Magnetna reluktanca

Magnetna upornost ali magnetni upor je meritev, ki se uporablja pri analizi magnetnih tokokrogov. Je podobna upornosti v električnem vezju, vendar namesto da bi odvajala magnetno energijo, magnetno energijo shranjuje. Tako kot električno polje povzroči, da električni tok sledi poti najmanjšega upora, magnetno polje povzroči, da magnetni tok sledi poti najmanjšega magnetnega upora. To je skalarna, obsežna količina, podobno kot električna upornost.

Reluktanca je običajno označena s kodrastim velikim R.

Zgodovina

Izraz je maja 1888 skoval Oliver Heaviside. Pojem "magnetni upor" je prvi omenil James Joule, izraz "magnetomotorična sila" (MMF) pa je prvi poimenoval Bosanquet. Zamisel o zakonu o magnetnem pretoku, podobnem Ohmovemu zakonu za zaprte električne kroge, pripisujejo H. Rowlandu.

Opredelitev

Skupna reluktanca je enaka razmerju med "magnetomotorično silo" (MMF) v pasivnem magnetnem krogu in magnetnim tokom v tem krogu. V izmeničnem polju je reluktanca razmerje amplitudnih vrednosti sinusne MMF in magnetnega pretoka. (glej fazorje)

Definicijo lahko izrazimo kot:

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

kjer je

R {\displaystyle {\mathcal {R}}} $\mathcal R$ ("R") je upornost v amperskih vrtljajih na weber (enota, ki je enakovredna vrtljajem na Henrija). "Zavoji" se nanašajo na število navitij električnega vodnika, ki sestavlja induktor.

F {\displaystyle {\mathcal {F}}} $\mathcal F$ ("F") je magnetomotorična sila (MMF) v amperskih obratih

Φ ("Phi") je magnetni pretok v weberjih.

Včasih je znan kot Hopkinsonov zakon in je analogen Ohmovemu zakonu, pri čemer se upornost nadomesti z reluktanco, napetost z MMF, tok pa z magnetnim tokom.

Magnetni tok vedno tvori zaprto zanko, kot jo opisujejo Maxwellove enačbe, vendar je pot zanke odvisna od upornosti okoliških materialov. Koncentrira se okoli poti z najmanjšo reluktanco. Zrak in vakuum imata veliko reluktanco. Lahko namagneteni materiali, kot je mehko železo, imajo majhno reluktanco. Koncentracija fluksa v materialih z nizko reluktanco tvori močne začasne pole in povzroča mehanske sile, ki težijo k premikanju materialov proti območjem z višjim fluksom, zato je to vedno privlačna sila (pull).

Reluktanco enotnega magnetnega tokokroga lahko izračunamo kot:

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

ali

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

kjer je

l je dolžina tokokroga v metrih

μ 0 {\displaystyle \mu _{0}} $\mu _{0}$ je prepustnost prostega prostora, ki je enaka 4 π × 10 - 7 {\displaystyle 4\pi \krat 10^{-7}} $4\pi \times 10^{-7}$ henryjev na meter

μ r {\displaystyle \mu _{r}} $\mu _{r}$ je relativna magnetna permeabilnost materiala (brez dimenzije)

μ {\displaystyle \mu } $\mu$ je prepustnost materiala ( μ = μ 0 μ r {\displaystyle \mu =\mu _{0}\mu _{r}} $\mu =\mu _{0}\mu _{r}$ )

A je površina preseka tokokroga v kvadratnih metrih

Obratna vrednost reluktance se imenuje permeansa.

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

Njegova izpeljana enota SI je henry (enaka enoti za induktivnost, čeprav sta pojma različna).

Aplikacije

V jedrih nekaterih transformatorjev je mogoče ustvariti zračne vrzeli, da se zmanjšajo učinki nasičenja. To poveča upornost magnetnega tokokroga in mu omogoči, da shrani več energije pred nasičenjem jedra. Ta učinek se uporablja tudi pri povratnem transformatorju.

Spreminjanje reluktance je načelo reluktančnega motorja (ali generatorja s spremenljivo reluktanco) in Alexandersonovega alternatorja. Z drugimi besedami, reluktančne sile iščejo najbolj poravnano magnetno vezje in majhno razdaljo zračne reže.

Multimedijski zvočniki so običajno magnetno zaščiteni, da bi zmanjšali magnetne motnje, ki jih povzročajo na televizorjih in drugih CRT-jih. Magnet zvočnika je prekrit z materialom, kot je mehko železo, da se zmanjša blodeče magnetno polje.

Odklon se lahko uporablja tudi za:

Reluktančni motorji
Spremenljivo reluktančni (magnetni) sprejemniki

Sorodne strani

Dielektrična kompleksna reluktanca
Magnetna kapacitivnost
Magnetna kapacitivnost
Magnetno vezje
Magnetna kompleksna reluktanca
Reluktančni motor