Wikipedia proporciona una explicación matemática . ¿Puedo obtener el intuitivo? Me gustaría, por ejemplo, entender una hoja de datos de ferrita. Por lo general, tienen gráficos de H vs B, y la definición de permeabilidad depende de la comprensión de la relación de H y B.
Además, me pregunto: pude aprender mucho sobre los campos eléctricos antes de saber qué eran los «campos». Aprendí sobre el voltaje y la ley de Ohm, etc., que un físico podría explicar con un campo, pero que el ingeniero eléctrico explica con conceptos más simples, como la diferencia entre dos puntos en un circuito. ¿Existe una explicación similar y más simple de los campos H vs B que sea de mayor relevancia para el ingeniero eléctrico y menos para el físico?
Comentarios
- Nunca supe de esto, gracias por la pregunta. Mi opinión sobre el artículo de la wiki es que los campos H son de imanes, los campos B son de la corriente que fluye en un cable.
- geometrikal, estás totalmente equivocado en tu interpretación. H y B están presentes simultáneamente en el mismo campo magnético.
- H es un poco como el número de líneas de campo magnético y B es un poco lo apretadas que están. Más amperios / más vueltas / núcleo más corto significa más líneas de campo (H – A vueltas / m más grandes), mayor permeabilidad (medida de la facilidad con que esas líneas de campo pueden » fluir «) significa que pueden empaquetarse más juntos en el núcleo (B más grande – campo magnético más intenso). Creo que H = B área del núcleo / longitud alrededor del núcleo …
- Densidad de flujo magnético B (tesla) es una respuesta del medio a un fuerza del campo magnético H (A / m). Permeabilidad μ denota cuánto acepta el medio para desarrollar B cuando se aplica H. B = µ x H, B depende del medio. No hay un campo magnético solo, solo un campo electromagnético: Confusión frecuente en la literatura .
- Ver esta imagen que muestra el campo B, el campo H e incluso el campo M de un imán permanente de barra.
Respuesta
H es la fuerza impulsora en las bobinas y es amperios vueltas por metro donde la parte del medidor es la longitud del circuito magnético. En un transformador es fácil determinar esta longitud porque el 99% del flujo está contenido en el núcleo. Una bobina con un núcleo de aire es difícil como se puede imaginar.
Pienso en B como un -el producto de H y B se agranda por la permeabilidad del núcleo.
En electrostática, E (fuerza de campo eléctrico) es el equivalente de H (fuerza de campo magnético) y es algo más fácil de visualizar . Sus unidades son voltios por metro y también da lugar a otra cantidad, la densidad de flujo eléctrico (D) cuando se multiplica por la permitividad del material en el que existe: –
\ $ \ dfrac {B} {H } = \ mu_0 \ mu_R \ $ y
\ $ \ dfrac {D} {E} = \ epsilon_0 \ epsilon_R \ $
Con respecto a las hojas de datos de ferrita, la curva BH es la uno importante: le dice la permeabilidad del material y esto se relaciona directamente con la cantidad de inductancia que puede obtener por una vuelta de cable.
También indicará cuánta energía podría perderse al invertir el campo magnético; esto, por supuesto, siempre sucederá cuando se acciona con corriente alterna; no todos los dominios en la ferrita regresan para producir un promedio de magnetismo cero cuando el se elimina la corriente y cuando se invierte la corriente, los dominios restantes deben neutralizarse antes de que el magnetismo del núcleo se vuelva negativo; esto requiere una pequeña cantidad de energía en la mayoría de las ferritas y da lugar al término pérdida por histéresis.
Otro importante Los gráficos en una hoja de datos de ferrita son el gráfico de permeabilidad versus frecuencia y permeabilidad versus temperatura.
Por experiencia personal de haber diseñado algunos transformadores, los encuentro tortuosos en el sentido de que nunca parece recordar naturalmente nada más que el conceptos básicos cada vez que comienzo un nuevo diseño y esto es molesto – en esta respuesta tuve que verificar todo excepto las unidades de H!
Comentarios
- Dices que E es equivalente a H y D a B. Yo diría r Otros dicen que E es equivalente a B, porque están vinculados respectivamente a cargas totales y corrientes totales. Mientras que D es equivalente a H, ya que D y H están vinculados respectivamente a cargas libres y corrientes libres. Si basa su argumento solo en el aspecto de las ecuaciones, es muy débil: la forma de las ecuaciones solo depende de las convenciones (por ejemplo, los signos de P y M).
- @BenjaminT en lugar de dejar un comentario debería considerar dejar una respuesta completa para justificar su pensamiento.
- No, porque no contesto la pregunta OP. Simplemente no estoy de acuerdo con una de tus frases. Además, creo que mi comentario justifica plenamente mi pensamiento sobre ese punto en particular.
Respuesta
Versión corta: tanto B como H provienen de imanes o de corriente.
Uno (H) es «amperios vueltas», (no: Andy tiene razón: amperios-vueltas por metro) el otro (B) es H multiplicado por la permeabilidad del circuito magnético. Para aire o vacío, esto es 1 entonces B = H. Para el hierro, B = permeabilidad (número grande) * H.
(EDITAR para aclarar: como dice Phil, B es en realidad H * la permeabilidad del espacio libre: que es 1 en unidades CGS, y una constante (\ $ \ mu_0 \ $) en unidades SI. En cualquiera de los sistemas se multiplica por la «permeabilidad relativa» de materiales magnéticos como el hierro)
Para un escenario más complejo como un motor, que involucra piezas polares de hierro , barras de hierro en un rotor y espacios de aire, cada sección tiene su propia permeabilidad, longitud y área, por lo que, mientras conoce los amperios-vueltas, averigüe el flujo magnético en cada área (el espacio de aire entre los polos y el rotor, por ejemplo) y por lo tanto, el par que puede esperar del motor se convierte en un proceso de contabilidad complejo.
Puede pensar que aumentar la permeabilidad para aumentar el flujo magnético para la misma corriente es algo bueno, y estaría en lo cierto hasta cierto punto. : la relación BH no es lineal (por encima de un cierto B, la permeabilidad disminuye (crudamente, cuando todos los dominios magnéticos ya están alineados); esto se conoce como saturación de un núcleo magnético – o de un componente en el circuito magnético de un transformador o motor. Por ejemplo, si un componente se satura antes que los otros, aumente su área de sección transversal o cambie su material. En algunos materiales, la curva BH también tiene histéresis, es decir, el material se magnetiza y almacena el estado anterior: por eso puede actuar como almacenamiento informático o como cinta de audio.
Diseñar circuitos magnéticos es tanto un arte como diseñando circuitos eléctricos, y con demasiada frecuencia se descuida.
Comentarios
- Creo que B = H es cierto en el vacío solo si se usan unidades CGS (gauss, oerstead), e incluso entonces, B y H tienen diferentes unidades. Confuso, ya que de lo contrario está usando unidades SI.
- Sí, la fuerza motriz magneto (MMF) es solo amperios y es totalmente equivalente a voltios (EMF) en electrostática. H es equivalente a E (voltios por metro) y B (mag) es equivalente a D (lectrics). ¿Por qué o por qué las gorras son mucho más fáciles de entender? Feliz año nuevo (en breve) Brian
Respuesta
No eres el primero en sorprenderte con las explicaciones convencionales de B & H, ya que se aplican a dispositivos electromagnéticos prácticos, como núcleos inductores de ferrita. Luché durante años con las explicaciones estándar de la naturaleza de B & H y su aplicación en tales dispositivos. Mi salvación vino de un solo capítulo de un libro en gran parte olvidado que encontré en una librería de usados hace unos veinte años. Creo que el libro ya está disponible en línea en formato pdf. Prueba Google Libros. El nombre del libro es «El circuito magnético» de V. Karapetoff y fue publicado alrededor de 1911, sí, ¡hace más de 110 años! No obstante, los principios magnéticos se entendieron bien en ese momento y la terminología se ha mantenido esencialmente sin cambios en las décadas intermedias.
Si lee el Capítulo 1 con mucho cuidado, será bendecido con una comprensión muy práctica del campo magnético y todas sus hermosas características y su terminología arcana que todavía se usa comúnmente en la actualidad (por ejemplo, fuerza magnetomotriz, permeabilidad , reticencia, flujo frente a densidad de flujo, etc.) Los capítulos restantes también son interesantes, pero no están tan bien presentados como el Capítulo 1, que admiro como una joya brillante de la exposición de ingeniería.
También ayudará a su comprensión si construye algunas bobinas de núcleo de aire simples para experimentar como una ayuda para la digestión de los conceptos básicos. Utilice un generador de funciones para impulsar las bobinas y una bobina más pequeña para detectar el campo magnético y mostrarlo en un osciloscopio. Las bobinas impulsadas deben tener aproximadamente 6-12 pulgadas de diámetro y la bobina de detección aproximadamente 1/2 «de diámetro. Una frecuencia de 1000 Hz es adecuada. Si eres realmente ambicioso, debes construir la bobina toroidal que el autor usa como su principal vehículo de explicación.
Terminaré dando mi explicación estándar de B & H: El circuito eléctrico más simple es una batería con una resistencia conectada en paralelo. La ley de Ohm se puede aprender únicamente a partir de esta sencilla disposición de tres elementos: fuente de voltaje, resistencia y cable, junto con un voltímetro y un amperímetro. B & H se puede aprender de manera análoga a partir del circuito magnético más simple. Este es un cable con una corriente (CA o CC) que lo atraviesa.
El campo magnético producido por la corriente rodea el cable con una formación cilíndrica de líneas de flujo. «M» es la fuerza magnetomotriz análoga al voltaje de la batería en el ejemplo de la Ley de Ohm.»B» es la fuerza del campo de flujo magnético resultante formado alrededor del alambre por esa fuerza magnetomotriz M, y es análoga a la corriente eléctrica «I» en el ejemplo de la Ley de Ohm. La «resistencia» es la permeabilidad del aire que rodea el cable. El aire circundante forma una especie de resistencia magnética «colectiva» o «distribuida» alrededor del cable. Esta «resistencia magnética» dicta una relación de flujo producido «B» para una fuerza impulsora dada (es decir, fuerza magnetomotriz) «M», que a su vez es proporcional al valor de la corriente que fluye a través del cable, bastante similar a la Ley de Ohm. Desafortunadamente, no podemos comprar «resistencias magnéticas» en ningún valor que se adapte a nuestro gusto. Tampoco existe un «Medidor de fuerza magnetomotriz» equivalente a nuestro práctico voltímetro disponible en Digikey. Si tiene la suerte de tener un «medidor de flujo», puede medir el valor «B» de las líneas de flujo que rodean el cable. Entonces, imagine cómo descifraría la Ley de Ohm del circuito simple de resistencia de batería que describí anteriormente, si todo lo que tuviera que trabajar fuera un amperímetro y no supiera el valor de la resistencia o el voltaje de la batería. ¡Sería un ejercicio intelectual bastante desconcertante! Esta es la mayor carga práctica que hay que superar al aprender circuitos magnéticos: simplemente no tenemos las herramientas básicas de medición magnética que tenemos para la electricidad.
Ahhhh, pero nadie puede diseñarlo exactamente como el bueno de Karapetoff. – ¡Quienquiera que fuera y donde quiera que descanse ahora!
Comentarios
- usted presentó M pero no aclaró H
- He nunca he visto que la fuerza magnetomotriz esté escrita con una letra em mayúscula (\ $ M \ $), sino con una letra ef mayúscula del script (\ $ \ mathcal {F} \ $). La campo de magnetización generalmente se denota con \ $ \ mathbf M \ $.
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\ $ B = \ mu_c \ times H \ $
B es la densidad de flujo magnético y es única para el material. Una \ $ \ mu_c \ $ más alta significa más densidad de flujo magnético bajo el mismo campo magnético .
H es la intensidad del campo magnético y es una cantidad absoluta.
Respuesta
Como veo eso, H es el campo magnético causado por la corriente en la bobina. Se asume que no se inserta ningún núcleo ferromagnético. Si se inserta un núcleo ferromagnético, el campo magnético se vuelve más fuerte en el núcleo y, por lo tanto, era necesario describir ese campo magnético neto, denotándolo por B. Como era necesario distinguir entre ellos, H se llamó intensidad de campo y B se llamó Densidad de flujo.
Respuesta
Creo que H es una cantidad absoluta que no varía con el material y permanece constante para la misma fuerza derivada ( Por ejemplo, cable portador de corriente o imán). Pero el valor de B depende del material. El valor de B depende de cuánto campo magnético de líneas, cualquier material permite pasar a través de él. Por lo tanto, mu_0 es un factor de conversión que relaciona el total aplicado campo magnético H (que es absoluto) a líneas de campo que cualquier material permite a través de ellas (que varía de un material a otro).