Jaka jest różnica między polem magnetycznym H a polem B?

H jest siłą napędową cewek i jest amperami zwojów na metr, gdzie część licznikowa to długość obwodu magnetycznego. W transformatorze łatwo jest określić tę długość, ponieważ 99% strumienia jest zawarte w rdzeniu. Cewka z rdzeniem powietrznym jest trudna, jak możesz sobie wyobrazić.

Myślę o B jako o -produkt H i B jest powiększany przez przepuszczalność rdzenia.

W elektrostatyce E (natężenie pola elektrycznego) jest odpowiednikiem H (natężenie pola magnetycznego) i jest nieco łatwiejsze do wizualizacji . Jego jednostkami są wolty na metr, a także powoduje powstanie innej wielkości, gęstości strumienia elektrycznego (D) po pomnożeniu przez przenikalność materiału, w którym występuje: –

\ $ \ dfrac {B} {H } = \ mu_0 \ mu_R \ $ i

\ $ \ dfrac {D} {E} = \ epsilon_0 \ epsilon_R \ $

Jeśli chodzi o arkusze danych ferrytowych, krzywa BH to ważny – mówi o przepuszczalności materiału, a to bezpośrednio odnosi się do tego, ile indukcyjności można uzyskać za jeden zwój drutu.

Wskaże również, ile energii można stracić podczas odwracania pola magnetycznego – to oczywiście zawsze będzie miało miejsce przy zasilaniu prądem przemiennym – nie wszystkie domeny w ferrytie powracają, aby wytworzyć średni magnetyzm zerowy, prąd jest usuwany, a podczas odwracania prądu pozostałe domeny muszą zostać zneutralizowane, zanim magnetyzm rdzenia stanie się ujemny – wymaga to niewielkiej ilości energii na większości ferrytów i powoduje powstanie pojęcia utraty histerezy.

Inne ważne wykresy w arkuszu danych dotyczących ferrytu to wykres przepuszczalności względem częstotliwości i przepuszczalności względem temperatury.

Z własnego doświadczenia związanego z zaprojektowaniem kilku transformatorów uważam, że są one kręte, ponieważ nigdy nie wydaje mi się, żebym w naturalny sposób pamiętał coś innego niż podstawy za każdym razem, gdy zaczynam nowy projekt i to jest denerwujące – w tej odpowiedzi musiałem dwukrotnie sprawdzić wszystko oprócz jednostek H!

Komentarze

• Mówisz, że E jest równoważne z H, a D z B. co więcej, powiedzmy, że E jest równoważne B, ponieważ są one powiązane odpowiednio z całkowitymi ładunkami i całkowitymi prądami. Podczas gdy D jest równoważne H, ponieważ D i H są powiązane odpowiednio z bezpłatnymi opłatami i swobodnymi prądami. Jeśli opierasz swój argument tylko na wyglądzie równań, jest on bardzo słaby: kształt równań zależy tylko od konwencji (np. Znaki P i M).
• @BenjaminT zamiast zostawiać komentarz powinieneś rozważyć pozostawienie pełnoprawnej odpowiedzi, aby uzasadnić swoje myślenie.
• Nie, ponieważ nie odpowiadam na pytanie OP. Po prostu nie zgadzam się z żadnym z Twoich zdań. Co więcej, myślę, że mój komentarz w pełni uzasadnia moje myślenie w tym konkretnym punkcie.

Krótka wersja: Zarówno B, jak i H pochodzą z magnesów lub prądu.

Jeden (H) to proste „zwoje amperów” (nie: Andy ma rację: amperobroty na metr), a drugi (B) to H razy przepuszczalność obwodu magnetycznego. W przypadku powietrza lub próżni jest to 1, więc B = H. Dla żelaza B = przepuszczalność (duża liczba) * H

(EDYTUJ, aby wyjaśnić: jak mówi Phil, B jest faktycznie H * przepuszczalnością wolnej przestrzeni: która wynosi 1 w jednostkach CGS i stała (\ $ \ mu_0 \ $) w jednostkach SI. W obu systemach jest mnożone przez „względną przepuszczalność” materiałów magnetycznych, takich jak żelazo)

Dla bardziej złożonego scenariusza, takiego jak silnik, z elementami nabiegunników żelaza , żelazne pręty w wirniku i szczeliny powietrzne, każda sekcja ma swoją własną przepuszczalność, długość i obszar, więc znając amperobroty, obliczając strumień magnetyczny w każdym obszarze (na przykład szczelina powietrzna między biegunami a wirnikiem) i w ten sposób moment obrotowy, którego można oczekiwać od silnika, staje się złożonym procesem rozliczeniowym.

Można by pomyśleć, że zwiększenie przepuszczalności w celu zwiększenia strumienia magnetycznego dla tego samego prądu jest dobrą rzeczą – i można by było dojść do punktu : zależność BH jest nieliniowa (powyżej pewnego B przepuszczalność maleje (z grubsza, gdy wszystkie domeny magnetyczne są już wyrównane) – jest to znane jako nasycenie rdzenia magnetycznego – lub jednego elementu w obwodzie magnetycznym transformatora lub silnika. Na przykład, jeśli jeden komponent nasyca się przed innymi, zwiększ jego pole przekroju poprzecznego lub zmień jego materiał. W niektórych materiałach krzywa BH ma również histerezę, tj. Materiał zostaje namagnesowany i zachowuje poprzedni stan: dlatego może działać jako pamięć komputera lub taśma audio.

Projektowanie obwodów magnetycznych jest tak samo sztuką jak projektowanie obwodów elektrycznych i zbyt często zaniedbywane.

Komentarze

• Myślę, że B = H jest prawdziwe w próżni tylko wtedy, gdy używa się jednostek CGS (gauss, oerstead), a nawet wtedy B i H mają różne jednostki. Mylące, ponieważ w przeciwnym razie używasz jednostek SI.
• Tak, magneto-motive force (MMF) to po prostu amper zwoje i całkowicie równoważne woltom (EMF) w elektrostatyce. H jest równoważne E (woltom na metr), a B (mag) jest równoważne D (lektyki). Dlaczego lub dlaczego czapki są o wiele łatwiejsze do obejrzenia. Szczęśliwego Nowego Roku (wkrótce) Brian

Nie jesteś pierwszym, który jest oszołomiony konwencjonalnymi wyjaśnieniami B & H, ponieważ mają zastosowanie do praktycznych urządzeń elektromagnetycznych, takich jak rdzenie cewek ferrytowych. Przez lata zmagałem się ze standardowymi wyjaśnieniami natury B & H i ich zastosowaniem w takich urządzeniach. Moje zbawienie przyszło z jednego rozdziału w niemalże zapomnianej książce, na którą trafiłem w antykwariacie jakieś dwadzieścia kilka lat temu. Uważam, że książka jest już dostępna on-line w formacie pdf. Wypróbuj Książki Google. Książka nosi nazwę „The Magnetic Circuit” autorstwa V. Karapetoffa i została opublikowana około 1911 r. – tak, ponad 110 lat temu! Niemniej jednak zasady magnetyczne były w tamtym czasie dobrze zrozumiane, a terminologia pozostała zasadniczo niezmieniona w ciągu minionych dziesięcioleci.

Jeśli bardzo uważnie przeczytasz rozdział 1, zostaniesz pobłogosławiony bardzo praktycznym zrozumieniem pola magnetycznego i wszystkich jego pięknych charakterystyk oraz tajemnej terminologii, która jest nadal w powszechnym użyciu (np. siła magnetomotoryczna, przenikanie) , reluctance, flux vs flux density, etc.) Pozostałe rozdziały również są interesujące, ale nie tak dobrze jak rozdział 1, który czczę jako błyskotliwy klejnot inżynierskiej ekspozycji.

Zrozumienie będzie również pomocne, jeśli skonstruujesz kilka prostych cewek z rdzeniem powietrznym, z którymi poeksperymentujesz jako pomoc w trawieniu podstawowych pojęć. Użyj generatora funkcji do napędzania cewek i mniejszej cewki do wykrywania pola magnetycznego i wyświetlania go na oscyloskopie. Napędzane cewki powinny mieć około 6-12 cali średnicy, a cewka czujnika około 1/2 „średnicy. Odpowiednia jest częstotliwość 1000 Hz. Jeśli jesteś naprawdę ambitny, powinieneś zbudować cewkę toroidalną, której autor używa jako głównej Wehikuł wyjaśnień.

Na koniec podam moje standardowe wyjaśnienie B & H: Najprostszym obwodem elektrycznym jest bateria z rezystorem połączonym równolegle. Prawa Ohma można się nauczyć wyłącznie z tego prostego układu trzech elementów – źródła napięcia, rezystancji i przewodu – wraz z woltomierzem i amperomierzem. B & H można analogicznie nauczyć z najprostszego obwodu magnetycznego. Jest to drut, przez który przepływa prąd (AC lub DC).

Pole magnetyczne wytwarzane przez prąd otacza drut za pomocą cylindrycznych linii strumienia. „M” jest siłą magnetomotoryczną analogiczną do napięcia baterii w przykładzie z prawem Ohma.„B” jest siłą wynikowego pola magnetycznego utworzonego wokół drutu przez siłę magnetomotoryczną M i jest analogiczne do prądu elektrycznego „I” w przykładzie z prawem Ohma. „Rezystor” to przepuszczalność powietrza otaczającego drut. Otaczające powietrze tworzy „zbiorowy” lub „rozproszony” rezystor magnetyczny wokół przewodu. Ten „rezystor magnetyczny” dyktuje stosunek wytwarzanego strumienia „B” dla danej siły napędowej (tj. Siły magnetomotorycznej) „M”, która z kolei jest proporcjonalna do wartości prądu płynącego przez drut, całkiem podobna do prawa Ohma. Niestety nie możemy zakupić „rezystorów magnetycznych” w dowolnej wartości, jaka nam odpowiada. Nie ma też „Magnetomotive Force Meter”, odpowiednika naszego poręcznego woltomierza dostępnego w Digikey. Jeśli masz szczęście, że masz „miernik strumienia”, możesz zmierzyć wartość „B” linii strumienia otaczających drut. Wyobraź sobie więc, jak rozszyfrowałbyś prawo Ohma z prostego obwodu akumulator-rezystor, który opisałem powyżej, gdyby wszystko, z czym musiałbyś pracować, to amperomierz i nie znasz wartości rezystora ani napięcia akumulatora. Byłoby to dość zagadkowe ćwiczenie intelektualne! Jest to największe praktyczne obciążenie do pokonania podczas nauki obwodów magnetycznych – po prostu nie mamy podstawowych narzędzi do pomiaru magnetycznego, takich jak w przypadku elektryczności.

Ahhhh, ale nikt nie może rozłożyć tego dokładnie tak, jak stary dobry Karapetoff – kimkolwiek był i gdzie spoczywa teraz!

Komentarze

• przedstawiłeś M, ale nie wyjaśniłeś H
• Mam nigdy nie widziałem, aby siła magnetomotoryczna była zapisywana wielką literą em (\ $ M \ $), ale zamiast tego wielką literą skryptu ef (\ $ \ mathcal {F} \ $). pole magnetyczne jest zwykle oznaczane przez \ $ \ mathbf M \ $.

\ $ B = \ mu_c \ times H \ $

B jest gęstością strumienia magnetycznego i jest unikalna dla materiału.Wyższa \ $ \ mu_c \ $ oznacza większą gęstość strumienia magnetycznego w tym samym polu magnetycznym .

H to natężenie pola magnetycznego i jest to wielkość bezwzględna.

Jak widzę to, H jest pole magnetyczne wywołane prądem w cewce. Zakłada się, że nie jest włożony rdzeń ferromagnetyczny. Po włożeniu rdzenia ferromagnetycznego pole magnetyczne w rdzeniu staje się silniejsze i dlatego trzeba było opisać to pole magnetyczne netto, oznaczając je przez B. Ponieważ istniała potrzeba ich rozróżnienia, H nazywano natężeniem pola, a B nazywano gęstość strumienia.

Myślę, że H to wielkość bezwzględna, która nie zmienia się wraz z materiałem i pozostaje stała dla tej samej siły wyprowadzającej ( np. drut przewodzący prąd lub magnes), ale wartość B zależy od materiału, wartość B zależy od tego, ile pola magnetycznego linii, przez który przepuszcza dany materiał, pozwala na przejście przez niego, stąd mu_0 jest przelicznikiem, który odnosi się do całkowitej zastosowanej pole magnetyczne H (które jest absolutne) do linii pola, przez które przepuszcza każdy materiał (co różni się w zależności od materiału).