Mágneses reluktancia

A mágneses reluktancia vagy mágneses ellenállás a mágneses áramkörök elemzésénél használt mérőeszköz. Olyan, mint az elektromos áramkörök ellenállása, de ahelyett, hogy mágneses energiát vezetne el, mágneses energiát tárol. Ahogyan az elektromos tér hatására az elektromos áram a legkisebb ellenállás útját követi, úgy a mágneses tér hatására a mágneses áram a legkisebb mágneses reluktancia útját követi. Ez egy skaláris, kiterjedt mennyiség, akárcsak az elektromos ellenállás.

A vonakodást általában egy göndör nagy R betűvel jelölik.

Történelem

A kifejezést 1888 májusában Oliver Heaviside alkotta meg. A "mágneses ellenállás" fogalmát először James Joule említette, a "magnetomotoros erő" (MMF) kifejezést pedig Bosanquet nevezte el először. Az Ohm-törvényhez hasonló, zárt elektromos áramkörökre vonatkozó mágneses fluxustörvény ötlete H. Rowlandnak tulajdonítható.

Meghatározás

A teljes reluktancia egyenlő a passzív mágneses áramkörben lévő "magnetomotoros erő" (MMF) és az áramkörben lévő mágneses fluxus arányával. Váltakozó áramú mezőben a reluktancia a szinuszos MMF és a mágneses fluxus amplitúdóértékeinek aránya. (lásd fázisok)

A meghatározás a következőképpen fejezhető ki:

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

ahol

R {\displaystyle {\mathcal {R}}} $\mathcal R$ ("R") a reluktancia amper-fordulat per weberben kifejezve (ez az egység egyenértékű a fordulat per henryvel). A "fordulatok" az induktort alkotó elektromos vezető tekercsszámára utal.

F {\displaystyle {\mathcal {F}}}} $\mathcal F$ ("F") a mágneses erő (MMF) amperfordulatban kifejezve.

Φ ("Phi") a mágneses fluxus weberben kifejezve.

Néha Hopkinson törvényének is nevezik, és az Ohm-törvényhez hasonló, de az ellenállás helyébe reluktancia, a feszültség helyébe MMF, az áram helyébe pedig mágneses fluxus lép.

A mágneses fluxus mindig zárt hurkot alkot, ahogyan azt a Maxwell-egyenletek leírják, de a hurok útja a környező anyagok reluktanciájától függ. A legkisebb reluktanciájú pálya körül koncentrálódik. A levegő és a vákuum nagy reluktanciával rendelkezik. A könnyen mágnesezhető anyagok, mint például a lágyvas, alacsony reluktanciával rendelkeznek. Az alacsony reluktanciájú anyagokban a fluxus koncentrációja erős átmeneti pólusokat képez, és olyan mechanikai erőket okoz, amelyek hajlamosak az anyagokat a nagyobb fluxusú régiók felé mozgatni, így ez mindig vonzó erő (húzás).

Az egyenletes mágneses kör reluktanciája a következőképpen számítható ki:

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

vagy

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

ahol

l az áramkör hossza méterben

μ 0 {\displaystyle \mu _{0}} $\mu _{0}$ a szabad tér áteresztőképessége, amely 4 π × 10 - 7 {\displaystyle 4\pi \times 10^{-7}} $4\pi \times 10^{-7}$ henry per méter.

μ r {\displaystyle \mu _{r}} $\mu _{r}$ az anyag relatív mágneses permeabilitása (dimenziótlan).

μ {\displaystyle \mu } $\mu$ az anyag áteresztőképessége ( μ = μ 0 μ r {\displaystyle \mu =\mu _{0}\mu _{r}} $\mu =\mu _{0}\mu _{r}$ )

A az áramkör keresztmetszete négyzetméterben kifejezve

A reluktancia inverzét permeanciának nevezzük.

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

Az SI-egység a henry (ugyanaz, mint az induktivitás mértékegysége, bár a két fogalom különbözik egymástól).

Alkalmazások

Bizonyos transzformátorok magjaiban légrések alakíthatók ki a telítődés hatásainak csökkentése érdekében. Ez növeli a mágneses kör reluktanciáját, és lehetővé teszi, hogy több energiát tároljon a mag telítődése előtt. Ezt a hatást használják ki a flyback transzformátorban is.

A reluktancia változtatása a reluktancia motor (vagy a változó reluktanciájú generátor) és az Alexanderson generátor alapelve. Más szóval, a reluktanciaerők a legjobban összehangolt mágneses kört és kis légrés távolságot keresnek.

A multimédiás hangszórókat általában mágneses árnyékolással látják el, hogy csökkentsék a televíziókra és más CRT-kre gyakorolt mágneses interferenciát. A hangszóró mágnesét egy olyan anyaggal, például lágy vasalással borítják be, amely minimalizálja a szórt mágneses mezőt.

A vonakodás is alkalmazható:

Reluktancia motorok
Változó reluktanciájú (mágneses) hangszedők

Kapcsolódó oldalak

Dielektromos komplex reluktancia
Mágneses kapacitás
Mágneses kapacitás
Mágneses áramkör
Mágneses komplex reluktancia
Reluktancia motor