Μαγνητική απροθυμία

Η μαγνητική απροθυμία ή μαγνητική αντίσταση είναι μια μέτρηση που χρησιμοποιείται στην ανάλυση μαγνητικών κυκλωμάτων. Είναι όπως η αντίσταση σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, αλλά αντί να διαχέει μαγνητική ενέργεια, αποθηκεύει μαγνητική ενέργεια. Όπως ένα ηλεκτρικό πεδίο αναγκάζει ένα ηλεκτρικό ρεύμα να ακολουθήσει τη διαδρομή της μικρότερης αντίστασης, ένα μαγνητικό πεδίο αναγκάζει τη μαγνητική ροή να ακολουθήσει τη διαδρομή της μικρότερης μαγνητικής απροθυμίας. Είναι ένα κλιμακωτό, εκτεταμένο μέγεθος, όπως η ηλεκτρική αντίσταση.

Η αναλγησία συνήθως αναπαρίσταται με ένα σγουρό κεφαλαίο R.

Ιστορία

Ο όρος επινοήθηκε τον Μάιο του 1888 από τον Oliver Heaviside. Η έννοια της "μαγνητικής αντίστασης" αναφέρθηκε για πρώτη φορά από τον James Joule και ο όρος "μαγνητοκινητήρια δύναμη" (MMF) ονομάστηκε για πρώτη φορά από τον Bosanquet. Η ιδέα για έναν νόμο μαγνητικής ροής, παρόμοιο με τον νόμο του Ohm για κλειστά ηλεκτρικά κυκλώματα, αποδίδεται στον H. Rowland.

Ορισμός

Η συνολική αυτεπάρκεια ισούται με το λόγο της "μαγνητοκινητήριας δύναμης" (MMF) σε ένα παθητικό μαγνητικό κύκλωμα προς τη μαγνητική ροή στο κύκλωμα αυτό. Σε ένα πεδίο εναλλασσόμενου ρεύματος, η διστακτικότητα είναι ο λόγος των τιμών πλάτους για μια ημιτονοειδή MMF και τη μαγνητική ροή. (βλ. φάσεις)

Ο ορισμός μπορεί να εκφραστεί ως εξής:

R = F Φ {\displaystyle {\mathcal {R}}={\frac {\mathcal {F}}{\Phi }}} ${\mathcal {R}}={\frac {\mathcal {F}}{\Phi }}$

όπου

R {\displaystyle {\mathcal {R}}} $\mathcal R$ ("R") είναι η απροθυμία σε στροφές αμπέρ ανά weber (μονάδα που ισοδυναμεί με στροφές ανά henry). Ο όρος "στροφές" αναφέρεται στον αριθμό σπειρών ενός ηλεκτρικού αγωγού που περιλαμβάνει ένα πηνίο.

F {\displaystyle {\mathcal {F}}} $\mathcal F$ ("F") είναι η μαγνητοκινητήρια δύναμη (MMF) σε αμπεροστροφές.

Φ ("Phi") είναι η μαγνητική ροή σε webers.

Είναι μερικές φορές γνωστός ως νόμος του Hopkinson και είναι ανάλογος με το νόμο του Ohm με την αντίσταση να αντικαθίσταται από την επιδεκτικότητα, την τάση από την MMF και το ρεύμα από τη μαγνητική ροή.

Η μαγνητική ροή σχηματίζει πάντα έναν κλειστό βρόχο, όπως περιγράφεται από τις εξισώσεις του Maxwell, αλλά η διαδρομή του βρόχου εξαρτάται από την επιδεκτικότητα των υλικών που την περιβάλλουν. Συγκεντρώνεται γύρω από τη διαδρομή της μικρότερης απροθυμίας. Ο αέρας και το κενό έχουν υψηλή απρόσβλητη συμπεριφορά. Τα εύκολα μαγνητιζόμενα υλικά, όπως ο μαλακός σίδηρος, έχουν χαμηλή διστακτικότητα. Η συγκέντρωση της ροής στα υλικά χαμηλής απρόβλεπτης αντίστασης σχηματίζει ισχυρούς προσωρινούς πόλους και προκαλεί μηχανικές δυνάμεις που τείνουν να μετακινήσουν τα υλικά προς περιοχές υψηλότερης ροής, οπότε πρόκειται πάντα για μια ελκτική δύναμη (έλξη).

Η επιδεκτικότητα ενός ομοιόμορφου μαγνητικού κυκλώματος μπορεί να υπολογιστεί ως εξής:

R = l μ 0 μ r A {\displaystyle {\mathcal {R}}={\frac {l}{\mu _{0}\mu _{r}A}}} ${\mathcal {R}}={\frac {l}{\mu _{0}\mu _{r}A}}$

R = l μ A {\displaystyle {\mathcal {R}}={\frac {l}{\mu A}}} ${\mathcal {R}}={\frac {l}{\mu A}}$

όπου

l είναι το μήκος του κυκλώματος σε μέτρα

μ 0 {\displaystyle \mu _{0}} $\mu _{0}$ είναι η διαπερατότητα του ελεύθερου χώρου, ίση με 4 π × 10 - 7 {\displaystyle 4\pi \times 10^{-7}} $4\pi \times 10^{-7}$ henry ανά μέτρο

μ r {\displaystyle \mu _{r}} $\mu _{r}$ είναι η σχετική μαγνητική διαπερατότητα του υλικού (χωρίς διαστάσεις)

μ {\displaystyle \mu } $\mu$ είναι η διαπερατότητα του υλικού ( μ = μ 0 μ r {\displaystyle \mu =\mu _{0}\mu _{r}} $\mu =\mu _{0}\mu _{r}$ )

Α είναι το εμβαδόν διατομής του κυκλώματος σε τετραγωνικά μέτρα

Το αντίστροφο της επιδεκτικότητας ονομάζεται διαπερατότητα.

P = 1 R {\displaystyle {\mathcal {P}}={\frac {1}{\mathcal {R}}}} ${\mathcal {P}}={\frac {1}{\mathcal {R}}}$

Η παράγωγη μονάδα του SI είναι το henry (η ίδια με τη μονάδα της επαγωγής, αν και οι δύο έννοιες είναι διαφορετικές).

Εφαρμογές

Μπορούν να δημιουργηθούν διάκενα αέρα στους πυρήνες ορισμένων μετασχηματιστών για να μειωθούν οι επιπτώσεις του κορεσμού. Αυτό αυξάνει την απροθυμία του μαγνητικού κυκλώματος και του επιτρέπει να αποθηκεύει περισσότερη ενέργεια πριν από τον κορεσμό του πυρήνα. Το φαινόμενο αυτό χρησιμοποιείται επίσης στον μετασχηματιστή flyback.

Η μεταβολή της απροσδιοριστίας είναι η αρχή πίσω από τον κινητήρα απροσδιοριστίας (ή τη γεννήτρια μεταβλητής απροσδιοριστίας) και τη γεννήτρια εναλλασσόμενου ρεύματος Alexanderson. Με άλλα λόγια, οι δυνάμεις της απρόβλεπτης επιζητούν το πιο ευθυγραμμισμένο μαγνητικό κύκλωμα και μια μικρή απόσταση διακένου αέρα.

Τα ηχεία πολυμέσων συνήθως θωρακίζονται μαγνητικά, προκειμένου να μειωθούν οι μαγνητικές παρεμβολές που προκαλούν στις τηλεοράσεις και άλλες CRT. Ο μαγνήτης του ηχείου καλύπτεται με ένα υλικό όπως ο μαλακός σίδηρος για να ελαχιστοποιηθεί το αδέσποτο μαγνητικό πεδίο.

Η απροθυμία μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε:

Κινητήρες αυτεπαγωγής
Μαγνητικά πικ-απ μεταβλητής απροθυμίας

Σχετικές σελίδες

Διηλεκτρική σύνθετη διστακτικότητα
Μαγνητική χωρητικότητα
Μαγνητική χωρητικότητα
Μαγνητικό κύκλωμα
Μαγνητική σύνθετη διστακτικότητα
Κινητήρας αυτεπαγωγής