กฎของโอห์มสำหรับวงจรแม่เหล็ก
หากไม่มีฟลักซ์แม่เหล็กก็ไม่น่าเป็นไปได้ที่จะมีวิศวกรรมไฟฟ้าสมัยใหม่ การทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและมอเตอร์ไฟฟ้า แม่เหล็กไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้า เครื่องมือวัดและเซ็นเซอร์ Hall ขึ้นอยู่กับการใช้สนามแม่เหล็กและคุณสมบัติของฟลักซ์แม่เหล็ก
เพื่อให้มีสมาธิและเสริมความแข็งแกร่งของฟลักซ์แม่เหล็ก พวกเขาหันไปใช้วัสดุเฟอร์โรแมกเนติก มีการผลิตวัสดุแม่เหล็กไฟฟ้า แกนแม่เหล็ก — ร่างกายของรูปร่างและขนาดที่ต้องการ, แกนสำหรับกำกับฟลักซ์แม่เหล็กขนาดหนึ่งหรือขนาดอื่นในทิศทางที่ต้องการ ร่างกายดังกล่าวซึ่งภายในซึ่งเส้นปิดของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กผ่านเรียกว่าวงจรแม่เหล็ก
คุณสมบัติที่ทราบของสนามแม่เหล็กทำให้สามารถคำนวณฟลักซ์แม่เหล็กในวงจรแม่เหล็กต่างๆ ได้ แต่สำหรับงานภาคปฏิบัติ จะสะดวกกว่ามากหากจะใช้ผลทั่วไปและกฎของวงจรแม่เหล็กที่ได้มาจากกฎของสนามแม่เหล็ก แทนที่จะใช้กฎเหล่านี้โดยตรงทุกครั้ง การใช้กฎบางอย่างกับวงจรแม่เหล็กจะสะดวกกว่าสำหรับการแก้ปัญหาในทางปฏิบัติทั่วไป
ตัวอย่างเช่น พิจารณาวงจรแม่เหล็กอย่างง่ายที่ประกอบด้วยแอกแบบไม่มีเส้นแบ่งของภาคตัดขวาง S ซึ่งจะทำจากวัสดุที่มี การซึมผ่านของน้ำ… แอกมีช่องว่างที่ไม่ใช่แม่เหล็กในพื้นที่ S เดียวกัน เช่น อากาศ และการซึมผ่านของแม่เหล็กในช่องว่าง — mu1 — แตกต่างจากการซึมผ่านของแม่เหล็กของแอก ที่นี่คุณสามารถดูเส้นค่าเฉลี่ยของการเหนี่ยวนำและใช้ทฤษฎีบทแรงแม่เหล็กกับมันได้:
เนื่องจากเส้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กมีความต่อเนื่องตลอดทั้งวงจร ขนาดของฟลักซ์แม่เหล็กทั้งในแอกและช่องว่างจึงเท่ากัน ตอนนี้เราใช้สูตรสำหรับ การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B และสำหรับฟลักซ์แม่เหล็ก F เพื่อแสดงความแรง H ของสนามแม่เหล็กในรูปของฟลักซ์แม่เหล็ก F
ขั้นตอนต่อไปคือการแทนที่นิพจน์ผลลัพธ์ลงในสูตรข้างต้นของทฤษฎีบทฟลักซ์แม่เหล็ก:
เราได้สูตรที่คล้ายกับที่ทราบในวิศวกรรมไฟฟ้า กฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจรปิดและบทบาทของ EMF ที่นี่เล่นโดยปริมาณ iN ที่เรียกว่าแรงแม่เหล็ก (หรือ MDF) โดยการเปรียบเทียบกับแรงเคลื่อนไฟฟ้า ในระบบ SI แรงเคลื่อนแม่เหล็กวัดเป็นแอมแปร์
ผลรวมในตัวส่วนไม่มีอะไรมากไปกว่าการเปรียบเทียบความต้านทานไฟฟ้าทั้งหมดสำหรับวงจรไฟฟ้า และสำหรับวงจรแม่เหล็กจะเรียกว่าความต้านทานแม่เหล็กทั้งหมดตามนั้น เงื่อนไขในตัวส่วนคือความต้านทานแม่เหล็กของแต่ละส่วนของวงจรแม่เหล็ก
ความต้านทานแม่เหล็กขึ้นอยู่กับความยาวของวงจรแม่เหล็ก พื้นที่หน้าตัด และความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็ก (คล้ายกับการนำไฟฟ้าตามกฎของโอห์มทั่วไป)เป็นผลให้คุณสามารถเขียนสูตรของกฎของโอห์มสำหรับวงจรแม่เหล็กเท่านั้น:
นั่นคือ การกำหนดกฎของโอห์มที่เกี่ยวข้องกับวงจรแม่เหล็กมีลักษณะดังนี้ «ในวงจรแม่เหล็กที่ไม่มีการแตกแขนง ฟลักซ์แม่เหล็กจะเท่ากับผลหารของการแบ่ง MDS โดยความต้านทานแม่เหล็กทั้งหมดของวงจร»
เห็นได้ชัดจากสูตรที่ความต้านทานแม่เหล็ก ใน NE มีหน่วยวัดเป็นเวเบอร์ แอมแปร์ และความต้านทานแม่เหล็กทั้งหมดของวงจรแม่เหล็กจะเท่ากับผลรวมของความต้านทานแม่เหล็กของชิ้นส่วนของวงจรแม่เหล็กนั้น
สถานการณ์ที่อธิบายไว้นั้นใช้ได้สำหรับวงจรแม่เหล็กแบบแยกส่วนที่มีชิ้นส่วนจำนวนเท่าใดก็ได้ โดยมีเงื่อนไขว่าฟลักซ์แม่เหล็กจะแทรกซึมผ่านชิ้นส่วนเหล่านี้ทั้งหมดอย่างต่อเนื่อง หากแกนแม่เหล็กเชื่อมต่อเป็นอนุกรม ความต้านทานแม่เหล็กทั้งหมดจะถูกหาได้โดยการเพิ่มความต้านทานแม่เหล็กของชิ้นส่วน
ตอนนี้ลองพิจารณาการทดลองที่แสดงผลของการฝืนของส่วนต่างๆ ของวงจร ต่อความไม่เต็มใจทั้งหมดของวงจร วงจรแม่เหล็ก รูปตัว U ถูกทำให้เป็นแม่เหล็กโดยขดลวด 1 ซึ่งถูกป้อน (กระแสสลับ) ผ่านแอมมิเตอร์และรีโอสแตท EMF ถูกเหนี่ยวนำในขดลวดทุติยภูมิ 2 และการอ่านโวลต์มิเตอร์ที่เชื่อมต่อกับขดลวดอย่างที่คุณทราบนั้นเป็นสัดส่วนกับฟลักซ์แม่เหล็กในวงจรแม่เหล็ก
หากคุณรักษากระแสในขดลวดปฐมภูมิไว้ไม่เปลี่ยนแปลงโดยควบคุมด้วยรีโอสแตต และในขณะเดียวกันก็กดแผ่นเหล็กเข้ากับวงจรแม่เหล็กด้านบน หลังจากที่ความต้านทานแม่เหล็กทั้งหมดของวงจรลดลงอย่างมาก การอ่านค่าของ โวลต์มิเตอร์ก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย
แน่นอน คำศัพท์ข้างต้น เช่น "ความต้านทานแม่เหล็ก" และ "แรงแม่เหล็กโลก" เป็นแนวคิดที่เป็นทางการ เนื่องจากไม่มีสิ่งใดในฟลักซ์แม่เหล็กเคลื่อนที่ ไม่มีอนุภาคเคลื่อนที่ เป็นเพียงการแสดงภาพ (เช่น แบบจำลองการไหลของของเหลว) ของ เข้าใจกฎหมายชัดเจนขึ้น...
ความหมายทางกายภาพของการทดลองข้างต้นและการทดลองอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกันคือการเข้าใจว่าการนำช่องว่างที่ไม่ใช่แม่เหล็กและวัสดุแม่เหล็กเข้าสู่วงจรแม่เหล็กส่งผลต่อฟลักซ์แม่เหล็กในวงจรแม่เหล็กอย่างไร
ตัวอย่างเช่น การแนะนำแม่เหล็กเข้าไปในวงจรแม่เหล็ก เราเพิ่มกระแสโมเลกุลเพิ่มเติมให้กับร่างกายที่มีอยู่ในวงจร ซึ่งทำให้เกิดฟลักซ์แม่เหล็กเพิ่มเติม แนวคิดที่เป็นทางการ เช่น «การต้านทานแม่เหล็ก» และ «แรงแม่เหล็กโลก» พิสูจน์แล้วว่าสะดวกมากเมื่อแก้ปัญหาในทางปฏิบัติ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงนำไปใช้ในวิศวกรรมไฟฟ้าได้สำเร็จ