Was ist magnetomotorische Kraft, Hopkinsons Gesetz

In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts leiteten der englische Physiker John Hopkinson und sein Bruder Edward Hopkinson bei der Entwicklung der allgemeinen Theorie magnetischer Kreise eine mathematische Formel namens „Hopkinsons Formel“ oder Hopkinsons Gesetz ab, die ein Analogon des Ohmschen Gesetzes (verwendet) ist zur Berechnung von Stromkreisen).

Wenn also das klassische Ohmsche Gesetz die Beziehung zwischen Strom und elektromotorischer Kraft (EMF) mathematisch beschreibt, drückt das Hopkinsonsche Gesetz in ähnlicher Weise die Beziehung zwischen magnetischem Fluss und der sogenannten aus magnetomotorische Kraft (MDF).

Als Ergebnis stellte sich heraus, dass Die magnetomotorische Kraft ist eine physikalische Größe, die die Fähigkeit elektrischer Ströme charakterisiert, magnetische Flüsse zu erzeugen. Und das Gesetz von Hopkinson kann in dieser Hinsicht erfolgreich bei der Berechnung magnetischer Kreise eingesetzt werden, da die MDF in magnetischen Kreisen analog zur EMF in elektrischen Kreisen ist. Als Datum der Entdeckung des Hopkinsonschen Gesetzes gilt das Jahr 1886.

Die Größe der magnetomotorischen Kraft (MDF) wird zunächst in Ampere gemessen. Wenn es sich um eine Spule mit Strom oder einen Elektromagneten handelt, verwenden Sie zur Vereinfachung der Berechnungen den Ausdruck in Amperewindungen:

Dabei ist: Fm die magnetomotorische Kraft in der Spule [Ampere * Windung], N die Anzahl der Windungen in der Spule [Windung], I die Stromstärke in jeder Windung der Spule [Ampere].

Wenn Sie hier den magnetischen Flusswert eingeben, dann hat das Hopkinsonsche Gesetz für den magnetischen Kreis die Form:

Dabei ist: Fm die magnetomotorische Kraft in der Spule [Ampere * Windung], F der magnetische Fluss [Weber] oder [Henry * Ampere], Rm der magnetische Widerstand des Magnetflussleiters [Ampere * Windung / Weber] oder [ Wende / Henry] .

Die Textformulierung des Hopkinsonschen Gesetzes lautete ursprünglich wie folgt: „In einem unverzweigten Magnetkreis ist der magnetische Fluss direkt proportional zur magnetomotorischen Kraft und umgekehrt proportional zum gesamten magnetischen Widerstand.“ Das heißt, dieses Gesetz bestimmt die Beziehung zwischen magnetomotorischer Kraft, Reluktanz und magnetischem Fluss im Stromkreis:

hier: F ist der magnetische Fluss [Weber] oder [Henry * Ampere], Fm ist die magnetomotorische Kraft in der Spule [Ampere * Umdrehung], Rm ist der magnetische Widerstand des Magnetflussleiters [Ampere * Umdrehung / Weber] oder [ Wende / Henry] .

Hier ist es wichtig zu beachten, dass die magnetomotorische Kraft (MDF) tatsächlich einen grundlegenden Unterschied zur elektromotorischen Kraft (EMF) aufweist, der darin besteht, dass sich keine Partikel direkt im magnetischen Fluss bewegen, während der Strom unter der Wirkung entsteht Die EMF nimmt die Bewegung geladener Teilchen auf, beispielsweise Elektronen in Metalldrähten. Die Idee von MDS hilft jedoch, die Probleme bei der Berechnung magnetischer Kreise zu lösen.

Stellen Sie sich zum Beispiel einen unverzweigten Magnetkreis vor, der ein Joch mit einer Querschnittsfläche S enthält, die über die gesamte Länge gleich ist, und dessen Material eine magnetische Permeabilität mu aufweist.

Lücke im Joch – anderes Material, magnetische Permeabilität welche mu1. Die auf dem Joch platzierte Spule enthält N Windungen, durch jede Windung der Spule fließt ein Strom i. Wir wenden den Satz der Magnetfeldzirkulation auf die Mittellinie des Jochs an:

Dabei ist: H die magnetische Feldstärke im Joch, H1 die magnetische Feldstärke im Spalt, l die Mittellinienlänge der Jochinduktion (ohne Spalt), l1 die Länge des Spalts.

Da der magnetische Fluss im Joch und im Spalt den gleichen Wert hat (aufgrund der Kontinuität der magnetischen Induktionslinien), schreiben wir nach dem Schreiben von Ф = BS und В = mu * H die magnetische Feldstärke genauer auf , und ersetzen Sie dies anschließend in die obige Formel:

Es ist leicht zu erkennen, dass das MDS, wie die EMF im Ohmschen Gesetz für elektrische Schaltkreise

Hier spielen die elektromotorische Kraft und der magnetische Widerstand eine Rolle

die Rolle des Widerstands (analog mit dem klassischen Ohmschen Gesetz).