Unità di shock magnetico, formule, calcolo, esempi

IL Shock magnetico o La resistenza magnetica è l'opposizione che un mezzo si presenta al passaggio del flusso magnetico: maggiore è il lucido, è più difficile stabilire il flusso magnetico. In un circuito magnetico, lo lucido ha lo stesso ruolo di quella della resistenza elettrica in un circuito elettrico.

Una bobina percorsa da una corrente elettrica è un esempio di circuito magnetico molto semplice. Grazie alla corrente, viene generato un flusso magnetico che dipende dalla disposizione geometrica della bobina e anche dall'intensità di corrente che la attraversa.

Figura 1. Lo spostamento magnetico è una caratteristica dei circuiti magnetici come il trasformatore. Fonte: Pixabay.

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Formule e unità

Indicando il flusso magnetico come Φ_M, Hai:

Φ_M = N.I / (ℓ_C / μA_C)

Dove:

-N è il numero di giri della bobina.

-L'intensità della corrente è Yo.

-ℓ_C rappresenta la lunghezza del circuito.

-A_C È l'area della sezione trasversale.

-μ è la permeabilità dell'ambiente.

Il fattore nel denominatore che combina la geometria più l'influenza dell'ambiente è precisamente lo shock magnetico del circuito, una quantità scalare a cui è indicata dalla lettera ℜ, per distinguerla dalla resistenza elettrica. COSÌ:

ℜ = ℓ_C / μ.A_C

Nel sistema internazionale di unità (SI) viene misurato a ℜ come inverso dell'Henrio (moltiplicato per il numero di turni N). A sua volta, Henrio è l'unità per l'induttanza magnetica, equivalente a 1 Tesla (T) X Square Meter /Amperio. Perciò:

1 ORA^-1 = 1 a /t.M²

 Come 1 t.M² = 1 Weber (WB), lo luccicante è anche espresso in A/Wb (amperio/Weber.

Come viene calcolato lo shock magnetico?

Poiché la scossa magnetica ha lo stesso ruolo della resistenza elettrica in un circuito magnetico, è possibile estendere l'analogia di un equivalente di OHM V = Go per questi circuiti.

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Sebbene non circola correttamente, il flusso magnetico φ_M Prendi il posto della corrente, mentre invece della tensione V, IL Tensione magnetica O Forza magnetomotoria, Elettromotore analogo o F.E.M Nei circuiti elettrici.

La forza magnetomotoria è responsabile del mantenimento del flusso magnetico. È abbreviato F.M.M Ed è indicato come ℱ. Con esso hai finalmente un'equazione che mette in relazione le tre magnitudini:

ℱ = φ_M . ℜ

E confrontare l'equazione Φ_M = N.I / (ℓ_C / μA_C), Si è concluso:

ℱ = n.Yo

In questo modo, lo lucido può essere calcolato conoscendo la geometria del circuito e la permeabilità dell'ambiente, o anche conoscere il flusso magnetico e la tensione magnetica, grazie a quest'ultima equazione, chiamata Legge di Hopkinson.

Differenza con resistenza elettrica

L'equazione della risonanza magnetica ℜ = ℓ_C / μA_C È simile a  R = l / σa Per resistenza elettrica. In quest'ultimo caso, σ rappresenta la conduttività del materiale, L è la lunghezza del filo e A è l'area della sua sezione trasversale.

Queste tre magnitudini: σ, l e a sono costanti. Tuttavia la permeabilità dell'ambiente μ, In generale non è costante, quindi la scossa magnetica di un circuito non lo è, a differenza della sua similitudine elettrica.

Se c'è un cambiamento dal mezzo, ad esempio quando si passa da aria al ferro o viceversa, c'è un cambiamento nella permeabilità, con la conseguente variazione dello lucido. E anche i materiali magnetici passano Cicli di isteresi.

Ciò significa che l'applicazione di un campo esterno fa sì che il materiale mantenga parte del magnetismo, anche dopo il campo.

Ecco perché ogni volta che viene calcolato lo shock magnetico, è necessario specificare attentamente in che punto del ciclo il materiale è e quindi conoscere la sua magnetizzazione.

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Esempi

Sebbene lo lucido dipenda molto dalla geometria del circuito, dipende anche dalla permeabilità del mezzo. Maggiore è il valore di questo, più basso è lucido; Questo è il caso dei materiali ferromagnetici. L'aria per la sua parte ha una bassa permeabilità, quindi il suo shock magnetico è maggiore.

Solenoidi

Un solenoide è una lunghezza folle ℓ realizzato con n giri, attraverso i quali viene passata una corrente elettrica e. Le curve sono generalmente arrotolate circolarmente.

All'interno di un campo magnetico intenso e uniforme viene generato, mentre il campo è realizzato circa zero.

figura 2. Campo magnetico all'interno di un solenoide. Fonte: Wikimedia Commons. RAJIV1840478 [CC BY-S (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)].

Se una forma circolare viene data una forma circolare, esiste un Toroide. All'interno potrebbe esserci aria, ma se viene posizionato un nucleo di ferro, il flusso magnetico è molto maggiore, grazie all'alta permeabilità di questo minerale.

Bobina arrotolata su un nucleo di ferro rettangolare

Un circuito magnetico può essere costruito avvolgendo la bobina su un nucleo di ferro rettangolare. In questo modo, quando una corrente viene passata attraverso il filo, è possibile stabilire un flusso di campo intenso confinato all'interno del nucleo del ferro, come si può vedere nella Figura 3.

Lo scellino dipende dalla lunghezza del circuito e dalla sezione trasversale indicata nella figura. Il circuito mostrato è omogeneo, poiché il nucleo è di un singolo materiale e la sezione trasversale rimane uniforme.

Figura 3. Un semplice circuito magnetico costituito da una bobina sopraffatta da un nucleo di ferro rettangolare. Fonte della figura sinistra: Wikimedia Commons. Frequentemente [CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]

Esercizi risolti

- Esercizio 1

Trova lo shock magnetico di un solenoide rettilineo a spirale 2000, viene generato circolando una corrente di 5 a un flusso magnetico di 8 mwb.

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Soluzione

Viene utilizzata l'equazione ℱ = n.Yo Per calcolare la tensione magnetica, poiché l'intensità della corrente e il numero di giri nella bobina sono disponibili. Si moltiplica semplicemente:

ℱ = 2000 x 5 a = 10.000 Amps-Vuelta

Quindi utilizzare ℱ = φ_M . ℜ, Prendersi cura di esprimere il flusso magnetico in Weber (il prefisso "M" significa "Mili", quindi viene moltiplicato 10 ^-3:

Φ_M = 8 x 10 ^-3 Wb

Ora lo shock viene cancellato e i valori vengono sostituiti:

ℜ = ℱ/ φ_M = 10.000 amps-vuelta /8 x 10 ^-3 Wb = 1.25 x 10⁶ amperio-vuelta/wb

- Esercizio 2

Calcola la shock magnetico del circuito mostrato in figura con le dimensioni mostrate, che si trovano in centimetri. La permeabilità del nucleo è μ = 0.005655 T · m/a e la sezione trasversale è costante, 25 cm².

Figura 4. Circuito magnetico dell'esempio 2. Fonte: f. Zapata.

Soluzione

Applicheremo la formula:

ℜ = ℓ_C / μA_C

L'area di permeabilità e sezione trasversale sono disponibili come dati nell'istruzione. Dobbiamo trovare la lunghezza del circuito, che è il perimetro del rettangolo rosso nella figura.

Per fare ciò, la lunghezza di un lato orizzontale viene mediata, aggiungendo una lunghezza maggiore e una lunghezza inferiore: (55 +25 cm)/2 = 40 cm. Quindi procedere allo stesso modo per il lato verticale: (60 +30 cm)/2 = 45 cm.

Infine vengono aggiunte le lunghezze medie dei quattro lati:

ℓ_C = 2 x 40 cm + 2 x 45 cm = 170 cm

Resta da sostituire i valori nella formula del resort, ma non prima di esprimere la lunghezza e l'area della sezione trasversale - indicata nell'istruzione - in unità se:

ℜ = 170 x 10 ^-2m / (0.005655 t · m/a x 0.0025 m²) = 120.248 AMPERIO -Vuelta/WB

Riferimenti

1. Tedesco, m. Nucleo ferromagnetico. Recuperato da: YouTube.com.
2. Circuito magnetico e riluttanza. Recuperato da: MSE.Ndhu.Edu.TW.
3. Spinadel, e. 1982. Circuiti elettrici e magnetici. Nuova libreria.
4. Wikipedia. Forza magnetomotoria. Recuperato da: è.Wikipedia.org.
5. Wikipedia. Shock magnetico. Recuperato da: è.Wikipedia.org.