Ce este forța magnetomotoare, legea lui Hopkinson
În a doua jumătate a secolului al XIX-lea, fizicianul englez John Hopkinson și fratele său Edward Hopkinson, dezvoltând teoria generală a circuitelor magnetice, au derivat o formulă matematică numită „formula lui Hopkinson” sau legea lui Hopkinson, care este un analog al legii lui Ohm (folosită pentru calcularea circuitelor electrice).
Deci, dacă legea clasică a lui Ohm descrie matematic relația dintre curent și forța electromotoare (EMF), legea lui Hopkinson exprimă în mod similar relația dintre fluxul magnetic și așa-numitul forta magnetomotoare (MDF).
Drept urmare, s-a dovedit că forța magnetomotoare este o mărime fizică care caracterizează capacitatea curenților electrici de a crea fluxuri magnetice. Și legea lui Hopkinson în acest sens poate fi folosită cu succes în calculele circuitelor magnetice, deoarece MDF-ul din circuitele magnetice este analog cu EMF-ul din circuitele electrice. Data descoperirii legii lui Hopkinson este considerată a fi 1886.
Mărimea forței magnetomotoare (MDF) este măsurată inițial în amperi sau, dacă vorbim despre o bobină cu un curent sau un electromagnet, atunci, pentru confortul calculelor, utilizați expresia sa în amperi-viruri:
unde: Fm este forța magnetomotoare din bobină [amperi * tură], N este numărul de spire din bobină [tură], I este cantitatea de curent în fiecare dintre spirele bobinei [amperi].
Dacă introduceți valoarea fluxului magnetic aici, atunci legea lui Hopkinson pentru circuitul magnetic va lua forma:
unde: Fm este forța magnetomotoare din bobină [amperi * tură], F este fluxul magnetic [weber] sau [henry * amperi], Rm este rezistența magnetică a conductorului de flux magnetic [amperi * tură / weber] sau [ întoarce / henry] .
Formularea textuală a legii lui Hopkinson a fost inițial următoarea: „într-un circuit magnetic neramificat, fluxul magnetic este direct proporțional cu forța magnetomotoare și invers proporțional cu rezistența magnetică totală”. Adică, această lege determină relația dintre forța magnetomotoare, reluctanță și fluxul magnetic în circuit:
aici: F este fluxul magnetic [weber] sau [henry * amperi], Fm este forța magnetomotoare din bobină [amperi * revoluție], Rm este rezistența magnetică a conductorului de flux magnetic [amperi * revoluție / weber] sau [ întoarce / henry] .
Aici este important de reținut că, de fapt, forța magnetomotoare (MDF) are o diferență fundamentală față de forța electromotoare (EMF), care constă în faptul că nicio particule nu se mișcă direct în fluxul magnetic, în timp ce curentul care apare sub acțiunea EMF preia mișcarea particulelor încărcate, de exemplu electronii din firele metalice. Cu toate acestea, ideea MDS ajută la rezolvarea problemelor de calcul al circuitelor magnetice.
Luați în considerare, de exemplu, un circuit magnetic neramificat care include un jug cu aria secțiunii transversale S, același pe toată lungimea sa, iar materialul jugului are o permeabilitate magnetică mu.
Gap în jug - material diferit, permeabilitatea magnetică care mu1. Bobina amplasată pe jug conține N spire, un curent i circulă prin fiecare dintre spirele bobinei. Aplicăm teorema de circulație a câmpului magnetic pe linia centrală a jugului:
unde: H este puterea câmpului magnetic din interiorul jugului, H1 este puterea câmpului magnetic din interiorul golului, l este lungimea liniei centrale a inducției jugului (fără spațiu), l1 este lungimea spațiului.
Deoarece fluxul magnetic din interiorul jugului și din interiorul golului are aceeași valoare (datorită continuității liniilor de inducție magnetică), după ce scriem Ф = BS și В = mu * H, vom nota intensitatea câmpului magnetic mai detaliat. , iar după înlocuirea acesteia în formula de mai sus:
Este ușor de observat că, la fel ca EMF în legea lui Ohm pentru circuitele electrice, MDS
aici joacă rolul de forță electromotoare și de rezistență magnetică
rolul rezistenței (prin analogie cu legea lui Ohm clasică).