Hukum Ohm untuk sirkuit magnetik

Jika tidak ada fluks magnet, tidak mungkin ada teknik kelistrikan modern. Pengoperasian generator dan motor listrik, elektromagnet dan transformator, alat ukur dan sensor Hall didasarkan pada penggunaan medan magnet dan sifat fluks magnet.

Untuk memusatkan dan memperkuat fluks magnet, mereka menggunakan bahan feromagnetik. Bahan feromagnetik diproduksi inti magnetik — benda dengan bentuk dan ukuran yang diperlukan, inti untuk mengarahkan fluks magnet dengan ukuran tertentu ke arah yang diperlukan. Badan seperti itu, di mana garis tertutup induksi magnetik lewat, disebut sirkuit magnetik.

Sifat medan magnet yang diketahui memungkinkan untuk menghitung fluks magnet di berbagai sirkuit magnet. Tetapi untuk pekerjaan praktis, jauh lebih nyaman untuk menggunakan konsekuensi umum dan hukum sirkuit magnetik yang diturunkan dari hukum medan magnet, daripada menggunakan hukum ini secara langsung setiap saat. Menerapkan aturan tertentu ke sirkuit magnetik lebih nyaman untuk menyelesaikan masalah praktis yang khas.

Sebagai contoh, pertimbangkan sirkuit magnetik sederhana yang terdiri dari kuk penampang S yang tidak bercabang, yang pada gilirannya terbuat dari bahan dengan permeabilitas mu… Kuk memiliki celah non-magnetik di area yang sama S, misalnya udara, dan permeabilitas magnetik di celah tersebut — mu1 — berbeda dengan permeabilitas magnetik kuk. Di sini Anda dapat melihat garis rata-rata induksi dan menerapkan teorema tegangan magnet padanya:

Karena garis-garis induksi magnet kontinu di seluruh rangkaian, besarnya fluks magnet pada kuk dan celahnya sama. Sekarang kita gunakan rumus untuk induksi magnetik B dan untuk fluks magnet F untuk menyatakan kekuatan medan magnet H dalam bentuk fluks magnet F.

Langkah selanjutnya adalah mengganti ekspresi yang dihasilkan ke dalam rumus teorema fluks magnet di atas:

Kami memperoleh formula yang sangat mirip dengan yang dikenal di bidang teknik kelistrikan Hukum Ohm untuk bagian sirkuit tertutup, dan peran EMF di sini dimainkan oleh kuantitas iN, yang disebut gaya gerak magnet (atau MDF) dengan analogi dengan gaya gerak listrik. Dalam sistem SI, gaya gerak magnet diukur dalam ampere.

Jumlah dalam penyebut tidak lebih dari analogi dari total hambatan listrik untuk rangkaian listrik, dan untuk rangkaian magnetik itu disebut hambatan magnet total yang sesuai. Istilah dalam penyebut adalah resistansi magnetik dari masing-masing bagian sirkuit magnetik.

Resistensi magnetik tergantung pada panjang sirkuit magnetik, luas penampang, dan permeabilitas magnetik (mirip dengan konduktivitas listrik untuk hukum Ohm biasa).Akibatnya, Anda dapat menulis rumus hukum Ohm, hanya untuk sirkuit magnetik:

Yaitu, perumusan hukum Ohm dalam kaitannya dengan rangkaian magnetik terdengar seperti ini: «dalam rangkaian magnetik tanpa percabangan, fluks magnet sama dengan hasil bagi pembagian MDS dengan resistansi magnetik total rangkaian tersebut».

Jelas dari rumus bahwa hambatan magnet di NE diukur dalam weber ampere, dan resistansi magnetik total dari rangkaian magnetik secara numerik sama dengan jumlah resistansi magnetik dari bagian-bagian sirkuit magnetik tersebut.

Situasi yang diuraikan berlaku untuk sirkit magnetik tidak bercabang yang mencakup sejumlah bagian, asalkan fluks magnet secara berturut-turut menembus semua bagian ini. Jika inti magnet dihubungkan secara seri, maka resistansi magnet total ditemukan dengan menjumlahkan resistansi magnet bagian-bagiannya.

Pertimbangkan sekarang percobaan yang mendemonstrasikan efek keengganan bagian-bagian rangkaian pada keengganan total rangkaian.Sebuah sirkuit magnetik berbentuk U dimagnetisasi oleh koil 1, yang diumpankan (arus bolak-balik) melalui ammeter dan rheostat. EMF diinduksi pada belitan sekunder 2, dan pembacaan voltmeter yang terhubung ke belitan, seperti yang Anda ketahui, sebanding dengan fluks magnet di sirkuit magnetik.

Jika sekarang Anda menjaga arus pada belitan primer tidak berubah dengan mengaturnya dengan rheostat, dan pada saat yang sama menekan pelat besi ke sirkuit magnetik di atas, setelah resistansi magnetik total dari sirkuit akan sangat berkurang, pembacaan voltmeter akan meningkat sesuai.

Tentu saja, istilah di atas, seperti "magnetoresistance" dan "magnetomotive force", adalah konsep formal, karena tidak ada yang bergerak dalam fluks magnet, tidak ada partikel yang bergerak, itu hanya representasi visual (seperti model aliran fluida) dari pemahaman yang lebih jelas tentang hukum ...

Arti fisik dari percobaan di atas dan percobaan serupa lainnya adalah untuk memahami bagaimana masuknya celah non-magnetik dan bahan magnetik ke dalam sirkuit magnetik mempengaruhi fluks magnet di sirkuit magnetik.

Dengan memasukkan, misalnya, magnet ke dalam sirkuit magnetik, kami menambahkan arus molekuler tambahan ke benda yang sudah ada di sirkuit, yang memasukkan fluks magnet tambahan. Konsep formal seperti «hambatan magnet» dan «gaya gerak magnet» terbukti sangat nyaman saat memecahkan masalah praktis, itulah sebabnya mereka berhasil digunakan dalam teknik kelistrikan.