Manyetik H alanı ile B alanı arasındaki fark nedir?

Wikipedia matematiksel bir açıklama sunar . Sezgisel olanı alabilir miyim? Örneğin, bir ferrit veri sayfasını anlamak istiyorum . Bunlar genellikle H vs B grafiklerine sahiptir ve geçirgenliğin tanımı H ve B arasındaki ilişkiyi anlamaya bağlıdır.

Ayrıca merak ediyorum: "alanlar" ın ne olduğunu bilmeden önce elektrik alanları hakkında çok şey öğrenebildim. Bir fizikçinin bir alanla açıklayabileceği, ancak elektrik mühendisinin bir devrede iki nokta arasındaki fark gibi, daha basit kavramlarla açıkladığı voltaj ve Ohm kanunu ve benzerlerini öğrendim. Elektrik mühendisine daha uygun ve fizikçiye göre daha az olan H vs B alanlarının benzer, daha basit bir açıklaması var mı?

H, bobinlerdeki itici kuvvettir ve metre kısmının manyetik devrenin uzunluğu olduğu metre başına amper turdur. Bir transformatörde bu uzunluğu belirlemek kolaydır, çünkü akının% 99'u çekirdekte bulunur. Hava çekirdekli bir bobin hayal edebileceğiniz gibi zordur.

B'nin H ve B'nin yan ürünü olduğunu düşünüyorum çekirdeğin geçirgenliği ile daha büyük hale getirildi.

Elektrostatikte E (elektrik alan kuvveti), H (manyetik alan kuvveti) değerine eşdeğerdir ve görselleştirilmesi biraz daha kolaydır. Birimleri metre başına volttur ve aynı zamanda içinde bulunduğu malzemenin geçirgenliği ile çarpıldığında elektrik akısı yoğunluğunu (D) arttırır: -

ve$\dfrac{B}{H} = \mu_0\mu_R$

$\dfrac{D}{E} = \epsilon_0\epsilon_R$

Ferrit veri sayfalarıyla ilgili olarak, BH eğrisi önemlidir - bu size malzemenin geçirgenliğini gösterir ve bu doğrudan bir tur kablo için ne kadar endüktans alabileceğinizle ilgilidir.

Ayrıca, manyetik alanı tersine çevirirken ne kadar enerji kaybedildiğini de gösterecektir - bu elbette ac sürüşü sırasında her zaman gerçekleşecektir - ferrit içindeki tüm alanlar değil, akım kesildiğinde ve akım tersine çevrildiğinde ortalama bir sıfır manyetizma üretmek için geri döner. Mevcut geri kalan alanların çekirdek manyetizma negatif hale gelmeden önce nötralize edilmesi gerekir - bu, çoğu ferritte küçük bir miktar enerji gerektirir ve histerez kaybı teriminin ortaya çıkmasına neden olur.

Bir ferrit veri sayfasında diğer önemli grafikler, frekans grafiğine karşı geçirgenlik ve sıcaklığa karşı geçirgenliktir.

Birkaç transformatör tasarlama konusundaki kişisel deneyimlerimden, onları her zaman yeni bir tasarıma başladığımda temelden başka bir şeyi asla doğal olarak hatırlamıyormuş gibi göründüğümde onları çılgınca buluyorum ve bu can sıkıcı bir durum; H birimleri!

Kısa versiyon: Hem B hem de H, mıknatıslardan veya akımdan gelir.

Bir (H) düz "amper dönüşler" dir (no: Andy doğrudur: metre başına amper dönüşler) diğeri (B) manyetik devrenin geçirgenliğinin H katıdır. Hava veya vakum için bu 1 B = H'dir. Demir için, B = geçirgenlik (çok sayıda) * H.

$\mu_0$

Demir kutup parçaları, rotordaki demir çubuklar ve hava boşlukları içeren motor gibi daha karmaşık bir senaryo için, her bölümün kendi geçirgenliğine, uzunluğuna ve alanına sahiptir, böylece amper dönüşlerini bildiğiniz halde her birinde manyetik akıyı bulur. alan (örneğin kutuplar ve rotor arasındaki hava boşluğu) ve dolayısıyla motordan bekleyebileceğiniz tork karmaşık bir muhasebe işlemi haline gelir.

Aynı akım için manyetik akıyı arttırmak için geçirgenliğin artırılmasının iyi bir şey olduğunu düşünebilirsiniz - ve tam olarak bir noktaya kadar gelirsiniz: BH ilişkisi doğrusal değildir (belirli bir B'nin üzerinde, geçirgenlik azalır (kabaca, tüm manyetik alanlar zaten hizalanmıştır) - bu, bir manyetik çekirdeğin doygunluğu olarak bilinir - veya bir transformatör veya motorun manyetik devresindeki bir bileşenin, örneğin, bir bileşen diğerlerinden daha önce doyurulursa, kesit alanını arttırır veya değiştirir Bazı malzemelerde BH eğrisi histerezise de sahiptir, yani malzeme mıknatıslanır ve önceki durumu depolar: bu yüzden bilgisayar depolaması veya ses bandı gibi davranabilir.

Manyetik devrelerin tasarlanması, elektrik devrelerinin tasarlanması kadar bir sanattır ve çok sık ihmal edilir.

Ferrit indüktör göbekleri gibi pratik elektromanyetik cihazlara uyguladıkları için B & H'nin geleneksel açıklamaları ile şaşırtan ilk kişi siz değilsiniz. Yıllar boyunca B & H'nin doğasının standart açıklamaları ve bu tür cihazlardaki uygulamaları ile mücadele ettim. Kurtuluşum, 20 yıl önce kullanılmış bir kitapçıda meydana geldiğim unutulmuş bir kitapta tek bir bölümden geldi. Kitabın şimdi çevrimiçi olarak pdf formatında olduğuna inanıyorum. Google Kitaplar'ı deneyin. Kitabın adı V. Karapetoff'un "Manyetik Devresi" ve 1911 - evet, 110+ yıl önce yayınlandı! Bununla birlikte, o zamanlar manyetik prensipler iyi anlaşılmıştı ve terminoloji, son on yılda esasen değişmedi.

Bölüm 1'i dikkatlice okursanız, manyetik alan ve tüm güzel özelliklerini ve bugün hala yaygın olarak kullanılan arkan terminolojisini (örneğin manyetoloji kuvveti, permeasyon, isteksizlik, akı-akı yoğunluğu gibi) çok pratik bir anlayışla kutsanmış olacaksınız. , vb.) Kalan bölümler de ilgi çekicidir, ancak ışıltılı bir mühendislik sergisi olarak değer verdiğim Bölüm 1’de sunulmamıştır.

Ayrıca, temel kavramların sindirilmesine yardımcı olmak için denemek üzere birkaç basit hava çekirdekli bobin inşa ederseniz, anlamanıza yardımcı olacaktır. Manyetik alanı algılamak ve osiloskopta görüntülemek için bobinleri sürmek için bir fonksiyon jeneratörü ve daha küçük bir bobin kullanın. Tahrik edilen bobinlerin çapı yaklaşık 6-12 inç ve duyma bobininin çapı 1/2 "olmalıdır. 1000 Hz'lik bir frekans yeterlidir. Eğer gerçekten iddialıysanız, yazarın ana olarak kullandığı toroidal bobini yapmalısınız. açıklama aracı.

Standart B & H açıklamamı vererek bitireceğim: En basit elektrik devresi paralel bağlı dirençli bir bataryadır. Ohms Yasası, yalnızca bir voltmetre ve ampermetre ile birlikte üç elemanın (voltaj kaynağı, direnç ve tel) bu basit düzenlemesinden öğrenilebilir. B & H, en basit manyetik devreden benzer şekilde öğrenilebilir. Bu, içinden akan bir akımı (AC veya DC) olan bir teldir.

Akım tarafından üretilen manyetik alan, teli silindirik bir akı çizgileri oluşumu ile çevreler. Ohms Yasası örneğinde "M", bataryanın voltajına benzer bir manyetik kuvvettir. "B", bu manyetik kuvvet kuvveti M tarafından tel çevresinde oluşturulan ortaya çıkan manyetik akı alanının kuvvetidir ve Ohm Yasası örneğindeki "I" elektrik akımına benzerdir. "Direnç", teli çevreleyen havanın geçirgenliğidir. Çevreleyen hava, tel etrafındaki "kolektif" veya "dağıtılmış" bir manyetik direnç oluşturur. Bu "manyetik direnç", belirli bir itme kuvveti (yani manyeomotor kuvveti) "M" için üretilen, akışın telden geçen akımın değeri ile orantılı olan bir oranını belirtir. Ohm Yasası ile oldukça benzer. Ne yazık ki, "manyetik dirençleri" fantazimize uygun bir değerde satın alamayız. Digikey'den temin edilebilecek kullanışlı voltmetreye eşdeğer bir “Magnetomotive Kuvvet Ölçer” yoktur. Bir "akı ölçer" e sahip olacak kadar şanslıysanız, teli çevreleyen akı çizgilerinin "B" değerini ölçebilirsiniz. Bu nedenle, çalışmanız gereken tek şeyin bir ampermetre olması ve direncin değerini veya bataryanın voltajını bilmemesi durumunda, yukarıda açıklanan basit pil direnç devresinden Ohm Yasasını nasıl çözeceğinizi hayal edin. Bu oldukça şaşırtıcı bir entelektüel egzersiz olacak! Manyetik devreleri öğrenirken üstesinden gelinmesi gereken en büyük pratik yük budur - elektrik için sahip olduğumuz gibi temel manyetik ölçüm araçlarına sahip değiliz. Fantezi bizim için uygun herhangi bir değerde "manyetik direnç" satın alamayız. Digikey'den temin edilebilecek kullanışlı voltmetreye eşdeğer bir “Magnetomotive Kuvvet Ölçer” yoktur. Bir "akı ölçer" e sahip olacak kadar şanslıysanız, teli çevreleyen akı çizgilerinin "B" değerini ölçebilirsiniz. Bu nedenle, çalışmanız gereken tek şeyin bir ampermetre olması ve direncin değerini veya bataryanın voltajını bilmemesi durumunda, yukarıda açıklanan basit pil direnç devresinden Ohm Yasasını nasıl çözeceğinizi hayal edin. Bu oldukça şaşırtıcı bir entelektüel egzersiz olacak! Manyetik devreleri öğrenirken üstesinden gelinmesi gereken en büyük pratik yük budur - elektrik için sahip olduğumuz gibi temel manyetik ölçüm araçlarına sahip değiliz. Fantezi bizim için uygun herhangi bir değerde "manyetik direnç" satın alamayız. Digikey'den temin edilebilecek kullanışlı voltmetreye eşdeğer bir “Magnetomotive Kuvvet Ölçer” yoktur. Bir "akı ölçer" e sahip olacak kadar şanslıysanız, teli çevreleyen akı çizgilerinin "B" değerini ölçebilirsiniz. Bu nedenle, çalışmanız gereken tek şeyin bir ampermetre olması ve direncin değerini veya bataryanın voltajını bilmemesi durumunda, yukarıda açıklanan basit pil direnç devresinden Ohm Yasasını nasıl çözeceğinizi hayal edin. Bu oldukça şaşırtıcı bir entelektüel egzersiz olacak! Manyetik devreleri öğrenirken üstesinden gelinmesi gereken en büyük pratik yük budur - elektrik için sahip olduğumuz gibi temel manyetik ölçüm araçlarına sahip değiliz. bizim fantezi uygun herhangi bir değerde. Digikey'den temin edilebilecek kullanışlı voltmetreye eşdeğer bir “Magnetomotive Kuvvet Ölçer” yoktur. Bir "akı ölçer" e sahip olacak kadar şanslıysanız, teli çevreleyen akı çizgilerinin "B" değerini ölçebilirsiniz. Bu nedenle, çalışmanız gereken tek şeyin bir ampermetre olması ve direncin değerini veya bataryanın voltajını bilmemesi durumunda, yukarıda açıklanan basit pil direnç devresinden Ohm Yasasını nasıl çözeceğinizi hayal edin. Bu oldukça şaşırtıcı bir entelektüel egzersiz olacak! Manyetik devreleri öğrenirken üstesinden gelinmesi gereken en büyük pratik yük budur - elektrik için sahip olduğumuz gibi temel manyetik ölçüm araçlarına sahip değiliz. bizim fantezi uygun herhangi bir değerde. Digikey'den temin edilebilecek kullanışlı voltmetreye eşdeğer bir “Magnetomotive Kuvvet Ölçer” yoktur. Bir "akı ölçer" e sahip olacak kadar şanslıysanız, teli çevreleyen akı çizgilerinin "B" değerini ölçebilirsiniz. Bu nedenle, çalışmanız gereken tek şeyin bir ampermetre olması ve direncin değerini veya bataryanın voltajını bilmemesi durumunda, yukarıda açıklanan basit pil direnç devresinden Ohm Yasasını nasıl çözeceğinizi hayal edin. Bu oldukça şaşırtıcı bir entelektüel egzersiz olacak! Manyetik devreleri öğrenirken üstesinden gelinmesi gereken en büyük pratik yük budur - elektrik için sahip olduğumuz gibi temel manyetik ölçüm araçlarına sahip değiliz. Digikey'den temin edilebilecek kullanışlı voltmetreye eşdeğer. Bir "akı ölçer" e sahip olacak kadar şanslıysanız, teli çevreleyen akı çizgilerinin "B" değerini ölçebilirsiniz. Bu nedenle, çalışmanız gereken tek şeyin bir ampermetre olması ve direncin değerini veya bataryanın voltajını bilmemesi durumunda, yukarıda açıklanan basit pil direnç devresinden Ohm Yasasını nasıl çözeceğinizi hayal edin. Bu oldukça şaşırtıcı bir entelektüel egzersiz olacak! Manyetik devreleri öğrenirken üstesinden gelinmesi gereken en büyük pratik yük budur - elektrik için sahip olduğumuz gibi temel manyetik ölçüm araçlarına sahip değiliz. Digikey'den temin edilebilecek kullanışlı voltmetreye eşdeğer. Bir "akı ölçer" e sahip olacak kadar şanslıysanız, teli çevreleyen akı çizgilerinin "B" değerini ölçebilirsiniz. Bu nedenle, çalışmanız gereken tek şeyin bir ampermetre olması ve direncin değerini veya bataryanın voltajını bilmemesi durumunda, yukarıda açıklanan basit pil direnç devresinden Ohm Yasasını nasıl çözeceğinizi hayal edin. Bu oldukça şaşırtıcı bir entelektüel egzersiz olacak! Manyetik devreleri öğrenirken üstesinden gelinmesi gereken en büyük pratik yük budur - elektrik için sahip olduğumuz gibi temel manyetik ölçüm araçlarına sahip değiliz. Eğer çalışmanız gereken tek şey bir ampermetre olsaydı ve rezistörün değerini veya akünün voltajını bilmiyorsa, yukarıda açıklanan basit akü direnç devresinden Ohm Yasasını nasıl çözeceğinizi hayal edin. Bu oldukça şaşırtıcı bir entelektüel egzersiz olacak! Manyetik devreleri öğrenirken üstesinden gelinmesi gereken en büyük pratik yük budur - elektrik için sahip olduğumuz gibi temel manyetik ölçüm araçlarına sahip değiliz. Eğer çalışmanız gereken tek şey bir ampermetre olsaydı ve rezistörün değerini veya akünün voltajını bilmiyorsa, yukarıda açıklanan basit akü direnç devresinden Ohm Yasasını nasıl çözeceğinizi hayal edin. Bu oldukça şaşırtıcı bir entelektüel egzersiz olacak! Manyetik devreleri öğrenirken üstesinden gelinmesi gereken en büyük pratik yük budur - elektrik için sahip olduğumuz gibi temel manyetik ölçüm araçlarına sahip değiliz.

Ahhhh, ama hiç kimse tam olarak eski güzel Karapetoff gibi düzenleyemez - kim olduğu ve şimdi nerede durduğu!

$B = \mu_c\times H$

$\mu_c$ , aynı manyetik alan altında daha fazla manyetik akı yoğunluğu anlamına gelir.

H manyetik alan kuvveti ve mutlak bir niceliktir.

Gördüğüm gibi, H bobin içindeki akımın neden olduğu manyetik alandır. Ferromanyetik çekirdek eklenmemiş olduğunu varsayar. Eğer ferromanyetik çekirdek eklenirse, manyetik alan çekirdeğe daha da güçlenir ve böylece net manyetik alanı tanımlamak için bir ihtiyaç vardı, bunu B ile gösterir. Bunları ayırt etmek için bir ihtiyaç olduğu için H'ye alan yoğunluğu denir ve B denir. akı yoğunluğu.

H, malzemeye göre değişmeyen ve aynı türetme kuvveti (örn. Akım taşıma teli veya mıknatıs) için sabit kalan mutlak bir miktardır. Ancak B'nin değeri malzemeye bağlıdır. B'nin değeri ne kadar manyetik olduğuna bağlıdır Satır alanı, herhangi bir malzemenin içinden geçmesine izin verir. Dolayısıyla, mu00, toplam uygulanan manyetik alan H'yi (mutlak olan), herhangi bir malzemenin içinden geçen (malzemeden malzemeye değişen) alan çizgileriyle ilişkilendiren bir dönüşüm faktörüdür.