Vad är skillnaden mellan det magnetiska H-fältet och B-fältet?

H är drivkraften i spolar och är amperevarv per meter där mätardelen är längden på magnetkretsen. I en transformator är det lätt att bestämma denna längd eftersom 99% av flödet finns i kärnan. En spole med en luftkärna är svår som ni kan föreställa er.

Jag tänker på B som en by -produkten av H och B görs större av kärnans permeabilitet.

I elektrostatik är E (elektrisk fältstyrka) ekvivalent med H (magnetfältstyrka) och det är något lättare att visualisera . Dess enheter är volt per meter och ger också upphov till en annan mängd, elektrisk flödestäthet (D) när den multipliceras med permittiviteten för det material i vilket den finns: –

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

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

När det gäller ferritdatablad är BH-kurvan viktigt – det berättar materialets permeabilitet och detta är direkt relaterat till hur mycket induktans du kan få för en trådvarv.

Det kommer också att indikera hur mycket energi som kan gå förlorat när man vänder på magnetfältet – detta kommer naturligtvis alltid att hända när växelströmsdrivet – inte alla domäner i ferrit återvänder för att producera ett genomsnitt av nollmagnetism när strömmen avlägsnas och när strömmen reverseras måste de återstående domänerna neutraliseras innan kärnmagnetismen blir negativ – detta kräver en liten mängd energi på de flesta ferrit och ger upphov till termen hysteresförlust.

Annat viktigt grafer i ett ferritdatablad är permeabiliteten kontra frekvensgrafen och permeabiliteten kontra temperaturen.

Från personlig erfarenhet av att ha konstruerat några transformatorer, tycker jag att de är krångliga genom att jag aldrig tycks komma ihåg något annat än grunderna varje gång jag börjar en ny design och detta är irriterande – i det här svaret var jag tvungen att dubbelkolla allt utom enheterna i H!

Kommentarer

• Du säger att E motsvarar H och D till B. Jag skulle r Ather säger att E är ekvivalent med B, eftersom de är kopplade repaktivt till totala laddningar och totala strömmar. Medan D är ekvivalent med H eftersom D och H är kopplade till gratis avgifter och fria strömmar. Om du bara baserar ditt argument på utseendet på ekvationerna är det väldigt svagt: formen på ekvationerna beror bara på konventioner (t.ex. tecken på P och M). du bör överväga att lämna ett fullständigt svar för att motivera ditt tänkande.
• Nej, för jag svarar inte OP-frågan. Jag håller inte med en enda av dina meningar. Dessutom tycker jag att min kommentar helt motiverar mitt tänkande på just den punkten.

Kortversion: Både B och H kommer från antingen magneter eller ström.

En (H) är rak ”ampere-varv”, (nej: Andy stämmer: ampere-varv per meter), den andra (B) är H gånger den magnetiska kretsens permeabilitet. För luft eller vakuum är detta 1 så B = H. För järn är B = permeabilitet (stort antal) * H.

(EDIT för att klargöra: som Phil säger, B är faktiskt H * permeabiliteten för fritt utrymme: vilket är 1 i CGS-enheter och en konstant (\ $ \ mu_0 \ $) i SI-enheter. I båda systemen multipliceras det med ”relativ permeabilitet” för magnetiska material som järn)

För ett mer komplext scenario som en motor, som involverar järnpolstycken , järnstänger i en rotor och luftspalter, varje sektion har sin egen permeabilitet, längd och yta, så medan du känner till ampere-varv, räknar du ut magnetflödet i varje område (luftspalten mellan poler och rotor till exempel) så blir det vridmoment du kan förvänta dig av motorn till en komplex redovisningsprocess.

Du kanske tror att det är bra att öka permeabiliteten för att öka magnetflödet för samma ström – och du skulle vara rätt upp till en punkt : BH-förhållandet är icke-linjärt (ovanför ett visst B minskar permeabiliteten (grovt, när alla magnetiska domäner redan är inriktade) – detta kallas mättnad av en magnetkärna – eller av en komponent i den magnetiska kretsen hos en transformator eller motor. Till exempel, om en komponent mättas före de andra, öka dess tvärsnittsarea eller ändra dess material. I vissa material har BH-kurvan också hysteres, dvs materialet magnetiseras och lagrar tidigare tillstånd: det är därför det kan fungera som datalagring eller ljudtejp.

Att utforma magnetkretsar är lika mycket en konst som utformar elektriska kretsar och försummas för ofta.

Kommentarer

• Jag tror att B = H är sant i ett vakuum bara om man använder CGS-enheter (gauss, oerstead), och även då, B och H har olika enheter. Förvirrande, eftersom du annars använder SI-enheter.
• Ja magneto motive force (MMF) är bara ampere-varv och helt likvärdig med volt (EMF) i elektrostatik. H motsvarar E (volt per meter) och B (mag) motsvarar D (föreläsningar). Whay eller varför är mössor så mycket lättare att få ditt huvud runt. Gott nytt år (snart) Brian

Du är inte den första som blir förvirrad av konventionella förklaringar av B & H eftersom de gäller praktiska elektromagnetiska enheter såsom ferritinduktorkärnor. Jag kämpade i åratal med standardförklaringarna om B & H och deras tillämpning i sådana enheter. Min frälsning kom från ett enda kapitel i en till stor del glömd bok som jag hände med i en begagnad bokaffär för ungefär tjugo år sedan. Jag tror att boken nu är tillgänglig online i pdf-format. Prova Google Books. Bokens namn är ”The Magnetic Circuit” av V. Karapetoff och publicerades omkring 1911 – ja, för 110+ år sedan! Icke desto mindre förstods magnetiska principer på den tiden och terminologin har i princip varit oförändrad under de mellanliggande decennierna.

Om du läser kapitel 1 mycket noggrant kommer du att bli välsignad med en mycket praktisk förståelse av magnetfältet och alla dess vackra egenskaper och dess arkana terminologi som fortfarande är vanligt förekommande idag (t.ex. magnetkraft, permeance , motvilja, flöde kontra flödestäthet, etc.) De återstående kapitlen är också intressanta, men inte lika bra presenterade som kapitel 1, som jag uppskattar som en gnistrande pärla av ingenjörsteknik.

Det kommer också att hjälpa dig att förstå om du konstruerar några enkla luftkärnspolar att experimentera med som ett hjälpmedel för matsmältningen av de grundläggande begreppen. Använd en funktionsgenerator för att driva spolarna och en mindre spole för att känna av magnetfältet och visa det i ett oscilloskop. De drivna spolarna ska ha en diameter på ca 6-12 tum och avkänningsspolen ca 1/2 ”i diameter. En frekvens på 1000 Hz är tillräcklig. Om du är riktigt ambitiös bör du bygga den toroidformade spolen som författaren använder som sin huvudsakliga förklaringsfordon.

Jag avslutar med att ge min standardförklaring av B & H: Den enklaste elektriska kretsen är ett batteri med ett parallellkopplat motstånd. Ohms Law kan man bara lära sig av detta enkla arrangemang av tre element – spänningskälla, motstånd och ledning – tillsammans med en voltmeter och en amperemeter. B & H kan analogt läras från den enklaste magnetiska kretsen. Detta är en kabel med en ström (AC eller DC) som strömmar genom den.

Magnetfältet som produceras av strömmen omger ledningen med en cylindrisk bildning av flödeslinjer. ”M” är den magnetkraft som är analog med spänningen i batteriet i Ohms Law-exemplet.”B” är styrkan hos det resulterande magnetiska flödesfältet som bildas runt tråden av den magnetkraften M och är analog med den elektriska strömmen ”I” i Ohms Law-exemplet. ”Motståndet” är permeabiliteten för luften som omger tråden. Den omgivande luften bildar ett ”kollektivt” eller ”distribuerat” magnetiskt motstånd av olika slag runt tråden. Detta ”magnetiska motstånd” dikterar ett förhållande mellan producerat flöde ”B” för en given drivkraft (dvs. magnetmotorisk kraft) ”M”, som i sin tur är proportionell mot värdet av strömmen som strömmar genom ledningen, ganska lik Ohms Law. Tyvärr kan vi inte köpa ”magnetiska motstånd” i något värde som passar oss. Det finns inte heller en ”Magnetomotive Force Meter” motsvarande vår praktiska voltmeter som finns tillgänglig från Digikey. Om du har turen att ha en ”flussmätare” kan du mäta ”B” -värdet för flödeslinjerna som omger tråden. Så föreställ dig hur du skulle dechiffrera Ohms Law från den enkla batterimotståndskrets som jag beskrev ovan, om allt du behövde arbeta med var en amperemätare och inte visste värdet på motståndet eller batteriets spänning. Det skulle vara ganska förbryllande intellektuell övning! Detta är den största praktiska bördan att övervinna när vi lär oss magnetiska kretsar – vi har helt enkelt inte de grundläggande magnetiska mätverktygen som vi har för elektricitet.

Ahhhh, men ingen kan lägga ut den precis som den gamla Karapetoff – vem han än var och var han än vilar nu!

Kommentarer

• du presenterade M men klargjorde inte H
• Jag har har aldrig sett magnetmotorkraften skrivas med en stor bokstav (\ $ M \ $), utan istället av ett skript med stor bokstav (\ $ \ mathcal {F} \ $). magnetiseringsfält betecknas vanligtvis med \ $ \ mathbf M \ $.

\ $ B = \ mu_c \ gånger H \ $

B är den magnetiska flödestätheten och är unik för materialet. Högre \ $ \ mu_c \ $ betyder mer magnetisk flödestäthet under samma magnetfält .

H är magnetfältets styrka och är en absolut storlek.

Som jag ser det, H är det magnetfält orsakat av strömmen i spolen. Det förutsätter att ingen ferromagnetisk kärna är isatt. Om man sätter in ferromagnetisk kärna blir magnetfältet starkare i kärnan och det fanns därför ett behov av att beskriva det magnetiska magnetfältet, vilket betecknar det med B. Eftersom det fanns ett behov av att skilja mellan dem kallades H fältintensitet och B kallades flödestäthet.

Jag tror att H är en absolut storlek som inte varierar med materialet och förblir konstant för samma härledningskraft ( t.ex. strömtråd eller magnet). Men värdet på B beror på materialet. Värdet på B beror på hur mycket magnetfält linjerna gör, vilket material som helst kan passera genom det. Därför är mu_0 en omvandlingsfaktor som relaterar den totala applicerade magnetfält H (vilket är absolut) till fältlinjer vilket material som helst tillåter genom dem (som varierar från material till material).