Wat is de fysieke betekenis van de eenheid ampère / meter in magnetisme?

In een condensator is het gemakkelijk om te zien dat de elektrische veldsterkte (E) een duidelijk “per meter” -deel heeft – het heeft betrekking op de afstand tussen de platen in een condensator.

In een inductor is het moeilijker te zien – de ” per meter “deel van magnetisch veld sterkte (H) heeft betrekking op de nominale lengte van het pad van de magnetische fluxlijnen. In een gesloten ferrietinductor, zoals een ringkern, is het “per meter” -deel de nominale lengte rond de ringkern – redelijk eenvoudig te visualiseren. In een meer complexe transformator (zoals een EI-kern) wordt het “per meter” -gedeelte weergegeven zoals hieronder in rood: –

H, gedefinieerd als ampère-omwentelingen per meter, neemt af als de lengte van het pad van de fluxlijnen langer is en de resulterende fluxdichtheid voor een bepaald magnetisch materiaal minder zou zijn. Dit betekent natuurlijk dat grotere ferrieten meer energie kunnen “vasthouden” voordat ze verzadigd raken.

Van een torus of enig gesloten magnetisch materiaal met behoorlijke permeabiliteit kan worden aangenomen dat het alle magnetische flux in het materiaal bevat. Als de lengte van de ringkern 10 cm was en je hebt 1 amp gepasseerd door tien beurten, zou H gelijk zijn aan 100. Het zou ook gelijk zijn aan 100 als er één beurt en 10 ampère was.

Bewerken over reluctantie en fluxdichtheid

Reluctantie (\ $ R_M \ $ of S) is als circuitweerstand – het geeft aan hoeveel magnetische flux (\ $ \ Phi \ $) dat het ferriet zal produceren voor een gegeven magneto-aandrijfkracht (MMF of \ $ F_M \ $). De MMF is eenvoudig – het is ampère-omwentelingen (in tegenstelling tot H die ampère-omwentelingen per meter is). Relaties: –

De tegenzin van een magnetisch circuit (\ $ R_M \ $) is \ $ \ dfrac {l_e} {\ mu \ cdot A_e} \ $

Waar \ $ l_e \ $ de “effectieve” lengte rond het magnetische circuit is en \ $ A_e \ $ de “effectieve” dwarsdoorsnede is van het magnetische materiaal.

De MMF gedeeld door de reluctantie is gelijk aan Magnetic Flux, \ $ \ Phi \ $: –

\ $ \ Phi = \ dfrac {MMF} {R_M} \ $ en daarom \ $ \ Phi = \ dfrac {MMF \ cdot \ mu \ cdot A_e} {l_e} \ $

Dit betekent dat als de dwarsdoorsnede (\ $ A_e \ $) van een ferriet verdubbelt, magnetische flux verdubbelt ook. De impact hiervan is dat de magnetische fluxdichtheid, B (flux per vierkante meter) hetzelfde blijft en de kern zou verzadigen bij dezelfde stroom omdat verzadiging alleen gerelateerd is aan fluxdichtheid. Ook de bovenstaande formule kan worden als volgt herschikt: –

\ $ \ dfrac {\ Phi} {A_e} = \ dfrac {MMF \ cdot \ mu} {l_e} \ $ of

\ $ B = H \ cdot \ mu \ $ wat is hoe magnetische permeabiliteit wordt gedefinieerd

Comme nts

• Zou dit betekenen dat een dikker, maar niet langer ferriet zou verzadigen bij dezelfde stroom?
• @PhilFrost Ja – zie hierboven. Ik was niet ' van plan om me door deze te laten verslaan, want ik was niet ' aan het werk. Nu doet mijn hoofd pijn LOL.
• " Als de lengte van de ringkern 10 cm was en je hebt 1 amp gepasseerd door tien slagen, zou H gelijk zijn aan 1 ". 10 cm – > 10m.
• Eh ?? H zou gelijk zijn aan 1 "? H zou gelijk zijn aan 100 omdat 1×10 / 0.1 = 100.
• Ja, volgens je zin zou het H = 100 moeten zijn of verander gewoon de lengte van het pad naar 10 meter. Uw oproep.

Wat is een ampère / meter en wat is het ding dat het meet?

De magnetische veldsterkte \ $ \ vec H \ $ wordt gemeten in ampère per meter .

Dit is tweeledig aan de elektrische veldsterkte \ $ \ vec E \ $ die wordt gemeten in volt per meter .

In het geval van het elektrische veld \ $ \ vec E \ $ geeft de gesloten contourintegraal van de elektrische veldsterkte de elektromotorische kracht (emf) die dan eenheden heeft van volt :

$$ \ mathcal {E} = \ oint_C \ vec E \ cdot d \ vec l $$

Evenzo voor het magnetische veld \ $ \ vec H \ $, de gesloten contourintegraal van de magnetische veldsterkte geeft de magnetomotorische kracht (mmf) die eenheden heeft van ampère (of ampère-omwentelingen ):

$$ \ mathcal {F} = \ oint_C \ vec H \ cdot d \ vec l $$

Wat is de fysieke betekenis van de eenheid ampère / meter in magnetisme?

Net zoals de volt per meter een eenheid is voor de sterkte van het elektrische veld, is de ampère per meter een eenheid voor de sterkte van het magnetische veld.

Voor meer inzicht, ga verder met de dualiteit en overweeg het magnetische veld als gevolg van een hypothetische magnetische lading (monopool). Magnetische lading heeft eenheden van webers en het bijbehorende scalaire magnetische potentieel heeft eenheden van joules per weber , ook wel bekend als de ampère.

Dit is natuurlijk het dubbele van de gemeten scalaire elektrische potentiaal in joules per coulomb ook wel bekend als de volt.

Meer, een stroom magnetische lading heeft eenheden van webers per seconde ook wel bekend als de volt.

Het inzicht hier is dus dat we de eenheid ampère per meter kunnen begrijpen via dualiteit , op dezelfde manier dat we de eenheid volt per meter begrijpen.

Oude boeken zijn nuttig omdat theorieën nog in de kinderschoenen staan en de effecten van magnetisch veld ontdekt door de kompasnaald. Uit “The Electromagnt” door RC Underhill (New York 1903): “Wanneer een draad 10 Ampère draagt, op één cm van het midden van de draad zijn er twee krachtlijnen (Webers) per vierkante cm voor elke cm lengte van de draad -dat is 2 Gaussen. Twee cm vanaf het midden van de draad is maar één krachtlijn per vierkante cm -dat is er maar 1 Gause. Vandaar de volgende wet: de intensiteit in Gause in lucht is gelijk aan de tweederde keer de stroom in ampère die door de draad stroomt, gedeeld door de afstand vanaf het midden van de draad in cm “