什么是磁动势,霍普金森定律

19 世纪下半叶,英国物理学家约翰·霍普金森和他的兄弟爱德华·霍普金森发展了磁路的一般理论,推导出了一个数学公式,称为“霍普金森公式”或霍普金森定律,它类似于欧姆定律(用于计算电路)。

因此,如果欧姆经典定律在数学上描述了电流和电动势 (EMF) 之间的关系,那么霍普金森定律类似地表达了磁通量与所谓的磁通量之间的关系。 磁动势 (MDF).

电磁继电器的磁路

结果,原来 磁动势是表征电流产生磁通量能力的物理量。 而这方面的霍普金森定律可以成功地用于磁路的计算,因为磁路中的 MDF 类似于电路中的 EMF。霍普金森定律的发现日期被认为是 1886 年。

磁动势 (MDF) 的大小最初以安培为单位测量,或者,如果我们谈论的是带电流的线圈或电磁铁,那么为了计算方便,请使用其以安匝为单位的表达式:

磁动势 (MDF)

其中:Fm 是线圈中的磁动势 [安培 * 匝],N 是线圈的匝数 [匝],I 是线圈每匝中的电流量 [安培]。

如果您在此处输入磁通量值,则磁路的霍普金森定律将采用以下形式:

磁路的霍普金森定律

其中:Fm为线圈中的磁动势[安培*匝],F为磁通量[韦伯]或[亨利*安培],Rm为磁通导体的磁阻[安培*匝/韦伯]或[转/亨利]。

霍普金森定律的文字表述原来是这样的:“在无支路的磁路中,磁通量与磁动势成正比,与总磁阻成反比”。即这个定律决定了电路中磁动势、磁阻和磁通量之间的关系:

磁路的霍普金森定律

此处:F为磁通量[韦伯]或[亨利*安培],Fm为线圈中的磁动势[安培*转],Rm为磁通导体的磁阻[安培*转/韦伯]或[转/亨利]。

这里需要注意的是,实际上磁动势(MDF)与电动势(EMF)有一个根本的区别,在于没有粒子直接在磁通量中移动,而电流是在磁通量的作用下产生的EMF 采用带电粒子的运动,例如金属线中的电子。不过,MDS的思路有助于解决磁路计算的问题。

例如,考虑一个无分支磁路,它包括一个横截面积为 S 的磁轭,在整个长度上相同,磁轭的材料具有磁导率 mu。

无支路磁路

轭中的间隙 - 不同的材料, 磁导率 哪个mu1。放置在磁轭上的线圈包含 N 匝,电流 i 流过线圈的每一匝。我们将磁场循环定理应用于磁轭的中心线:

磁场环流定理

其中:H为磁轭内磁场强度,H1为间隙内磁场强度,l为磁轭感应中心线长度(无间隙),l1为间隙长度。

由于磁轭内部和间隙内部的磁通量具有相同的值(由于磁感应线的连续性),所以在写出 Ф = BS 和 В = mu * H 后,我们将更详细地写下磁场强度,并将其代入上述公式后:

磁场强度

 

磁通量

很容易看出,就像电路欧姆定律中的 EMF 一样,MDS

线圈中的磁动势

这里起着电动势和磁阻的作用

导体对磁通量的磁阻

阻力的作用(以此类推 与经典欧姆定律).

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