Πώς να υπολογίσετε ένα ηλεκτρομαγνητικό σύστημα

Περιεχόμενο

• Μαγνητικό πεδίο μιας ηλεκτρομαγνητικής παραγώγου
• Υπολογίστε την επαγωγή του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου
• Παροχή της επαγωγής ενός ηλεκτρομαγνητικού συστήματος

Μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα είναι ένα πηνίο σύρματος που είναι ουσιαστικά μεγαλύτερο από τη διάμετρο που παράγει ένα μαγνητικό πεδίο όταν ένα ρεύμα περνά μέσα από αυτό. Στην πράξη, αυτό το πηνίο είναι τυλιγμένο γύρω από έναν μεταλλικό πυρήνα και η αντοχή του μαγνητικού πεδίου εξαρτάται από την πυκνότητα του πηνίου, το ρεύμα που διέρχεται από το πηνίο και τις μαγνητικές ιδιότητες του πυρήνα.

Αυτό δημιουργεί ένα ηλεκτρομαγνήτη έναν τύπο ηλεκτρομαγνήτη, ο σκοπός του οποίου είναι να παράγει ένα ελεγχόμενο μαγνητικό πεδίο. Το πεδίο αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διάφορους σκοπούς, ανάλογα με τη συσκευή, από το να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ενός μαγνητικού πεδίου ως ηλεκτρομαγνήτη, για να εμποδίσει τις τρέχουσες αλλαγές ως επαγωγέα ή για να μετατρέψει την ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στο μαγνητικό πεδίο στην κινητική ενέργεια ως ηλεκτρικό μοτέρ .

Μαγνητικό πεδίο μιας ηλεκτρομαγνητικής παραγώγου

Το μαγνητικό πεδίο μιας παραλλαγής σωληνοειδούς μπορεί να βρεθεί χρησιμοποιώντας Ampères Law. Παίρνουμε

Bl = μ₀NI

που σι είναι η πυκνότητα μαγνητικής ροής, μεγάλο είναι το μήκος του σωληνοειδούς, μ₀ είναι η μαγνητική σταθερά ή η μαγνητική διαπερατότητα σε κενό, Ν είναι ο αριθμός των στροφών στο πηνίο και Εγώ είναι το ρεύμα μέσω του πηνίου.

Διαίρεση σε όλη την μεγάλο, παίρνουμε

Β = μ₀(Ν / Ι) Ι

που N / l είναι το μετατρέπει την πυκνότητα ή τον αριθμό των στροφών ανά μονάδα μήκους. Αυτή η εξίσωση ισχύει για ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες χωρίς μαγνητικούς πυρήνες ή σε ελεύθερο χώρο. Η μαγνητική σταθερά είναι 1.257 × 10^-6 H / m.

ο μαγνητική διαπερατότητα ενός υλικού είναι η ικανότητά του να υποστηρίζει το σχηματισμό ενός μαγνητικού πεδίου. Μερικά υλικά είναι καλύτερα από άλλα, οπότε η διαπερατότητα είναι ο βαθμός μαγνήτισης που ένα υλικό βιώνει σε απόκριση σε ένα μαγνητικό πεδίο. Η σχετική διαπερατότητα μ_r μας λέει πόσο αυξάνεται αυτό σε σχέση με τον ελεύθερο χώρο ή το κενό.

μ = μ_r__μ₀

που μ είναι η μαγνητική διαπερατότητα και μ_r είναι η σχετικότητα. Αυτό μας λέει πόσο αυξάνεται το μαγνητικό πεδίο αν η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα έχει έναν πυρήνα υλικού που διέρχεται από αυτό. Εάν βάλουμε ένα μαγνητικό υλικό, π.χ. μια σιδερένια ράβδο και το σωληνοειδές περιτυλιγμένο γύρω του, η σιδερένια ράβδος θα συγκεντρώνει το μαγνητικό πεδίο και θα αυξάνει την πυκνότητα μαγνητικής ροής σι. Για μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα με πυρήνα υλικού, παίρνουμε τον ηλεκτρομαγνητικό τύπο

Β = μ (Ν / 1) Ι

Υπολογίστε την επαγωγή του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου

Ένας από τους πρωταρχικούς σκοπούς των σωληνοειδών σε ηλεκτρικά κυκλώματα είναι η παρεμπόδιση αλλαγών στα ηλεκτρικά κυκλώματα. Καθώς ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσω ενός πηνίου ή σωληνοειδούς, δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο που αναπτύσσεται σε ισχύ με την πάροδο του χρόνου. Αυτό το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο προκαλεί ηλεκτροκινητική δύναμη κατά μήκος του πηνίου που αντιτίθεται στην ροή ρεύματος. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως ηλεκτρομαγνητική επαγωγή.

Η επαγωγή, μεγάλο, είναι ο λόγος μεταξύ της επαγόμενης τάσης v, και το ρυθμό αλλαγής στο ρεύμα Εγώ.

μεγάλο = −v (_d_I/ d_t) _^-1

Επίλυση για v αυτό γίνεται

v = -L (_d_I/ d_t) _

Παροχή της επαγωγής ενός ηλεκτρομαγνητικού συστήματος

Faradays Law μας λέει τη δύναμη του επαγόμενου EMF σε απόκριση σε ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο

v = -NA (_d_B / _d_t)

όπου n είναι ο αριθμός των στροφών στο πηνίο και ΕΝΑ είναι η διατομή του πηνίου. Διαφοροποιώντας την εξίσωση των σωληνοειδών σε σχέση με το χρόνο, παίρνουμε

d_B /d_t = μ (Ν / 1) (_ d_I / _d_t)

Αντικαθιστώντας αυτό στον Νόμο Faradays, παίρνουμε το επαγόμενο EMF για ένα μακρύ σωληνοειδές,

v = - (μΝ²Α / Ι) (_ d_I / _d_t)

Αντικαθιστώντας αυτό σε v = -L (_d_I/ d_t) _ παίρνουμε

L = μN²A / l

Βλέπουμε την επαγωγή μεγάλο εξαρτάται από τη γεωμετρία του πηνίου - την πυκνότητα των στροφών και την περιοχή διατομής - και τη μαγνητική διαπερατότητα του υλικού του πηνίου.