Kwa mizizi na ustawishaji wa ukubwa wa mafuta, jinsi ya kuhesabu nguvu ya magnetic field?

Kwa kufanya hesabu nguvu ya magnetic (Magnetic Field Strength, $\mathrm{<br>}$H) kulingana na urefu na ukubwa wa mzunguko wa magnetic (Magnetic Flux Density, $\mathrm{<br>}$B), ni muhimu kuelewa uhusiano kati ya viwango hivi mbili. Nguvu ya magnetic $\mathrm{<br>}$H na ukubwa wa mzunguko wa magnetic $\mathrm{<br>}$B mara nyingi huunganishwa kupitia mwanga wa magnetization (B-H curve) au permeability ( $\mathrm{<br>}$μ).

1. Maelezo ya Msingi

• Uhusiano kati ya nguvu ya magnetic   $\mathrm{<br>\; }$H na ukubwa wa mzunguko wa magnetic   $\mathrm{<br>\; }$B unaweza kutolewa kwa kutumia tofauti hii:

• Hapa:

• B ni ukubwa wa mzunguko wa magnetic, umeme kwa teslas (T).

• $\mathrm{<br>\; }$H ni nguvu ya magnetic, imemezwa kwa amperes per meter (A/m).

• $\mathrm{<br>\; }$μ ni permeability, imemezwa kwa henries per meter (H/m).

• Permeability   $\mathrm{<br>\; }$μ inaweza kuongezeka zaidi katika bidhaa ya permeability ya nchi huru   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μ0 na relative permeability   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μr:

• Hapa:

• μ0 ni permeability ya nchi huru, karibu $\mathrm{<br>\; }$4π×10−7H/m.

• μr ni relative permeability ya chombo, ambayo ni karibu 1 kwa chombo asilia (kama hewa, copper, aluminum) na inaweza kuwa juu sana (katika mia hadi elfu) kwa ferromagnetic materials (kama iron, nickel).

2. Kufanya Hesabu ya Nguvu ya Magnetic  $\mathrm{<br>}$H Ikiwa Imejulikana  $\mathrm{<br>}$B na  $\mathrm{<br>}$μ

Ikiwa una jua ukubwa wa mzunguko wa magnetic $\mathrm{<br>}$B na permeability $\mathrm{<br>}$μ, unaweza kutumia tofauti hii kufanya hesabu ya nguvu ya magnetic $\mathrm{<br>}$H:

Kwa mfano, isipokuwa una transformer ya core ya iron na ukubwa wa mzunguko wa magnetic B=1.5T na relative permeability μr=1000. Kisha:

3. Kutathmini Magamba ya Magnetization Sio Linear

Kwa ferromagnetic materials, permeability $\mathrm{<br>}$μ siyo moja tu lakini huongezeka kulingana na nguvu ya magnetic H. Katika ustadi, hasa katika magamba makubwa, permeability inaweza kupungua sana, kusababisha maendeleo madogo ya ukubwa wa mzunguko wa magnetic $\mathrm{<br>}$B. Uhusiano huu sio linear unaelezwa kwa kutumia B-H curve ya chombo.

• B-H Curve: B-H curve inatoa jinsi ukubwa wa mzunguko wa magnetic   $\mathrm{<br>\; }$B huongezeka kulingana na nguvu ya magnetic   $\mathrm{<br>\; }$H. Kwa ferromagnetic materials, B-H curve ni sio linear, hasa ikipata saturation point. Ikiwa una B-H curve ya chombo lako, unaweza kupata nguvu ya magnetic   $\mathrm{<br>\; }$H kwa kutafuta thamani ya   $\mathrm{<br>\; }$H inayofanana na   $\mathrm{<br>\; }$B iliyotolewa.

• Kutumia B-H Curve:

1. Pata ukubwa wa mzunguko wa magnetic $\mathrm{<br>\; }$B kwenye B-H curve.

2. Soma nguvu ya magnetic H kutoka kwenye curve.

4. Kutathmini Urefu wa Magnetic Circuit

Ikiwa pia unahitaji kutathmini geometri ya magnetic circuit (kama urefu $\mathrm{<br>}$l ya core), unaweza kutumia sheria ya magnetic circuit (ya sawa na Ohm's law katika circuits za umeme) kufanya hesabu ya nguvu ya magnetic. Sheria ya magnetic circuit inaweza kutolewa kama:

Hapa:

• $\mathrm{<br>\; }$F ni magnetomotive force (MMF), imemezwa kwa ampere-turns (A-turns).

• $\mathrm{<br>\; }$H ni nguvu ya magnetic, imemezwa kwa A/m.

• $\mathrm{<br>\; }$l ni urefu wa wastani wa magnetic circuit, imemezwa kwa mita (m).

Magnetomotive force $\mathrm{<br>}$F mara nyingi hutathminiwa kwa kutumia current $\mathrm{<br>}$I na number of turns $\mathrm{<br>}$N katika coil:

Kutumia tofauti hizi mbili, unapata:

Tofauti hii ni muhimu ikiwa una jua urefu wa magnetic circuit $\mathrm{<br>}$l na parameta za coil (number of turns N na current $\mathrm{<br>}$I).

5. Muhtasari wa Hatua

1. Thibitisha Ukubwa wa Mzunguko wa Magnetic   $\mathrm{<br>\; }$B: Tumia ukubwa wa mzunguko wa magnetic   $\mathrm{<br>\; }$B iliyotolewa.

2. Chagua Permeability Yasiyofanani   $\mathrm{<br>\; }$μ: Kwa materials linear (kama hewa au materials asilia), tumia permeability ya nchi huru   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μ0. Kwa ferromagnetic materials, tafakari relative permeability μr, au tumia B-H curve.

3. Fanya Hesabu ya Nguvu ya Magnetic H: Tumia tofauti H=μB au soma thamani ya   $\mathrm{<br>\; }$H kutoka kwenye B-H curve.

4. Tathmini Urefu wa Magnetic Circuit (ikiwa halisi): Ikiwa unahitaji kutathmini geometri ya magnetic circuit, tumia sheria ya magnetic circuit H=lN⋅I kwa utambuzi zaidi.

Mwisho

Kufanya hesabu ya nguvu ya magnetic kulingana na urefu na ukubwa wa mzunguko wa magnetic, kwanza thibitisha permeability $\mathrm{<br>}$μ, kisha tumia tofauti $\mathrm{<br>}$H=μB. Kwa ferromagnetic materials, ni vizuri kutumia B-H curve kutathmini uhusiano sio linear. Ikiwa unahitaji kutathmini geometri ya magnetic circuit, tumia sheria ya magnetic circuit $\mathrm{<br>}$H=lF kwa utambuzi zaidi.