Kaj je magnetomotorna sila, Hopkinsonov zakon

V drugi polovici 19. stoletja sta angleški fizik John Hopkinson in njegov brat Edward Hopkinson, ki sta razvila splošno teorijo magnetnih vezij, izpeljala matematično formulo, imenovano "Hopkinsonova formula" ali Hopkinsonov zakon, ki je analog Ohmovega zakona (uporabljen za izračun električnih tokokrogov).

Torej, če Ohmov klasični zakon matematično opisuje razmerje med tokom in elektromotorno silo (EMS), Hopkinsonov zakon podobno izraža razmerje med magnetnim tokom in t.i. magnetna sila (MDF).

Posledično se je izkazalo, da magnetomotorna sila je fizikalna količina, ki označuje sposobnost električnih tokov za ustvarjanje magnetnih tokov. In Hopkinsonov zakon v zvezi s tem se lahko uspešno uporablja pri izračunih magnetnih vezij, saj je MDF v magnetnih vezjih analogen EMF v električnih vezjih. Za datum odkritja Hopkinsonovega zakona se šteje leto 1886.

Velikost magnetomotorne sile (MDF) se na začetku meri v amperih ali, če govorimo o tuljavi s tokom ali elektromagnetu, potem za udobje izračunov uporabite njen izraz v amperih:

kjer je: Fm magnetna sila v tuljavi [amper * ovoj], N je število ovojev v tuljavi [volj], I je količina toka v vsakem od ovojev tuljave [amper].

Če tukaj vnesete vrednost magnetnega pretoka, bo imel Hopkinsonov zakon za magnetno vezje obliko:

kjer je: Fm magnetomotorna sila v tuljavi [amper * obrat], F je magnetni pretok [weber] ali [henry * amper], Rm je magnetni upor prevodnika magnetnega pretoka [amper * obrat / weber] ali [ turn / henry] .

Besedilna formulacija Hopkinsonovega zakona je bila prvotno naslednja: "v nerazvejanem magnetnem krogu je magnetni tok neposredno sorazmeren z magnetomotorno silo in obratno sorazmeren s celotnim magnetnim uporom." To pomeni, da ta zakon določa razmerje med magnetomotorno silo, odporom in magnetnim tokom v vezju:

tukaj: F je magnetni pretok [weber] ali [henry * amper], Fm je magnetna sila v tuljavi [amper * vrtljaj], Rm je magnetni upor prevodnika magnetnega pretoka [amper * vrtljaj / weber] ali [ turn / henry] .

Tukaj je pomembno opozoriti, da ima magnetna sila (MDF) dejansko bistveno razliko od elektromotorne sile (EMF), ki je sestavljena iz dejstva, da se nobeni delci ne premikajo neposredno v magnetnem toku, medtem ko se tok, ki nastane pod delovanjem EMF prevzame gibanje nabitih delcev, na primer elektronov v kovinskih žicah. Vendar pa ideja o MDS pomaga rešiti težave pri izračunu magnetnih vezij.

Razmislite, na primer, o nerazvejanem magnetnem krogu, ki vključuje jarem s površino prečnega prereza S, enako po vsej dolžini, in material jarma ima magnetno prepustnost mu.

Vrzel v jarmu - različni materiali, magnetna prepustnost kateri mu1. Tuljava, nameščena na jarem, ima N ovojev, tok i teče skozi vsakega od ovojev tuljave. Teorem o kroženju magnetnega polja uporabimo za središčnico jarma:

kjer je: H jakost magnetnega polja znotraj jarma, H1 je jakost magnetnega polja znotraj reže, l je dolžina središčnice indukcije jarma (brez reže), l1 je dolžina reže.

Ker imata magnetni pretok znotraj jarma in znotraj reže enako vrednost (zaradi kontinuitete linij magnetne indukcije), bomo po zapisu Ф = BS in V = mu * H podrobneje zapisali jakost magnetnega polja , in potem to nadomestite v zgornjo formulo:

Zlahka je videti, da je MDS, tako kot EMF v Ohmovem zakonu za električna vezja

tukaj igra vlogo elektromotorna sila in magnetni upor

vloga odpornosti (po analogiji s klasičnim Ohmovim zakonom).