¿Qué es la fuerza magnetomotriz, la ley de Hopkinson?
En la segunda mitad del siglo XIX, el físico inglés John Hopkinson y su hermano Edward Hopkinson, desarrollando la teoría general de los circuitos magnéticos, derivaron una fórmula matemática llamada "fórmula de Hopkinson" o ley de Hopkinson, que es un análogo de la ley de Ohm (utilizada para calcular circuitos eléctricos).
Entonces, si la ley clásica de Ohm describe matemáticamente la relación entre la corriente y la fuerza electromotriz (EMF), la ley de Hopkinson expresa de manera similar la relación entre el flujo magnético y el llamado fuerza magnetomotriz (MDF).
Como resultado, resultó que La fuerza magnetomotriz es una cantidad física que caracteriza la capacidad de las corrientes eléctricas para crear flujos magnéticos. Y la ley de Hopkinson en este sentido se puede utilizar con éxito en los cálculos de circuitos magnéticos, ya que el MDF en los circuitos magnéticos es análogo al EMF en los circuitos eléctricos. Se considera que la fecha del descubrimiento de la ley de Hopkinson es 1886.
La magnitud de la fuerza magnetomotriz (MDF) se mide inicialmente en amperios o, si estamos hablando de una bobina con una corriente o un electroimán, entonces, para facilitar los cálculos, use su expresión en amperios-vuelta:
donde: Fm es la fuerza magnetomotriz en la bobina [amperio * vuelta], N es el número de vueltas en la bobina [vuelta], I es la cantidad de corriente en cada una de las vueltas de la bobina [amperio].
Si ingresa aquí el valor del flujo magnético, entonces la ley de Hopkinson para el circuito magnético tomará la forma:
donde: Fm es la fuerza magnetomotriz en la bobina [amperio * vuelta], F es el flujo magnético [weber] o [henry * amperio], Rm es la resistencia magnética del conductor de flujo magnético [amperio * vuelta / weber] o [ turno / enrique] .
La formulación textual de la ley de Hopkinson fue originalmente la siguiente: "en un circuito magnético no ramificado, el flujo magnético es directamente proporcional a la fuerza magnetomotriz e inversamente proporcional a la resistencia magnética total". Es decir, esta ley determina la relación entre fuerza magnetomotriz, reluctancia y flujo magnético en el circuito:
aquí: F es el flujo magnético [weber] o [henry * amperio], Fm es la fuerza magnetomotriz en la bobina [amperio * revolución], Rm es la resistencia magnética del conductor de flujo magnético [amperio * revolución / weber] o [ turno / enrique] .
Aquí es importante señalar que, de hecho, la fuerza magnetomotriz (MDF) tiene una diferencia fundamental con la fuerza electromotriz (EMF), que consiste en el hecho de que ninguna partícula se mueve directamente en el flujo magnético, mientras que la corriente que surge bajo la acción de el EMF toma el movimiento de partículas cargadas, por ejemplo, electrones en cables metálicos. Sin embargo, la idea de MDS ayuda a resolver los problemas de cálculo de circuitos magnéticos.
Considere, por ejemplo, un circuito magnético no ramificado que incluye un yugo de área transversal S, la misma en toda su longitud, y el material del yugo tiene una permeabilidad magnética mu.
Brecha en el yugo - material diferente, permeabilidad magnética que mu1. La bobina colocada en el yugo contiene N vueltas, una corriente i fluye a través de cada una de las vueltas de la bobina. Aplicamos el teorema de circulación del campo magnético a la línea central del yugo:
donde: H es la intensidad del campo magnético dentro del yugo, H1 es la intensidad del campo magnético dentro del espacio, l es la longitud de la línea central de la inducción del yugo (sin el espacio), l1 es la longitud del espacio.
Dado que el flujo magnético dentro del yugo y dentro del espacio tiene el mismo valor (debido a la continuidad de las líneas de inducción magnética), después de escribir Ф = BS y В = mu * H, escribiremos la intensidad del campo magnético con más detalle. , y luego sustituir esto en la fórmula anterior:
Es fácil ver que, como la EMF en la ley de Ohm para circuitos eléctricos, la MDS
aquí juega el papel de la fuerza electromotriz y la resistencia magnética
el papel de la resistencia (por analogía con la ley de Ohm clásica).