Аналогия между законом Ома и магнитными цепями - МДС, магнитное сопротивление, магнитный поток. Вывод соотношений

Магнитодвижущая сила(МДС)— физическая величина, характеризующая способность электрических токов создавать магнитные потоки.

МАГНИТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ- характеристика магнитной цепи; М. с. Rm равно отношению магнитодвижущей силы F, действующей в магн. цепи, к созданному в цепи магнитному потоку Ф. М. с. однородного участка магн. цепи

Магни́тный пото́к —физическая величина, равная плотности потока силовых линий, проходящих через бесконечно малую площадку dS.

Всякий электромагнит состоит из стального сердечника – магнитопровода и намотанной на него катушки с витками изолированной проволоки, по которой проходит электрический ток.

Совокупность нескольких участков: ферромагнитных (сталь) и неферромагнитных (воздух), по которым замыкаются линии магнитного потока, составляют магнитную цепь.

Закон Ома для магнитной цепи

Пусть имеется цилиндрическая катушка с числом витков w, по которым протекает ток i (рис. 1). Выделим трубку магнитного потока, охватывающую все витки катушки, и определим МДС вдоль ее контура

,

(1)

но в изотропной среде направление векторов B и H совпадает. Поэтому вектор H направлен по касательной к оси трубки и cosa =1. Отсюда

.

(2)

В тоже время, элементарный магнитный поток, проходящий через сечение перпендикулярное оси трубки, и напряженность магнитного поля равны

.

(3)

Подставим полученное выражение для напряженности в выражение (2) и с учетом того, что элементарный поток dФ вдоль трубки имеет постоянное значение, получим

.

(4)

Если распространить приведенные рассуждения на весь магнитный поток катушки, то при условии, что размеры сечений магнитных трубок существенно меньше их длины, из выражения (4) будем иметь:

,

(5)

где величина называется магнитным сопротивлением. В этом выражении m - абсолютная магнитная проницаемость среды; l- длина средней линии, т.е. линии проходящей через центр поперечного сечения магнитопровода s. Магнитное сопротивление измеряется в [Гн-1]

В выражении (5) магнитный поток Ф связан с МДС F и магнитным сопротивлением Rm аналогично тому, как связаны между собой электрический ток, ЭДС и сопротивление в выражении закона Ома. Однако сходство между этими законами чисто формальное, т.к. они существенно различаются между собой. Электрическое сопротивление может быть бесконечно большим и в этом случае возможно существование ЭДС без протекания электрического тока в цепи. Магнитное сопротивление всегда конечно и наличие МДС означает одновременное обязательное существование магнитного потока

Вопрос8