Reluctanță magnetică

Reluctanța magnetică, sau rezistența magnetică, este o măsurătoare utilizată în analiza circuitelor magnetice. Este ca și rezistența într-un circuit electric, dar în loc să disipeze energia magnetică, aceasta stochează energie magnetică. Așa cum un câmp electric determină un curent electric să urmeze calea de minimă rezistență, un câmp magnetic determină fluxul magnetic să urmeze calea de minimă reticență magnetică. Este o mărime scalară, extensivă, ca și rezistența electrică.

Reluctanța este reprezentată de obicei printr-un R majusculă.

Istoric

Termenul a fost inventat în mai 1888 de Oliver Heaviside. Noțiunea de "rezistență magnetică" a fost menționată pentru prima dată de James Joule, iar termenul "forță magnetomotoare" (FTM) a fost numit pentru prima dată de Bosanquet. Ideea unei legi a fluxului magnetic, asemănătoare cu legea lui Ohm pentru circuitele electrice închise, este atribuită lui H. Rowland.

Definiție

Reluctanța totală este egală cu raportul dintre "forța magnetomotoare" (MMF) dintr-un circuit magnetic pasiv și fluxul magnetic din acest circuit. Într-un câmp de curent alternativ, reluctanța este raportul dintre valorile amplitudinii pentru o MMF sinusoidală și fluxul magnetic. (a se vedea fazori)

Definiția poate fi exprimată astfel:

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

unde

R {\displaystyle {\mathcal {R}}} $\mathcal R$ ("R") este reluctanța în amperi-întors pe weber (o unitate care este echivalentă cu spirele pe henry). "Înfășurări" se referă la numărul de înfășurări ale unui conductor electric care formează un inductor.

F {\displaystyle {\mathcal {F}}} $\mathcal F$ ("F") este forța magnetomotorie (MMF) în amperi-rotunjori.

Φ ("Phi") este fluxul magnetic în weber.

Este cunoscută uneori sub numele de legea lui Hopkinson și este analogă cu legea lui Ohm, cu rezistența înlocuită cu reluctanța, tensiunea cu MMF și curentul cu fluxul magnetic.

Fluxul magnetic formează întotdeauna o buclă închisă, așa cum este descrisă de ecuațiile lui Maxwell, dar traseul buclei depinde de reluctanța materialelor înconjurătoare. Acesta se concentrează în jurul traiectoriei cu cea mai mică reluctanță. Aerul și vidul au o reluctanță ridicată. Materialele ușor de magnetizat, cum ar fi fierul moale, au o reluctanță scăzută. Concentrarea fluxului în materialele cu reluctanță redusă formează poli temporari puternici și provoacă forțe mecanice care tind să deplaseze materialele spre regiunile cu flux mai mare, astfel încât este întotdeauna o forță de atracție (tragere).

Reluctanța unui circuit magnetic uniform poate fi calculată astfel:

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

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

unde

l este lungimea circuitului în metri

μ 0 {\displaystyle \mu _{0}} $\mu _{0}$ este permeabilitatea spațiului liber, egală cu 4 π × 10 - 7 {\displaystyle 4\pi \times 10^{-7}} $4\pi \times 10^{-7}$ henry pe metru.

μ r {\displaystyle \mu _{r}} $\mu _{r}$ este permeabilitatea magnetică relativă a materialului (adimensională)

μ {\displaystyle \mu } $\mu$ este permeabilitatea materialului ( μ = μ = μ 0 μ r {\displaystyle \mu =\mu _{0}\mu _{r}} $\mu =\mu _{0}\mu _{r}$ ).

A este suprafața secțiunii transversale a circuitului în metri pătrați

Inversa reluctanței se numește permeanță.

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

Unitatea sa derivată din SI este henry (aceeași unitate ca și unitatea de inductanță, deși cele două concepte sunt distincte).

Aplicații

Se pot crea goluri de aer în miezurile anumitor transformatoare pentru a reduce efectele saturației. Acest lucru mărește reluctanța circuitului magnetic și îi permite acestuia să stocheze mai multă energie înainte de saturarea miezului. Acest efect este, de asemenea, utilizat în cazul transformatorului flyback.

Variația reluctanței este principiul care stă la baza motorului cu reluctanță (sau a generatorului cu reluctanță variabilă) și a alternatorului Alexanderson. Cu alte cuvinte, forțele de reluctanță caută circuitul magnetic cel mai bine aliniat și o distanță mică întrefierătoare.

Difuzoarele multimedia sunt, de obicei, ecranate magnetic, pentru a reduce interferențele magnetice pe care le produc asupra televizoarelor și a altor aparate CRT. Magnetul difuzorului este acoperit cu un material, cum ar fi fierul moale, pentru a minimiza câmpul magnetic dispersat.

Reluctanța se poate aplica și la:

Motoare cu reluctanță
Captatoare cu reluctanță variabilă (magnetice)

Pagini conexe

Reluctanță dielectrică complexă
Capacitate magnetică
Capacitate magnetică
Circuit magnetic
Reluctanță magnetică complexă
Motor cu reluctanță