Tudjuk, hogy az adott területen áthaladó mágneses vonalak teljes száma egyszerűen mágneses fluxus. Ezért ez a bejegyzés a mágneses áramkör mágneses fluxusát tárgyalja.
A mágneses tér bizonyos mennyiségű mágneses fluxust eredményez. Ezenkívül a mágneses fluxus mindig zárt hurok formájában van jelen. A mágneses tér jelenléte következtében a mágneses áramkörök ma már ekként ismertek. Ezért az is igaz, hogy mágneses fluxus létezik a mágneses áramkörökben.
Szánjunk időt a teljes megértésre mágneses fluxus mágneses áramkörben.
Van-e mágneses fluxus egy mágneses áramkörben?
Az áramkörök zárt pályák, amelyeken keresztül egy mennyiség áthalad, és különféle összetevőkből állnak. A mágneses áramkörök mágneses anyagokból állnak, és zárt pályákkal rendelkeznek.
Amikor az elektromos áram egy mágneses anyag zárt útján halad, az anyag belsejében lévő mozgó töltések mágneses teret hoznak létre a mágneses áramkörön belül. Mindezek a mágneses erővonalak, amelyek a mágneses áramkörön keresztül haladnak, egyszerűen mágneses fluxusok.
Ezért a mágneses áramkörök olyan zárt pályákként határozhatók meg, amelyek mágneses anyagokból állnak, amelyek lehetővé teszik a mágneses fluxus áthaladását rajtuk.
Mekkora a mágneses fluxus egy mágneses áramkörben?
A mágneses áramkörben a mágneses fluxus tényleges értelmezése nem változik.
Ha azt mondjuk, hogy mágneses tér létezik egy mágneses áramkörben, az egyben mágneses erő jelenlétét is jelzi. A mágneses fluxus egy mágneses tér mérése. Ennek eredményeként hasznos eszköz a mágneses erő hatásának leírására az adott mágneses áramkörben.
Ha egy elektromos áramkört egy mágneses áramkörhöz hasonlítunk, akkor az elektromos áramkörben elektromos áram halad át rajta. A mágneses áramkörben mágneses fluxus halad át rajta. Amikor egy elektromos áramkört feszültséggel látjuk el, az áram a legkisebb ellenállással folyik le az úton. Ugyanúgy, a mágneses fluxus a legkisebb reluktancia útvonalát követi.
Így a mágneses áramkörben a mágneses fluxus ugyanazt a célt szolgálja, mint az elektromos áramkörben lévő elektromos áram. Alternatív megoldásként azt is mondhatjuk ez analóg az elektromos árammal.
Hogyan találjuk meg a mágneses áramkör mágneses fluxusát?
Ha egy mágneses mezőt és egy területelemet megszorozunk, az eredmény a mágneses fluxus.
Tágabb értelemben a mágneses fluxust két vektorszorzat skaláris szorzataként határozzuk meg:
- A mágneses mező B és
- Az áramkör A területeleme.
A mágneses áramkör bármely felületén áthaladó mágneses fluxust mennyiségileg számítjuk ki a B mágneses tér integrálja segítségével az A felület területén.
Így írhatjuk:
𝜙m= ∬s B ᐧ dA
Így írhatjuk:
𝜙m= BA cos𝜃 ……….(1)
Ahol,
𝜙m : Mágneses fluxus
B: Mágneses tér
A : A mágneses áramkör területeleme
𝜃: A mágneses mező és a mágneses áramkör területeleme közötti szög
De ha a mágneses áramkör mágneses tere és keresztmetszete merőleges egymásra, akkor 𝜃 = 90. Így a mágneses fluxus:
𝜙m= BA ……….(2)
Általában az áramkör keresztmetszete kerül kiválasztásra A területként a mágneses áramkör számára a mágneses fluxus kiszámításához.
Mint tudjuk, az elektromotoros erő felelős az elektromos töltések áramának vezérléséért. Hasonlóképpen, a mágneses áramkörökben a mágneses fluxust a magnetomotoros erő (MMF) hajtja. Tekintsük azt a mágneses áramkört, amelynek hossza l, és N számú tekercselése van, és I amper áram megy át rajta. Így az mmf-t a következőképpen adja meg:
Fm = NI ……….(3)
Így az mmf nem más, mint az adott mágneses áramkörhöz kapcsolódó teljes áram.
A homogén és egyenletes keresztmetszeti területű mágneses áramkör mágneses térerősségét az egységnyi hosszonkénti mmf-ben határozzuk meg. Ennek eredményeként a mágneses térerősség:
H = NI / l ……….(4)
Hol, H : Mágneses térerősség
A mágneses mezőt azonban a mágneses térerősségben a következőképpen adja meg:
B = 𝜇H ……….(5)
Hol, 𝜇 : Mágneses permeabilitás
Így a H értékét a fenti egyenletbe helyezve a következőt kapjuk:
B = 𝜇 NI / l ……….(6)
A (6) egyenletből származó mágneses mező értékét felhasználva a (2) mágneses fluxusegyenletben:
Ahol,
l/𝜇 A = R (reluktancia)
A (7) egyenlet a mágneses áramkör mágneses fluxusának meghatározására szolgáló képlet.
Melyek azok a tényezők, amelyek befolyásolják a mágneses áramkör mágneses fluxusát?
A mágneses fluxust bármely mágneses áramkörben négy tényező befolyásolhatja, amelyeket az alábbiakban sorolunk fel:
- Az A mágneses áramkör keresztmetszete (1. egyenlet): Az áramkör keresztmetszete és a mágneses fluxus szintén közvetlenül összefügg. Minél nagyobb az áramkör területe, annál nagyobb a fluxus, amely áthaladhat rajta.
- A B mágneses mező és az A területelem közötti szög (1. egyenlet): A maximális mágneses fluxus áthatolható az áramkörön keresztül, ha a mágneses tér merőleges a felületre.
- Mágneses térerősség H (5. egyenlet): A mágneses áramkörben lévő mágneses fluxus és a mágneses tér erőssége egyaránt összefügg. Az áramkörben a mágneses fluxus növekszik, ha az áramkörben keletkező mágneses tér erős.
- Áram az I mágneses körön keresztül (7. egyenlet): A mágneses erő és az áram elválaszthatatlanul összefügg. Az áram áramlásának növekedésével a mágneses erő növekszik a tér erősségének növelésével; így a fluxus is növekszik.
Mint fentebb említettük, a tényező kis változása befolyásolja a mágneses áramkör mágneses fluxusát.
Probléma: Adott egy mágneses rendszer (gyűrű), amelynek sugara r = 3.5 cm, a fordulatok száma N = 600 és a vas relatív permeabilitása 900, az áthaladó áram pedig 0.15 A. Ezután számítsa ki a mágneses fluxust mágneses áramkörben.
Adott:
Keresztmetszet sugara r = 3.5 cm = 0.035 m
A fordulatok száma N = 600
A vas relatív permeabilitása 𝜇r = 900
Az I. áramkörön áthaladó áram = 0.15 A
Keresés:
Mágneses fluxus 𝜙m =?
Megoldás:
A mágneses gyűrű területe A = 𝜋r2 = 3.14 × (0.035)2 =3.8 × 10-3 m2
Áteresztőképesség:
𝜇 = 𝜇0𝜇r = 4𝜋 × 10-7 × 900
A gyűrű hossza:
l = 2𝜋r = 2𝜋 × 0.035 m
Mágneses fluxus:
𝜙m = 1.75 mWb
Tehát ebben az esetben egy adott mágneses áramkör mágneses fluxusa 1.75 mWb.
Összefoglaló:
Ebből a bejegyzésből megtudjuk, hogy a mágneses áramkörök lehetővé teszik a mágneses fluxus áthaladását rajtuk. Továbbá az áthaladó mágneses fluxus az áramkörben keletkező mágneses erő hatását írja le. Az elektromos áramkörön átfolyó elektromos áramhoz hasonlítható.
