Как найти магнитодвижущую силу

Как найти магнитодвижущую силу

Магнитодвижущая сила

Магнитодвижущая сила между концами цилиндрической катушки это произведение напряженности магнитного поля на длину катушки.

Единица СИ магнитодвижущей силы:

[
[F] = Ампер enspace (А)
]

Если

F Магнитодвижущая сила между концами цилиндрической катушки, Ампер
H Напряженность магнитного поля внутри катушки, Ампер/метр
I сила тока, Ампер
n число витков в катушке, —
l длина катушки, метр

то

[
F = Hl = In
]

Эта формула справедлива также для полной магнитодвижущей силы тороидальной катушки.

Магнитодвижущая сила

Магнитодвижущая сила

Если напряженность магнитного поля вдоль силовых линий не остается постоянной, например из-за наличия воздушного зазора. то нужно определить магнитодвижущую силу для каждого участка и потом сложить.

Если

F Магнитодвижущая сила, Ампер
Hi Напряженность магнитного поля на участке силовой линии li, Ампер/метр
li длина участка силовой линии, на котором напряженность магнитного поля постоянна. метр

то

[
F = In = H_1 l_1 + H_2 l_2 + … H_m l_m = sum_{i=1}^{m} H_i l_i
]

Полная магнитодвижущая сила равна сумме всех магнитодвижущих сил вдоль замкнутой силовой линии.

Вычислить, магнитодвижущую силу по формуле (2) через число витков.

Вычислить, полную магнитодвижущую силу по формуле (3)

Магнитодвижущая сила

 стр. 646
Источник

Что такое магнитодвижущая сила в электротехнике

Электрические и магнитные процессы тесно связаны. Они не только представляют собой проявления электромагнитного поля, но и могут описываться при помощи аналогичных законов электротехники. Магнитодинамическую силу можно считать в некоторой степени аналогом электродвижущей.

Понятие магнитной цепи

История открытия

Понятие магнитодвижущей силы было введено в 1880 году физиком Генри Огастесом Роулингом. В своей работе он впервые дал точное определение этой величины. Идеи, связанные с тем, что магнитодвижущую силу можно рассматривать, как аналогию электродвижущей силы, высказывали другие известные учёные — Джеймс Клерк Максвелл и Майкл Фарадей. Но им не удалось четко сформулировать, что такое МДС. Некоторые считают, что приоритет имеет не Роулинг, а Джон Хопкинсон, который также занимался электродвижущей силой примерно в это же время. Однако он опубликовал свою работу на 5 лет позже — в 1885 году.

Определение МДС

Магнитодвижущая сила в отличие от электродвижущей характеризует работу магнитного, а не электрического поля. МДС определяет характеристики магнитного поля, связанные с возможностью создавать магнитный поток. Рассматриваемая величина позволяет производить расчёты магнитных цепей.

Речь идёт о замкнутых ферромагнитных или аналогичных объектах (подобных тем, что используются в трансформаторах), которые служат для передачи магнитного потока. Магнитные цепи могут быть неразветвлёнными или разветвлёнными. Первые имеют форму одного кольца, а у последних таких колец может быть несколько. Разветвлённые магнитные цепи делятся на симметричные и несимметричные.

Примеры простейших магнитных цепей

У симметричной цепи абсолютные величины магнитных потоков будут равны в обоих кольцах, даже если они отличаются размерами. МДС определяется для обмотки и зависит от силы проходящего по ней тока. Данная величина является векторной. Для определения её направления применяют правило правой руки. Если мысленно обхватить обмотку правой рукой, а пальцы расположить по направлению тока в ней, то большой палец, если его отогнуть, будет соответствовать положительному направлению МДС.

Направление вектора магнитодвижущей силы

МДС катушки — это величина, которая зависит от количества витков в обмотке и силы тока. Поэтому для ее определения используется формула:

Определение МДС

Эту формулу, если использовать значение потока вдоль магнитной цепи, можно представить в таком виде:

Определение МДС через магнитный поток

Как видим, магнитодвижущая сила представляет собой произведение магнитного потока и магнитного сопротивления. Приведённое выражение может рассматриваться в качестве аналога закона Ома, предназначенного для описания работы магнитных цепей.

Пользуясь формулой, можно найти величину магнитного потока:

Формула хопкинсона

Данное выражение называют законом Хопкинсона. Он определяет связь между МДС, магнитным потоком и сопротивлением.

Единицы измерения

В системе СИ для магнитодвижущей силы применяется единица измерения ампер. Но её не следует путать с той, которая применяется для силы тока. При работе с магнитодвижущей силой для предотвращения путаницы принято называть её ампер-виток. МДС катушки поэтому имеет размерность АТ.

Магнитодинамическая сила в системе СГС измеряется в гильбертах. При этом один ампер-виток равен 1.2566 Гильбертов или 1 Гб = 0.8 AT.

Видео по теме

Источник
Магнитодвижущая сила
{mathcal {F}}
Единицы измерения
СИ А
СГС Гб
Примечания
скалярная величина

Магнѝтодви́жущая си́ла (МДС) — физическая величина, характеризующая способность электрических токов создавать магнитные потоки. Используется при расчётах магнитных цепей; является аналогом ЭДС в электрических цепях.

Величина магнитодвижущей силы в системе СИ измеряется в амперах. На практике, чтобы не путать с силой тока, часто используется термин «ампер-виток».

Магнитодвижущая сила {mathcal {F}} в катушке или электромагните вычисляется по формуле

{displaystyle {mathcal {F}}=NI,}

где N — количество витков в катушке, I — ток в цепи.

Выражение для магнитного потока в магнитной цепи, называемое иногда законом Гопкинсона, имеет следующий вид:

{displaystyle {mathcal {F}}=Phi R_{m}}

где Phi  — величина магнитного потока, R_m — магнитное сопротивление проводника. Данная запись является аналогом закона Ома в магнитных цепях.

Литература[править | править код]

  • The Penguin Dictionary of Physics, 1977, ISBN 0-14-051071-0  (англ.)

Ссылки[править | править код]

  • Единицы магнитодвижущей силы: список единиц, описание, конвертер числовых значений
Источник

ads

Магнитодвижущая сила (МДС).

Несмотря на то что электрический ток в проводе и его магнитное поле представляют собой неотделимые друг от друга стороны единого электромагнитного процесса, принято говорить, что электрический ток обладает свойством возбуждать магнитное поле. Это свойство тока называют магнитодвижущей силой (МДС) и обозначают ее буквой F.

Формально МДС F вызывает или возбуждает магнитное поле подобно тому, как ЭДС вызывает электрический ток в электрической цепи.

В Международной системе единиц МДС принимается численно равной току в проводе или витке, вызывающему магнитное поле, так что МДС F=l. Если ток проходит по катушке с числом витков w, то МДС равна произведению тока и числа витков, т. е.1Естественно, что МДС, так же как и ток, измеряется в амперах, т. е.2Для определения направления МДС катушки или витке с током удобно пользоваться правилом правой руки: если охватить катушку (виток) правой рукой так, чтобы четыре пальца ее расположились по направлению тока в витках катушки, то отогнутый большой палец руки укажет направление МДС. На рис. 1 показаны несколько катушек с током и направления их МДС.

9Рис.1 Определении направления МДС в катушке с током.

10

Рис. 2 Магнитное напряжение между двумя точками

Магнитное напряжение.

По аналогии с электрическим напряжением при расчете магнитных полей пользуются понятием магнитного напряжения Uм. Магнитное напряжение между двумя точками a и b однородного магнитного поля, расположенными на одной магнитной линии (рис. 2,а), выражается произведением напряженности поля и расстояния между этими точками:4В более общем случае, если в однородном поле две точки а и b находятся на расстоянии L не на одной магнитной линии (рис. 2,б), сначала вычисляется напряженность H, затем продольная слагающая вектора напряженности вдоль отрезка ab, т. е. HL = H cosa, где a—угол между векторами Н и HL. Магнитное напряжение3В неоднородном магнитном поле магнитное напряжение между двумя точками a и b равно сумме элементарных напряжении HLdL на элементарных участках dL вдоль выбранного пути между этими точками (рис. 2,в):

5Магнитное напряжение Uм может зависеть от выбранного пути между начальной и конечной точками.
Магнитное напряжение в системе СИ измеряется в амперах:

6Магнитное напряжение вдоль произвольного замкнутого пути (контура) представляет собой МДС вдоль этого контура. Таким образом, МДС можно определить как сумму элементарных магнитных напряжении HLdL вдоль, замкнутого контура: 7где знак 8 обозначает суммирование (интегрирование) по замкнутому контуру элементарных напряжений HLdL.

Источник

From Wikipedia, the free encyclopedia

In physics, the magnetomotive force (mmf) {mathcal {F}} is a quantity appearing in the equation for the magnetic flux in a magnetic circuit, Hopkinson’s law.[1] It is the property of certain substances or phenomena that give rise to magnetic fields:

{displaystyle {mathcal {F}}=Phi {mathcal {R}},}

where Φ is the magnetic flux and {mathcal {R}} is the reluctance of the circuit. It can be seen that the magnetomotive force plays a role in this equation analogous to the voltage V in Ohm’s law: V = IR, since it is the cause of magnetic flux in a magnetic circuit:[2]

  1. {displaystyle {mathcal {F}}=NI} where N is the number of turns in the coil and I is the electric current through the circuit.
  2. {displaystyle {mathcal {F}}=Phi {mathcal {R}}} where Φ is the magnetic flux and {mathcal {R}} is the magnetic reluctance
  3. {displaystyle {mathcal {F}}=HL} where H is the magnetizing force (the strength of the magnetizing field) and L is the mean length of a solenoid or the circumference of a toroid.

Units[edit]

The SI unit of mmf is the ampere, the same as the unit of current (analogously the units of emf and voltage are both the volt). Informally, and frequently, this unit is stated as the ampere-turn to avoid confusion with current. This was the unit name in the MKS system. Occasionally, the cgs system unit of the gilbert may also be encountered.

History[edit]

The term magnetomotive force was coined by Henry Augustus Rowland in 1880. Rowland intended this to indicate a direct analogy with electromotive force.[3] The idea of a magnetic analogy to electromotive force can be found much earlier in the work of Michael Faraday (1791–1867) and it is hinted at by James Clerk Maxwell (1831–1879). However, Rowland coined the term and was the first to make explicit an Ohm’s law for magnetic circuits in 1873.[4]

Ohm’s law for magnetic circuits is sometimes referred to as Hopkinson’s law rather than Rowland’s law as some authors attribute the law to John Hopkinson instead of Rowland.[5] According to a review of magnetic circuit analysis methods this is an incorrect attribution originating from an 1885 paper by Hopkinson.[6] Furthermore, Hopkinson actually cites Rowland’s 1873 paper in this work.[7]

References[edit]

  1. ^ Waygood, p. 137
  2. ^ Smith, pp. 495–506
  3. ^ Hon & Goldstein, pp. 638–639
    • Rowland (1880), pp. 92, 97

  4. ^ Thompson, p. viii
    • Rowland (1873), p. 143

  5. ^ See for instance
    • Schmidt & Schitter, p. 340, or
    • Waygood, p. 137

  6. ^ Lambert et al., p. 2427
  7. ^ Hopkinson, p. 455

Bibliography[edit]

Cited sources[edit]

  • Hon, Giora; Goldstein, Bernard R, “Symmetry and asymmetry in electrodynamics from Rowland to Einstein”, Studies in History and Philosophy of Modern Physics, vol. 37, iss. 4, pp. 635–660, Elsevier December 2006.
  • Hopkinson, John, “Magnetisation of iron”, Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 176, pp. 455–469, 1885.
  • Lambert, Mathieu; Mahseredjian, Jean; Martínez-Duró, Manuel; Sirois, Frédéric, “Magnetic circuits within electric circuits: critical review of existing methods and new mutator implementations”, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 30, iss. 6, pp. 2427–2434, December 2015.
  • Rowland, Henry A, “On magnetic permeability and the maximum magnetism of iron, steel, and nickel”, Philosophical Magazine, series 4, vol. 46, no. 304, pp. 140–159, August 1873.
  • Rowland, Henry A, “On the general equations of electro-magnetic action, with application to a new theory of magnetic attractions, and to the theory of the magnetic rotation of the plane of polarization of light” (part 2), American Journal of Mathematics, vol. 3, nos. 1–2, pp. 89–113, March 1880.
  • Schmidt, Robert Munnig; Schitter, Georg, “Electromechanical actuators”, ch. 5 in Schmidt, Robert Munnig; Schitter, Georg; Rankers, Adrian; van Eijk, Jan, The Design of High Performance Mechatronics, IOS Press, 2014 ISBN 1614993688.
  • Thompson, Silvanus Phillips, The Electromagnet and Electromagnetic Mechanism, Cambridge University Press, 2011 (first published 1891) ISBN 1108029213.
  • Smith, R.J. (1966), Circuits, Devices and Systems, Chapter 15, Wiley International Edition, New York. Library of Congress Catalog Card No. 66-17612
  • Waygood, Adrian, An Introduction to Electrical Science, Routledge, 2013 ISBN 1135071136.

General references[edit]

  • The Penguin Dictionary of Physics, 1977, ISBN 0-14-051071-0
  • A Textbook of Electrical Technology, 2008, ISBN 81-219-2440-5
Источник

Добавить комментарий