Was ist der Unterschied zwischen dem magnetischen H-Feld und dem B-Feld?

H ist die treibende Kraft in Spulen und Amperewindungen pro Meter, wobei der Meterteil die Länge des Magnetkreises ist. In einem Transformator ist es einfach, diese Länge zu bestimmen, da 99% des Flusses im Kern enthalten sind. Eine Spule mit einem Luftkern ist schwierig, wie Sie sich vorstellen können.

Ich stelle mir B als By vor Das Produkt von H und B wird durch die Permeabilität des Kerns vergrößert.

In der Elektrostatik entspricht E (elektrische Feldstärke) H (magnetische Feldstärke) und ist etwas einfacher zu visualisieren . Seine Einheiten sind Volt pro Meter und ergeben auch eine andere Größe, die elektrische Flussdichte (D), wenn sie mit der Permittivität des Materials multipliziert werden, in dem es existiert: –

\ $ \ dfrac {B} {H. } = \ mu_0 \ mu_R \ $ und

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

In Bezug auf Ferritdatenblätter ist die BH-Kurve die wichtig – es zeigt Ihnen die Durchlässigkeit des Materials und dies hängt direkt davon ab, wie viel Induktivität Sie für eine Drahtwindung erhalten können.

Es wird auch angezeigt, wie viel Energie beim Umkehren des Magnetfelds verloren gehen könnte – dies geschieht natürlich immer, wenn Wechselstrom betrieben wird -, dass nicht alle Domänen im Ferrit zurückkehren, um einen Durchschnitt von null Magnetismus zu erzeugen, wenn die Der Strom wird entfernt und beim Umkehren des Stroms müssen die verbleibenden Domänen neutralisiert werden, bevor der Kernmagnetismus negativ wird. Dies erfordert bei den meisten Ferriten eine geringe Energiemenge und führt zum Begriff Hystereseverlust.

Andere wichtige Diagramme in einem Ferrit-Datenblatt sind das Diagramm Permeabilität gegenüber Frequenz und Permeabilität gegenüber Temperatur.

Aus persönlicher Erfahrung mit der Entwicklung einiger Transformatoren finde ich sie insofern gewunden, als ich mich an nichts anderes als das zu erinnern scheine Grundlagen jedes Mal, wenn ich ein neues Design beginne und das ist ärgerlich – in dieser Antwort musste ich alles außer den Einheiten von H überprüfen!

Kommentare

• Sie sagen, E ist äquivalent zu H und D zu B. Ich würde r Andere sagen, dass E gleich B ist, weil sie jeweils mit Gesamtladungen und Gesamtströmen verbunden sind. Während D gleich H ist, sind D und H jeweils mit freien Ladungen und freien Strömen verbunden. Wenn Sie Ihr Argument nur auf das Aussehen der Gleichungen stützen, ist es sehr schwach: Die Form der Gleichungen hängt nur von Konventionen ab (z. B. Zeichen von P und M).
• @BenjaminT, anstatt einen Kommentar zu hinterlassen Sie sollten in Betracht ziehen, eine vollständige Antwort zu hinterlassen, um Ihr Denken zu rechtfertigen.
• Nein, da ich die OP-Frage nicht beantworte. Ich bin nur mit einem Ihrer Sätze nicht einverstanden. Darüber hinaus denke ich, dass mein Kommentar meine Überlegungen zu diesem bestimmten Punkt voll und ganz rechtfertigt.

Kurzversion: Sowohl B als auch H stammen entweder von Magneten oder von Strom.

Einer (H) ist gerade „Amperewindungen“ (nein: Andy ist richtig: Amperewindungen pro Meter), der andere (B) ist das H-fache der Permeabilität des Magnetkreises. Für Luft oder Vakuum ist dies 1, also B = H. Für Eisen ist B = Permeabilität (große Anzahl) * H.

(BEARBEITEN, um zu verdeutlichen: Wie Phil sagt, ist B tatsächlich H * die Permeabilität des freien Raums: 1 in CGS-Einheiten und eine Konstante (\ $ \ mu_0 \ $) in SI-Einheiten. In beiden Systemen wird es mit der „relativen Permeabilität“ magnetischer Materialien wie Eisen multipliziert.)

Für ein komplexeres Szenario wie einen Motor mit Eisenpolstücken , Eisenstangen in einem Rotor und Luftspalte, jeder Abschnitt hat seine eigene Durchlässigkeit, Länge und Fläche. Während Sie also Amperewindungen kennen, können Sie den Magnetfluss in jedem Bereich (z. B. den Luftspalt zwischen Polen und Rotor) und ermitteln Daher wird das Drehmoment, das Sie vom Motor erwarten können, zu einem komplexen Abrechnungsprozess.

Sie halten eine Erhöhung der Permeabilität zur Erhöhung des Magnetflusses bei gleichem Strom für eine gute Sache – und Sie wären bis zu einem gewissen Punkt richtig : Die BH-Beziehung ist nicht linear (oberhalb eines bestimmten B nimmt die Permeabilität ab (grob, wenn alle magnetischen Domänen bereits ausgerichtet sind) – dies wird als Sättigung bezeichnet eines Magnetkerns – oder einer Komponente im Magnetkreis eines Transformators oder Motors. Wenn beispielsweise eine Komponente vor der anderen gesättigt ist, vergrößern Sie ihre Querschnittsfläche oder ändern Sie ihr Material. In einigen Materialien weist die BH-Kurve auch eine Hysterese auf, dh das Material wird magnetisiert und speichert den vorherigen Zustand. Aus diesem Grund kann es als Computerspeicher oder Audioband dienen.

Das Entwerfen von Magnetkreisen ist ebenso eine Kunst wie Entwerfen von Stromkreisen und zu oft vernachlässigt.

Kommentare

• Ich denke, B = H ist in einem Vakuum nur dann wahr, wenn CGS-Einheiten (Gauß, Oerstead) verwendet werden, und selbst dann B und H haben verschiedene Einheiten. Verwirrend, da Sie ansonsten SI-Einheiten verwenden.
• Ja, die magnetomotorische Kraft (MMF) ist nur eine Amperewindung und entspricht in der Elektrostatik völlig der Spannung (EMF). H entspricht E (Volt pro Meter) und B (Mag) entspricht D (Lectrics). Warum oder warum sind Kappen so viel einfacher, um den Kopf herumzukriegen? Frohes neues Jahr (in Kürze) Brian

Sie sind nicht die Ersten, die von herkömmlichen Erklärungen verwirrt sind B & H, wie sie für praktische elektromagnetische Geräte wie Ferrit-Induktorkerne gelten. Ich kämpfte jahrelang mit den Standarderklärungen der Natur von B & H und ihrer Anwendung in solchen Geräten. Meine Erlösung kam aus einem einzigen Kapitel in einem weitgehend vergessenen Buch, das ich vor etwa zwanzig Jahren in einem Antiquariat gefunden hatte. Ich glaube, das Buch ist jetzt online im PDF-Format verfügbar. Probieren Sie Google Books aus. Der Name des Buches ist „The Magnetic Circuit“ von V. Karapetoff und wurde um 1911 veröffentlicht – ja, vor mehr als 110 Jahren! Trotzdem waren die magnetischen Prinzipien zu dieser Zeit gut verstanden und die Terminologie ist in den vergangenen Jahrzehnten im Wesentlichen unverändert geblieben.

Wenn Sie Kapitel 1 sehr sorgfältig lesen, werden Sie mit einem sehr praktischen Verständnis des Magnetfelds und all seiner schönen Eigenschaften und seiner arkanen Terminologie gesegnet sein, die heute noch gebräuchlich ist (z. B. magnetomotorische Kraft, Durchlässigkeit) , Zurückhaltung, Fluss gegen Flussdichte usw.) Die verbleibenden Kapitel sind ebenfalls interessant, aber nicht so gut dargestellt wie Kapitel 1, das ich als funkelndes Juwel der technischen Ausstellung verehre.

Es hilft Ihnen auch beim Verständnis, wenn Sie einige einfache Luftkernspulen konstruieren, mit denen Sie experimentieren können, um die Grundkonzepte besser zu verstehen. Verwenden Sie einen Funktionsgenerator, um die Spulen anzutreiben, und eine kleinere Spule, um das Magnetfeld zu erfassen und auf einem Oszilloskop anzuzeigen. Die angetriebenen Spulen sollten einen Durchmesser von etwa 6 bis 12 Zoll und die Messspule einen Durchmesser von etwa 1/2-Zoll haben. Eine Frequenz von 1000 Hz ist ausreichend. Wenn Sie wirklich ehrgeizig sind, sollten Sie die Ringspule bauen, die der Autor als Hauptleitung verwendet Erklärungsfahrzeug.

Zum Schluss gebe ich meine Standarderklärung zu B & H: Der einfachste Stromkreis ist eine Batterie mit einem parallel geschalteten Widerstand. Das Ohmsche Gesetz kann allein aus dieser einfachen Anordnung von drei Elementen – Spannungsquelle, Widerstand und Draht – zusammen mit einem Voltmeter und einem Amperemeter gelernt werden. B & H kann analog aus dem einfachsten Magnetkreis gelernt werden. Dies ist ein Draht, durch den ein Strom (AC oder DC) fließt.

Das durch den Strom erzeugte Magnetfeld umgibt den Draht mit einer zylindrischen Bildung von Flusslinien. „M“ ist die magnetomotorische Kraft analog zur Spannung der Batterie im Beispiel des Ohmschen Gesetzes.“B“ ist die Stärke des resultierenden Magnetflussfeldes, das durch diese magnetomotorische Kraft M um den Draht herum gebildet wird, und ist analog zu dem elektrischen Strom „I“ im Beispiel des Ohmschen Gesetzes. Der „Widerstand“ ist die Durchlässigkeit der den Draht umgebenden Luft. Die Umgebungsluft bildet eine Art „kollektiven“ oder „verteilten“ Magnetwiderstand um den Draht. Dieser „Magnetwiderstand“ diktiert ein Verhältnis des erzeugten Flusses „B“ für eine gegebene Antriebskraft (d. H. Magnetomotorische Kraft) „M“, das wiederum proportional zu dem Wert des durch den Draht fließenden Stroms ist, ähnlich dem Ohmschen Gesetz. Leider können wir keine „Magnetwiderstände“ in einem Wert kaufen, der unseren Vorstellungen entspricht. Es gibt auch kein „Magnetomotive Force Meter“, das unserem handlichen Voltmeter von Digikey entspricht. Wenn Sie das Glück haben, ein „Flussmessgerät“ zu haben, können Sie den „B“ -Wert der den Draht umgebenden Flusslinien messen. Stellen Sie sich also vor, wie Sie das Ohmsche Gesetz aus der oben beschriebenen einfachen Batterie-Widerstands-Schaltung entschlüsseln würden, wenn Sie nur mit einem Amperemeter arbeiten müssten und den Wert des Widerstands oder die Spannung der Batterie nicht kennen würden. Es wäre eine ziemlich rätselhafte intellektuelle Übung! Dies ist die größte praktische Belastung, die beim Erlernen von Magnetkreisen zu überwinden ist – wir haben einfach nicht die grundlegenden magnetischen Messinstrumente, die wir für Elektrizität haben.

Ahhhh, aber niemand kann sie genau so auslegen wie der gute alte Karapetoff – wer auch immer er war und wo immer er jetzt ruht!

Kommentare

• Sie haben M eingeführt, aber H
• , das ich habe, nicht geklärt Ich habe nie gesehen, dass die magnetomotorische Kraft durch einen Großbuchstaben (\ $ M \ $) geschrieben wurde, sondern durch einen Großbuchstaben (\ $ \ mathcal {F} \ $). Die Magnetisierungsfeld wird normalerweise mit \ $ \ mathbf M \ $ bezeichnet.

\ $ B = \ mu_c \ times H \ $

B ist die magnetische Flussdichte und ist für das Material einzigartig. Höheres \ $ \ mu_c \ $ bedeutet mehr magnetische Flussdichte unter demselben Magnetfeld

H ist die Magnetfeldstärke und eine absolute Größe.

Wie ich sehe es ist H das Magnetfeld durch den Strom in der Spule verursacht. Es wird davon ausgegangen, dass kein ferromagnetischer Kern eingesetzt ist. Beim Einfügen eines ferromagnetischen Kerns wird das Magnetfeld im Kern stärker, und daher musste dieses Nettomagnetfeld mit B bezeichnet werden. Da zwischen diesen unterschieden werden musste, wurde H als Feldintensität und B als bezeichnet Flussdichte.

Ich denke, H ist eine absolute Größe, die nicht mit dem Material variiert und für dieselbe Ableitungskraft konstant bleibt ( z. B. stromführender Draht oder Magnet). Der Wert von B hängt jedoch vom Material ab. Der Wert von B hängt davon ab, wie viel Magnetfeld von Linien durch jedes Material hindurchtreten kann. Daher ist mu_0 ein Umrechnungsfaktor, der die angewendete Summe in Beziehung setzt Magnetfeld H (das absolut ist) zu Feldlinien, die jedes Material durchlässt (was von Material zu Material variiert).