Reluktancja

Reluktancja magnetyczna, lub opór magnetyczny, jest miarą stosowaną w analizie obwodów magnetycznych. Jest ona podobna do oporu w obwodzie elektrycznym, ale zamiast rozpraszać energię magnetyczną, magazynuje energię magnetyczną. Tak jak pole elektryczne powoduje, że prąd elektryczny płynie po ścieżce najmniejszego oporu, tak pole magnetyczne powoduje, że strumień magnetyczny płynie po ścieżce najmniejszej niechęci magnetycznej. Jest to wielkość skalarna, ekstensywna, podobnie jak opór elektryczny.

Reluktancja jest zwykle przedstawiana za pomocą zakrzywionej dużej litery R.

Historia

Termin ten został ukuty w maju 1888 roku przez Olivera Heaviside'a. Pojęcie "oporu magnetycznego" zostało po raz pierwszy wspomniane przez Jamesa Joule'a, a termin "siła magnetomotoryczna" (MMF) został po raz pierwszy nazwany przez Bosanqueta. Pomysł na prawo strumieniamagnetycznego, podobne do prawa Ohma dla zamkniętych obwodów elektrycznych, przypisuje się H. Rowlandowi.

Definicja

Całkowita reluktancja jest równa stosunkowi "siły magnetomotorycznej" (MMF) w pasywnym obwodzie magnetycznym do strumienia magnetycznego w tym obwodzie. W polu AC, reluktancja jest stosunkiem wartości amplitudy dla sinusoidalnego MMF i strumienia magnetycznego. (patrz fazory)

Definicja ta może być wyrażona jako:

R = F Φ {{displaystyle {{mathcal {R}}={frac {{mathcal {F}}{{Phi }}}. ${\mathcal {R}}={\frac {\mathcal {F}}{\Phi }}$

gdzie

R {\i0}} $\mathcal R$ ("R") oznacza reluktancję w amperozwojach na Webera (jednostka odpowiadająca obrotom na henry). Termin "skręty" odnosi się do liczby zwojów przewodnika elektrycznego stanowiącego element indukcyjny.

F {{displaystyle {{mathcal {F}}} $\mathcal F$ ("F") to siła magnetomotoryczna (MMF) w amperozwojach

Φ ("Phi") to strumień magnetyczny w weberach.

Jest ono czasami znane jako prawo Hopkinsona i jest analogiczne do prawa Ohma z oporem zastąpionym przez reluktancję, napięciem przez MMF i prądem przez strumień magnetyczny.

Strumień magnetyczny zawsze tworzy zamkniętą pętlę, tak jak to opisują równania Maxwella, ale droga pętli zależy od reluktancji otaczających materiałów. Skupia się on wokół ścieżki o najmniejszej reluktancji. Powietrze i próżnia mają dużą reluktancję. Materiały łatwo namagnesowujące się, takie jak miękkie żelazo, mają niską reluktancję. Koncentracja strumienia w materiałach o niskiej reluktancji tworzy silne bieguny chwilowe i powoduje siły mechaniczne, które mają tendencję do przesuwania materiałów w kierunku regionów o wyższym strumieniu, więc zawsze jest to siła przyciągająca (przyciąganie).

Reluktancję jednorodnego obwodu magnetycznego można obliczyć jako:

R = l μ 0 μ r A {{displaystyle {{mathcal {R}}={{frac {l}{{mu _{0}} _{r}A}}}}. ${\mathcal {R}}={\frac {l}{\mu _{0}\mu _{r}A}}$

lub

R = l μ A {{displaystyle {{mathcal {R}}={{frac {l}{{mu A}}}. ${\mathcal {R}}={\frac {l}{\mu A}}$

gdzie

l jest długością obwodu w metrach

μ 0 $\mu _{0}$ jest przenikalnością swobodnej przestrzeni, równą 4 π × 10 - 7 {times 10^{-7}} $4\pi \times 10^{-7}$ henry'ego na metr.

μ r {względna $\mu _{r}$ przenikalność magnetyczna materiału (bezwymiarowa)

μ $\mu$ jest przenikalnością materiału ( μ = μ 0 μ r {displaystyle \u00} $\mu =\mu _{0}\mu _{r}$ ).

A to powierzchnia przekroju poprzecznego obwodu w metrach kwadratowych

Odwrotność reluktancji nazywana jest permeancją.

P = 1 R {{displaystyle {{mathcal {P}}={frac {1}{{mathcal {R}}}} ${\mathcal {P}}={\frac {1}{\mathcal {R}}}$

Jego jednostką pochodną w układzie SI jest henry (taka sama jak jednostka indukcyjności, choć te dwa pojęcia są odrębne).

Aplikacje

W rdzeniach niektórych transformatorów można utworzyć szczeliny powietrzne w celu zmniejszenia efektów nasycenia. Zwiększa to reluktancję obwodu magnetycznego i pozwala na zmagazynowanie większej ilości energii przed nasyceniem rdzenia. Efekt ten jest również wykorzystywany w transformatorach typu flyback.

Zmienność reluktancji jest zasadą działania silnika reluktancyjnego (lub generatora o zmiennej reluktancji) oraz alternatora Alexandersona. Innymi słowy, siły reluktancyjne poszukują najbardziej wyrównanego obwodu magnetycznego i małej odległości szczeliny powietrznej.

Głośniki multimedialne są zazwyczaj ekranowane magnetycznie, w celu zmniejszenia zakłóceń magnetycznych, które powodują w telewizorach i innych kineskopach. Magnes głośnika jest pokryty materiałem takim jak miękkie żelazo, aby zminimalizować błądzące pole magnetyczne.

Niechęć może być również stosowana do:

Silniki reluktancyjne
Przetworniki o zmiennej reluktancji (magnetyczne)

Powiązane strony

Dielektryczna reluktancja złożona
Pojemność magnetyczna
Pojemność magnetyczna
Obwód magnetyczny
Magnetyczna reluktancja złożona
Silnik reluktancyjny