В чем разница между магнитным полем H и полем B?

Википедия дает математическое объяснение . Могу ли я получить интуитивно понятный? Я хотел бы, например, понять ферритовый лист данных. У них обычно есть графики H против B, и определение проницаемости зависит от понимания отношений H и B.

Кроме того, мне интересно: я смог многое узнать об электрических полях, прежде чем я знал, что такое «поля». Я узнал о напряжении, законе Ома и т. Д., Который физик мог бы объяснить полем, но который инженер-электрик объясняет более простыми понятиями, такими как разница между двумя точками в цепи. Существует ли аналогичное, более простое объяснение полей H против B, которое более актуально для электротехника, а не для физика?

H - движущая сила в катушках, и это ампер-витки на метр, где часть метра - это длина магнитопровода. В трансформаторе легко определить эту длину, потому что 99% потока содержится в сердечнике. Катушка с воздушным сердечником сложна, как вы можете себе представить.

Я думаю, что B является побочным продуктом H, а B становится больше благодаря проницаемости ядра.

В электростатике E (напряженность электрического поля) является эквивалентом H (напряженность магнитного поля), и его несколько проще визуализировать. Единицами измерения являются вольт на метр, а также возникает другая величина, плотность электрического потока (D), умноженная на диэлектрическую проницаемость материала, в котором он существует:

и$\dfrac{B}{H} = \mu_0\mu_R$

$\dfrac{D}{E} = \epsilon_0\epsilon_R$

Что касается ферритовых спецификаций, важна кривая ЧД - она ​​говорит вам о проницаемости материала, и это напрямую связано с тем, какую индуктивность вы можете получить за один виток провода.

Это также покажет, сколько энергии может быть потеряно при обращении магнитного поля - это, конечно, всегда будет происходить при возбуждении переменным током - не все домены в феррите возвращаются, чтобы произвести среднее значение нулевого намагничивания, когда ток отключается и при обращении вспять В настоящее время оставшиеся домены должны быть нейтрализованы до того, как магнетизм ядра станет отрицательным - это требует небольшого количества энергии на большинстве ферритов и приводит к потере гистерезиса.

Другими важными графиками в ферритовом паспорте являются график зависимости проницаемости от частоты и проницаемости от температуры.

Исходя из личного опыта разработки нескольких трансформаторов, я нахожу их извилистыми в том, что я никогда не вспоминаю ничего, кроме основ, каждый раз, когда начинаю новый дизайн, и это раздражает - в этом ответе мне пришлось перепроверить все, кроме единицы H!

Короткая версия: B и H происходят от магнитов или тока.

Один (H) является прямым «ампер-витками», (нет: Энди прав: ампер-витки на метр), другой (B) в H раз больше проницаемости магнитной цепи. Для воздуха или вакуума это 1, поэтому B = H. Для железа B = проницаемость (большое количество) * H.

$\mu_0$

Для более сложного сценария, такого как двигатель, включающий железные полюсные наконечники, железные прутки в роторе и воздушные зазоры, каждая секция имеет свою собственную проницаемость, длину и площадь, поэтому, пока вы знаете ампер-витки, вычисляет магнитный поток в каждом площадь (например, воздушный зазор между полюсами и ротором) и, следовательно, крутящий момент, который можно ожидать от двигателя, становится сложным процессом учета.

Вы могли бы подумать, что увеличение проницаемости для увеличения магнитного потока для того же тока - это хорошо, и вы были бы правы до некоторой степени: отношение ЧД является нелинейным (выше определенного значения B проницаемость уменьшается (грубо, когда все магнитные домены уже выровнены) - это известно как насыщение магнитного сердечника - или одного компонента в магнитной цепи трансформатора или двигателя. Например, если один компонент насыщается раньше других, увеличьте его площадь поперечного сечения или измените его материал. В некоторых материалах кривая ЧД также имеет гистерезис, то есть материал намагничивается и сохраняет прежнее состояние: именно поэтому он может выступать в качестве компьютерного хранилища или аудиокассеты.

Проектирование магнитных цепей является таким же искусством, как и проектирование электрических цепей, и им слишком часто пренебрегают.

Вы не первые, кто озадачен традиционными объяснениями B & H, поскольку они применимы к практическим электромагнитным устройствам, таким как ферритовые катушки индуктивности. Я годами боролся со стандартными объяснениями природы B & H и их применения в таких устройствах. Мое спасение пришло из одной главы в значительной степени забытой книги, с которой я столкнулся в магазине подержанных книг около двадцати с лишним лет назад. Я считаю, что книга теперь доступна онлайн в формате PDF. Попробуйте Google Книги. Название книги - «Магнитная цепь» В. Карапетова, она была издана около 1911 года - да, более 110 лет назад! Тем не менее, магнитные принципы были хорошо понятны в то время, и терминология практически не изменилась за прошедшие десятилетия.

Если вы внимательно прочитаете главу 1, вы будете наделены практическим пониманием магнитного поля и всех его прекрасных характеристик и его загадочной терминологии, которая до сих пор широко используется сегодня (например, сила магнитного поля, проницаемость, нежелание, поток против плотности потока и т. д.) Остальные главы также интересны, но не так хорошо представлены, как глава 1, которую я почитаю как сверкающую жемчужину инженерной экспозиции.

Это также поможет вашему пониманию, если вы создадите несколько простых катушек с воздушным сердечником для экспериментов, чтобы помочь усвоению основных понятий. Используйте функциональный генератор для управления катушками и меньшую катушку для измерения магнитного поля и отображения его на осциллографе. Приводимые катушки должны быть диаметром около 6-12 дюймов, а сенсорная катушка диаметром около 1/2 дюйма. Частота 1000 Гц является адекватной. Если вы действительно амбициозны, вы должны построить тороидальную катушку, которую автор использует в качестве своей главной средство объяснения.

В заключение я приведу стандартное объяснение B & H: самая простая электрическая схема - это батарея с параллельно подключенным резистором. Закон Ома можно узнать исключительно из этого простого расположения трех элементов - источника напряжения, сопротивления и провода - вместе с вольтметром и амперметром. B & H можно аналогичным образом извлечь из простейшей магнитной цепи. Это провод с током (переменного или постоянного тока), протекающим через него.

Магнитное поле, создаваемое током, окружает проволоку с цилиндрическим образованием линий потока. «М» - магнитодвижущая сила, аналогичная напряжению батареи в примере закона Ома. «B» - это сила результирующего поля магнитного потока, образованного вокруг провода этой магнитомоторной силой M, и аналогично электрическому току «I» в примере закона Ома. «Резистор» - это проницаемость воздуха, окружающего провод. Окружающий воздух образует вокруг коллектора «коллективный» или «распределенный» магнитный резистор. Этот «магнитный резистор» определяет отношение произведенного потока «B» для данной движущей силы (то есть магнитодвижущей силы) «M», которая, в свою очередь, пропорциональна величине тока, протекающего через провод, очень похож на закон Ома. К сожалению, мы не можем приобретать «магнитные резисторы» в любых ценностях, которые нам нравятся. Также нет «Магнитного силового измерителя силы», эквивалентного нашему удобному вольтметру, доступного от Digikey. Если вам повезло иметь «измеритель потока», вы можете измерить значение «B» линий потока, окружающих провод. Итак, представьте, как бы вы расшифровали Закон Ома из простой цепи резистор батареи, которую я описал выше, если бы вам пришлось работать только с амперметром и не знать значение резистора или напряжение батареи. Это было бы довольно загадочным интеллектуальным упражнением! Это величайшее практическое бремя, которое нужно преодолеть при изучении магнитных цепей - у нас просто нет базовых инструментов магнитного измерения, как у нас для электричества. мы не можем приобретать «магнитные резисторы» в любых ценностях, которые нам нравятся. Также нет «Магнитного силового измерителя силы», эквивалентного нашему удобному вольтметру, доступного от Digikey. Если вам повезло иметь «измеритель потока», вы можете измерить значение «B» линий потока, окружающих провод. Итак, представьте, как бы вы расшифровали Закон Ома из простой цепи резистор батареи, которую я описал выше, если бы вам пришлось работать только с амперметром и не знать значение резистора или напряжение батареи. Это было бы довольно загадочным интеллектуальным упражнением! Это величайшее практическое бремя, которое нужно преодолеть при изучении магнитных цепей - у нас просто нет базовых инструментов магнитного измерения, как у нас для электричества. мы не можем приобретать «магнитные резисторы» в любых ценностях, которые нам нравятся. Также нет «Магнитного силового измерителя силы», эквивалентного нашему удобному вольтметру, доступного от Digikey. Если вам повезло иметь «измеритель потока», вы можете измерить значение «B» линий потока, окружающих провод. Итак, представьте, как бы вы расшифровали Закон Ома из простой цепи резистор батареи, которую я описал выше, если бы вам пришлось работать только с амперметром и не знать значение резистора или напряжение батареи. Это было бы довольно загадочным интеллектуальным упражнением! Это величайшее практическое бремя, которое нужно преодолеть при изучении магнитных цепей - у нас просто нет базовых инструментов магнитного измерения, как у нас для электричества. в любой ценности, которая соответствует нашей фантазии. Также нет «Магнитного силового измерителя силы», эквивалентного нашему удобному вольтметру, доступного от Digikey. Если вам повезло иметь «измеритель потока», вы можете измерить значение «B» линий потока, окружающих провод. Итак, представьте, как бы вы расшифровали Закон Ома из простой цепи резистор батареи, которую я описал выше, если бы вам пришлось работать только с амперметром и не знать значение резистора или напряжение батареи. Это было бы довольно загадочным интеллектуальным упражнением! Это величайшее практическое бремя, которое нужно преодолеть при изучении магнитных цепей - у нас просто нет таких базовых инструментов магнитного измерения, как у нас для электричества. в любой ценности, которая соответствует нашей фантазии. Также нет «Магнитного силового измерителя силы», эквивалентного нашему удобному вольтметру, доступного от Digikey. Если вам повезло иметь «измеритель потока», вы можете измерить значение «B» линий потока, окружающих провод. Итак, представьте, как бы вы расшифровали Закон Ома из простой цепи резистор батареи, которую я описал выше, если бы вам пришлось работать только с амперметром и не знать значение резистора или напряжение батареи. Это было бы довольно загадочным интеллектуальным упражнением! Это величайшее практическое бремя, которое нужно преодолеть при изучении магнитных цепей - у нас просто нет таких базовых инструментов магнитного измерения, как у нас для электричества. эквивалент нашего удобного вольтметра, доступного от Digikey. Если вам повезло иметь «измеритель потока», вы можете измерить значение «B» линий потока, окружающих провод. Итак, представьте, как бы вы расшифровали закон Ома из простой цепи резистор батареи, которую я описал выше, если бы вам пришлось работать только с амперметром и не знать значение резистора или напряжение батареи. Это было бы довольно загадочным интеллектуальным упражнением! Это величайшее практическое бремя, которое нужно преодолеть при изучении магнитных цепей - у нас просто нет таких базовых инструментов магнитного измерения, как у нас для электричества. эквивалент нашего удобного вольтметра, доступного от Digikey. Если вам повезло иметь «измеритель потока», вы можете измерить значение «B» линий потока, окружающих провод. Итак, представьте, как бы вы расшифровали закон Ома из простой цепи резистор батареи, которую я описал выше, если бы вам пришлось работать только с амперметром и не знать значение резистора или напряжение батареи. Это было бы довольно загадочным интеллектуальным упражнением! Это величайшее практическое бремя, которое нужно преодолеть при изучении магнитных цепей - у нас просто нет таких базовых инструментов магнитного измерения, как у нас для электричества. представьте себе, как бы вы расшифровали Закон Ома из простой цепи резистор батареи, которую я описал выше, если бы вам пришлось работать только с амперметром и не знать значение резистора или напряжение батареи. Это было бы довольно загадочным интеллектуальным упражнением! Это величайшее практическое бремя, которое нужно преодолеть при изучении магнитных цепей - у нас просто нет таких базовых инструментов магнитного измерения, как у нас для электричества. представьте себе, как бы вы расшифровали Закон Ома из простой цепи резистор батареи, которую я описал выше, если бы вам пришлось работать только с амперметром и не знать значение резистора или напряжение батареи. Это было бы довольно загадочным интеллектуальным упражнением! Это величайшее практическое бремя, которое нужно преодолеть при изучении магнитных цепей - у нас просто нет таких базовых инструментов магнитного измерения, как у нас для электричества.

Аааа, но никто не может изложить это так же, как старый добрый Карапетофф - кем бы он ни был и где бы он ни отдыхал сейчас!

$B = \mu_c\times H$

$\mu_c$

H - напряженность магнитного поля и является абсолютной величиной.

На мой взгляд, H - это магнитное поле, вызванное током в катушке. Предполагается, что ферромагнитный сердечник не вставлен. При вставке ферромагнитного сердечника магнитное поле в сердечнике становится сильнее, и поэтому возникла необходимость описать это суммарное магнитное поле, обозначив его буквой B. Поскольку необходимо было различать их, H называли напряженностью поля, а B называли плотность потока.

Я думаю, что H - это абсолютная величина, которая не изменяется в зависимости от материала и остается постоянной для одной и той же производной силы (например, проволока или магнит, несущий ток). Но значение B зависит от материала. Значение B зависит от того, сколько магнитного поле линий, любой материал позволяет проходить через него. Поэтому mu_0 - это коэффициент преобразования, который связывает общее приложенное магнитное поле H (которое является абсолютным) с линиями поля, которые любой материал пропускает через них (который варьируется от материала к материалу).