Sådan beregnes en magnetventil

Indhold

• Magnetfelt af en magnetforringelse
• Beregn induktans af magnetoid
• At udlede induktansen af ​​en solenoid

En magnetolie er en trådspole, der er væsentligt længere end dens diameter, der genererer et magnetfelt, når en strøm passerer gennem den. I praksis er denne spole viklet omkring en metallisk kerne, og styrken af ​​det magnetiske felt afhænger af spolens densitet, strømmen, der passerer gennem spolen, og de magnetiske egenskaber af kernen.

Dette gør en magnetventil til en type elektromagnet, hvis formål er at generere et kontrolleret magnetfelt. Dette felt kan bruges til forskellige formål afhængigt af enheden, fra at blive brugt til at generere et magnetfelt som en elektromagnet, til at hindre strømændringer som en induktor eller til at konvertere energien, der er lagret i magnetfeltet til kinetisk energi som en elektrisk motor .

Magnetfelt af en magnetforringelse

Magnetfeltet i en magnetforening kan findes ved hjælp af Ampères Law. Vi får

Bl = μ₀NI

hvor B er den magnetiske fluxdensitet, l er solenoidens længde, μ₀ er den magnetiske konstant eller den magnetiske permeabilitet i et vakuum, N er antallet af omdrejninger i spolen, og jeg er strømmen gennem spolen.

Deler igennem l, vi får

B = μ₀(N / l) I

hvor N / l er drejer densitet eller antallet af omdrejninger pr. enhedslængde. Denne ligning gælder for solenoider uden magnetiske kerner eller i frit rum. Magnetkonstanten er 1.257 × 10^-6 H / m.

Det magnetisk permeabilitet af et materiale er dets evne til at understøtte dannelsen af ​​et magnetfelt. Nogle materialer er bedre end andre, så permeabiliteten er graden af ​​magnetisering, som et materiale oplever som svar på et magnetfelt. Den relative permeabilitet μ_r fortæller os, hvor meget dette øges med hensyn til fri plads eller vakuum.

μ = μ_r__μ₀

hvor μ er den magnetiske permeabilitet og μ_r er relativitet. Dette fortæller os, hvor meget magnetfeltet øges, hvis magnetventilen har en materiell kerne, der går gennem det. Hvis vi placerede et magnetisk materiale, f.eks. En jernstang, og magnetventilen er viklet omkring det, vil jernstangen koncentrere magnetfeltet og øge den magnetiske fluxdensitet B. For en magnetventil med en materialekerne får vi magnetoidformlen

B = μ (N / l) I

Beregn induktans af magnetoid

Et af de primære formål med solenoider i elektriske kredsløb er at hindre ændringer i elektriske kredsløb. Når en elektrisk strøm strømmer gennem en spole eller magnetventil, skaber den et magnetfelt, der vokser i styrke over tid. Dette skiftende magnetfelt inducerer en elektromotorisk kraft over spolen, der er imod strømmen. Dette fænomen kaldes elektromagnetisk induktion.

Induktansen, L, er forholdet mellem den inducerede spænding v, og ændringshastigheden i strømmen jeg.

L = −v (_d_I/ D_t) _^-1

Løsning for v dette bliver

v = −L (_d_I/ D_t) _

At udlede induktansen af ​​en solenoid

Faradays Law fortæller os styrken af ​​den inducerede EMF som respons på et magnetisk felt i skift

v = -Na (_d_B / _d_t)

hvor n er antallet af omdrejninger i spolen og EN er tværsnitsområdet for spolen. At differentiere solenoid ligningen med hensyn til tid, får vi

d_B /d_t = μ (N / l) (_ d_I / _d_t)

Ved at erstatte dette i Faradays Law får vi den inducerede EMF til en lang solenoid,

v = - (μN²A / l) (_ d_I / _d_t)

I stedet for dette v = −L (_d_I/ d_t) _ vi får

L = μN²A / l

Vi ser induktansen L afhænger af spiralens geometri - drejningstætheden og tværsnitsarealet - og den magnetiske permeabilitet for spolematerialet.