęstość strumienia magnetycznego $\mathrm{<br>}$B i przenikalność $\mathrm{<br>}$μ, możesz bezpośrednio użyć powyższego wzoru, aby obliczyć natężenie pola magnetycznego $\mathrm{<br>}$H:

Na przykład, jeśli masz transformator z rdzeniem żelaznym o gęstości strumienia magnetycznego B=1,5T i względnej przenikalności μr=1000, to:

3. Uwzględnianie Nieliniowych Krzywych Magnetyzacji

Dla ferromagnetycznych materiałów, przenikalność $\mathrm{<br>}$μ nie jest stała, ale zmienia się wraz z natężeniem pola magnetycznego H. W praktyce, zwłaszcza przy dużych natężeniach pola, przenikalność może znacząco spadać, prowadząc do wolniejszego wzrostu gęstości strumienia magnetycznego $\mathrm{<br>}$B. Ten nieliniowy związek opisuje krzywa B-H materiału.

• Krzywa B-H: Krzywa B-H pokazuje, jak gęstość strumienia magnetycznego   $\mathrm{<br>\; }$B zmienia się wraz z natężeniem pola magnetycznego   $\mathrm{<br>\; }$H. Dla ferromagnetycznych materiałów, krzywa B-H jest zwykle nieliniowa, szczególnie gdy zbliża się do punktu nasycenia. Jeśli masz krzywą B-H dla swojego materiału, możesz określić natężenie pola magnetycznego   $\mathrm{<br>\; }$H, znajdując odpowiadającą wartość   $\mathrm{<br>\; }$H dla danej wartości   $\mathrm{<br>\; }$B.

• Korzystanie z Krzywej B-H:

1. Zlokalizuj daną gęstość strumienia magnetycznego  $\mathrm{<br>\; }$B na krzywej B-H.

2. Odczytaj odpowiadające natężenie pola magnetycznego H z krzywej.

4. Uwzględnianie Długości Obwodu Magnetycznego

Jeśli musisz również uwzględnić geometrię obwodu magnetycznego (np. długość $\mathrm{<br>}$l rdzenia), możesz użyć prawa obwodu magnetycznego (analogicznego do prawa Ohma w obwodach elektrycznych) do obliczenia natężenia pola magnetycznego. Prawo obwodu magnetycznego można wyrazić jako:

Gdzie:

• $\mathrm{<br>\; }$F to siła magnetomotoryczna (MMF), mierzona w ampero-obrotach (A-obrotów).

• $\mathrm{<br>\; }$H to natężenie pola magnetycznego, mierzone w A/m.

• $\mathrm{<br>\; }$l to średnia długość obwodu magnetycznego, mierzona w metrach (m).

Siła magnetomotoryczna $\mathrm{<br>}$F jest zwykle określana przez prąd $\mathrm{<br>}$I i liczbę zwitków $\mathrm{<br>}$N w cewce:

Łącząc te dwa równania, otrzymujemy:

Ten wzór jest przydatny, gdy znasz długość obwodu magnetycznego $\mathrm{<br>}$l i parametry cewki (liczbę zwitków N i prąd $\mathrm{<br>}$I).

5. Podsumowanie Kroków

1. Określ Gęstość Strumienia Magnetycznego    $\mathrm{<br>\; }$B: Użyj danej gęstości strumienia magnetycznego    $\mathrm{<br>\; }$B.

2. Wybierz Odpowiednią Przenikalność    $\mathrm{<br>\; }$μ: Dla liniowych materiałów (takich jak powietrze lub niemagnetyczne materiały), użyj przenikalności przestrzeni swobodnej    ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μ0. Dla ferromagnetycznych materiałów, weź pod uwagę względną przenikalność μr, lub użyj krzywej B-H.

3. Oblicz Natężenie Pola Magnetycznego H: Użyj wzoru H=μB lub odczytaj odpowiadającą wartość    $\mathrm{<br>\; }$H z krzywej B-H.

4. Uwzględnij Długość Obwodu Magnetycznego (jeśli dotyczy): Jeśli musisz uwzględnić geometrię obwodu magnetycznego, użyj prawa obwodu magnetycznego H=lN⋅I do dalszej analizy.

Podsumowanie

Aby obliczyć natężenie pola magnetycznego, biorąc pod uwagę długość i gęstość strumienia magnetycznego, najpierw określ przenikalność $\mathrm{<br>}$μ, a następnie użyj wzoru $\mathrm{<br>}$H=μB. Dla ferromagnetycznych materiałów, zaleca się użycie krzywej B-H do obsługi nieliniowego związku. Jeśli musisz uwzględnić geometrię obwodu magnetycznego, użyj prawa obwodu magnetycznego $\mathrm{<br>}$H=lF do dalszej analizy.