Hvad er magnetomotorisk kraft, Hopkinsons lov

I anden halvdel af det 19. århundrede udledte den engelske fysiker John Hopkinson og hans bror Edward Hopkinson, der udviklede den generelle teori om magnetiske kredsløb, en matematisk formel kaldet "Hopkinsons formel" eller Hopkinsons lov, som er en analog af Ohms lov (brugt). til at beregne elektriske kredsløb).

Så hvis Ohms klassiske lov matematisk beskriver forholdet mellem strøm og elektromotorisk kraft (EMF), udtrykker Hopkinsons lov tilsvarende forholdet mellem magnetisk flux og den såkaldte magnetomotorisk kraft (MDF).

Som et resultat viste det sig at magnetomotorisk kraft er en fysisk størrelse, der karakteriserer elektriske strømmes evne til at skabe magnetiske flux. Og Hopkinsons lov i denne henseende kan med succes bruges i beregninger af magnetiske kredsløb, da MDF i magnetiske kredsløb er analog med EMF i elektriske kredsløb. Datoen for opdagelsen af ​​Hopkinsons lov anses for at være 1886.

Størrelsen af ​​den magnetomotoriske kraft (MDF) måles oprindeligt i ampere eller, hvis vi taler om en spole med en strøm eller en elektromagnet, så brug dets udtryk i ampere-drejninger for nemheds skyld:

hvor: Fm er den magnetomotoriske kraft i spolen [ampere * drejning], N er antallet af vindinger i spolen [drejning], I er mængden af ​​strøm i hver af spolens vindinger [ampere].

Hvis du indtaster den magnetiske fluxværdi her, vil Hopkinsons lov for det magnetiske kredsløb have formen:

hvor: Fm er den magnetomotoriske kraft i spolen [ampere * drejning], F er den magnetiske flux [weber] eller [henry * ampere], Rm er den magnetiske modstand af den magnetiske fluxleder [ampere * drejning / weber] eller [ drej / henry] .

Den tekstmæssige formulering af Hopkinsons lov var oprindeligt som følger: "i et uforgrenet magnetisk kredsløb er den magnetiske flux direkte proportional med den magnetomotoriske kraft og omvendt proportional med den totale magnetiske modstand." Det vil sige, denne lov bestemmer forholdet mellem magnetomotorisk kraft, reluktans og magnetisk flux i kredsløbet:

her: F er den magnetiske flux [weber] eller [henry * ampere], Fm er den magnetomotoriske kraft i spolen [ampere * omdrejning], Rm er den magnetiske modstand af den magnetiske fluxleder [ampere * omdrejning / weber] eller [ drej / henry] .

Her er det vigtigt at bemærke, at den magnetomotoriske kraft (MDF) faktisk har en fundamental forskel fra den elektromotoriske kraft (EMF), som består i, at ingen partikler bevæger sig direkte i den magnetiske flux, mens strømmen, der opstår under påvirkning af EMF tager bevægelsen af ​​ladede partikler, for eksempel elektroner i metaltråde. Men ideen om MDS hjælper med at løse problemerne med at beregne magnetiske kredsløb.

Betragt for eksempel et uforgrenet magnetisk kredsløb, der indbefatter et åg med tværsnitsareal S, ens i hele dets længde, og ågets materiale har en magnetisk permeabilitet mu.

Gab i åg - forskelligt materiale, magnetisk permeabilitet hvilken mu1. Spolen placeret på åget indeholder N vindinger, en strøm i løber gennem hver af spolens vindinger. Vi anvender magnetfeltcirkulationssætningen på ågets midterlinje:

hvor: H er magnetfeltstyrken inde i åget, H1 er magnetfeltstyrken inde i spalten, l er centerlinjelængden af ​​ågets induktion (uden mellemrummet), l1 er længden af ​​mellemrummet.

Da den magnetiske flux inde i åget og inde i spalten har samme værdi (på grund af kontinuiteten af ​​de magnetiske induktionslinjer), vil vi, efter at have skrevet Ф = BS og В = mu * H, nedskrive magnetfeltstyrken mere detaljeret , og efter at erstatte dette i ovenstående formel:

Det er let at se, at ligesom EMF i Ohms lov for elektriske kredsløb, MDS

her spiller rollen som elektromotorisk kraft og magnetisk modstand

modstandens rolle (i analogi med klassisk Ohms lov).