Jag har svårt att förstå vilka saker den här enheten mäter. Jag förstår ampere och jag förstår meter , och jag förstår per , men eftersom ampere är ett mått på ström, har jag svårt att förstå hur detta relaterar till magnetik. Jag förstår att en ström är associerad med ett magnetfält. Vad jag inte förstår är hur dessa passar ihop för att göra ampere / meter .
Vad är en ampere / meter och vad är saken att det mäter? Hur kan jag konstruera en sak som skapar en ampere / meter ? När jag varierar parametrarna för den här saken (oavsett vilka parametrar den har: längd, varv, ström …), hur strömstyrka per meterförändring?
Kommentarer
- Tänk på det som ampere-meter per kvadratmeter; det kan hjälpa till att göra det tydligt att det finns 3 dimensioner involverad.
- @BrianDrummond som bara får mig att undra vad en amperemätare är.
- Jag kan ' t slå Andy ' s svar.
Svar
I en kondensator är det enkelt för att se att den elektriska fältstyrkan (E) har en uppenbar ”per meter” del – den avser avståndet mellan plattorna i en kondensator.
I en induktor är det svårare att se – ” per meter ”del av magnetfältet styrka (H) avser den nominella längden på banan för de magnetiska flödeslinjerna. I en sluten ferritinduktor som en toroid är ”per meter” -delen den nominella längden runt toroid – ganska lätt att visualisera. I en mer komplex transformator (som en EI-kärna) visas ”per meter” -delen som nedan i rött: –
H, definierad som ampere-varv per meter, minskar om längden på banan för flödeslinjerna är längre och den resulterande flödestätheten för ett givet magnetiskt material skulle vara mindre. Detta betyder naturligtvis att större ferriter kan ”hålla” mer energi innan de mättas.
En toroid eller något slutet magnetiskt material med anständig permeabilitet kan antas innehålla allt magnetiskt flöde i materialet. Om toroidlängden var 10 cm och du passerade 1 ampere genom tio varv skulle H vara lika med 100. Det skulle också vara lika med 100 om det fanns en varv och 10 ampere.
Redigera om motvilja och flödestäthet
Reluktans (\ $ R_M \ $ eller S) är som kretsmotstånd – det indikerar hur mycket magnetisk flux (\ $ \ Phi \ $) ferrit kommer att producera för en given magneto-motive-force (MMF eller \ $ F_M \ $). MMF är lätt – det är amperesvarv (i motsats till H som är amperesvarv per meter). Förhållanden: –
Motviljan hos en magnetisk krets (\ $ R_M \ $) är \ $ \ dfrac {l_e} {\ mu \ cdot A_e} \ $
Där \ $ l_e \ $ är ”effektiv” längd runt magnetisk krets och \ $ A_e \ $ är det ”effektiva” tvärsnittsområdet för det magnetiska materialet.
MMF dividerat med motviljan är lika med magnetiskt flöde, \ $ \ Phi \ $: –
\ $ \ Phi = \ dfrac {MMF} {R_M} \ $ och därför \ $ \ Phi = \ dfrac {MMF \ cdot \ mu \ cdot A_e} {l_e} \ $
Detta betyder att om tvärsnittsområdet (\ $ A_e \ $) för en ferrit fördubblas, magnetiskt flöde fördubblas också. Effekten av detta är att magnetisk flödestäthet, B (flöde per kvadratmeter) förblir densamma och kärnan skulle mättas vid samma ström eftersom mättnad bara är relaterad till flödestäthet. Även ovanstående formel kan ordnas så här: –
\ $ \ dfrac {\ Phi} {A_e} = \ dfrac {MMF \ cdot \ mu} {l_e} \ $ eller
\ $ B = H \ cdot \ mu \ $ vilket är hur magnetisk permeabilitet definieras
Komma nts
- Skulle detta innebära att en fetare men inte längre ferrit skulle mättas vid samma ström?
- @PhilFrost Ja – se ovan. Jag ville inte ' inte låta den här slå mig, för jag var inte ' t på jobbet. Nu gör mitt huvud ont LOL.
- " Om toroidlängden var 10 cm och du passerade 1 amp genom tio varv skulle H vara lika med 1 ". 10cm – > 10m.
- Eh ?? H skulle vara lika med 1 "? H skulle vara lika med 100 eftersom 1×10 / 0,1 = 100.
- Ja, enligt din mening ska det vara H = 100 eller bara ändra längden på banan till 10m. Ditt samtal.
Svar
Vad är en ampere / meter och vad är det som den mäter?
Magnetfältintensiteten \ $ \ vec H \ $ mäts i ampere per meter .
Detta är dubbelt så stort som den elektriska fältintensiteten \ $ \ vec E \ $ som mäts i volt per meter .
När det gäller det elektriska fältet \ $ \ vec E \ $ ger den slutna konturintegralen av det elektriska fältets intensitet den elektromotoriska kraften (emf) som då kommer att ha enheter av volt :
$$ \ mathcal {E} = \ oint_C \ vec E \ cdot d \ vec l $$
På samma sätt för magnetfältet \ $ \ vec H \ $, den slutna konturintegralen av magnetfältets intensitet ger magnetkraften (mmf) som kommer att ha enheter på ampere (eller ampere-turns ):
$$ \ mathcal {F} = \ oint_C \ vec H \ cdot d \ vec l $$
Vad är enhetens fysiska betydelse ampere / meter i magnetik?
Precis som volt per meter är en enhet för det elektriska fältets styrka, är ampere per meter en enhet för styrkan i magnetfältet.
För ytterligare insikt, ta dualiteten längre och överväga magnetfältet på grund av en hypotetisk magnetisk laddning (monopol). Magnetisk laddning har enheter av webber och tillhörande skalär magnetisk potential har enheter av joule per weber annars känd som ampere.
Detta är naturligtvis den dubbla av den skalära elektriska potentialen som mäts i joule per coulomb annars känd som volt.
Mer, en ström av magnetisk laddning har enheter webers per sekund annars känd som volt.
Således är insikten här att vi kan förstå enheten ampere per meter , via dualitet , på samma sätt som vi förstår enheten volt per meter .
Svar
Gamla böcker är användbara eftersom teorier är på väldigt begynnande och effekter av magnetfält upptäcktes av kompassnålen. Från ”The Electromagnt” av RC Underhill (New York 1903): ”När en tråd bär 10 Ampere, vid en cm från trådens centrum finns det två kraftlinjer (Webers) per kvadratmeter för varje cm längd på tråden -det är 2 Gausses. Två cm från trådens centrum är bara en kraftlinje per kvadratmeter-det finns bara 1 Gause. Därav följande lag: intensiteten i Gause i luft är lika med två tiondelar av strömmen i Amperes som strömmar genom tråden, dividerat med avståndet från mitten av tråden i cm ”