Što je magnetomotorna sila, Hopkinsonov zakon
U drugoj polovici 19. stoljeća engleski fizičar John Hopkinson i njegov brat Edward Hopkinson, razvijajući opću teoriju magnetskih krugova, izveli su matematičku formulu nazvanu "Hopkinsonova formula" ili Hopkinsonov zakon, koji je analog Ohmovog zakona (koristi se za proračun električnih krugova).
Dakle, ako Ohmov klasični zakon matematički opisuje odnos između struje i elektromotorne sile (EMS), Hopkinsonov zakon na sličan način izražava odnos između magnetskog toka i tzv. magnetomotorna sila (MDF).
Kao rezultat toga, pokazalo se da magnetomotorna sila je fizikalna veličina koja karakterizira sposobnost električne struje da stvara magnetske tokove. A Hopkinsonov zakon u tom smislu može se uspješno koristiti u izračunima magnetskih krugova, budući da je MDF u magnetskim krugovima analogan EMF-u u električnim krugovima. Datumom otkrića Hopkinsonovog zakona smatra se 1886. godina.
Veličina magnetomotorne sile (MDF) u početku se mjeri u amperima ili, ako govorimo o zavojnici sa strujom ili elektromagnetu, tada za praktičnost izračuna upotrijebite njen izraz u amper-turnima:
gdje je: Fm magnetomotorna sila u zavojnici [amper * zavoj], N je broj zavoja u zavojnici [zavoj], I je količina struje u svakom od zavoja zavojnice [amper].
Ako ovdje unesete vrijednost magnetskog toka, tada će Hopkinsonov zakon za magnetski krug imati oblik:
gdje je: Fm magnetomotorna sila u zavojnici [amper * turn], F je magnetski tok [weber] ili [henry * amper], Rm je magnetski otpor vodiča magnetskog toka [amper * turn / weber] ili [ okrenuti / henry] .
Tekstualna formulacija Hopkinsonovog zakona izvorno je bila sljedeća: "u nerazgranatom magnetskom krugu, magnetski je tok izravno proporcionalan magnetomotornoj sili i obrnuto proporcionalan ukupnom magnetskom otporu." Odnosno, ovaj zakon određuje odnos između magnetomotorne sile, otpora i magnetskog toka u krugu:
ovdje: F je magnetski tok [weber] ili [henry * amper], Fm je magnetomotorna sila u zavojnici [amper * revolucija], Rm je magnetski otpor vodiča magnetskog toka [amper * revolucija / weber] ili [ okrenuti / henry] .
Ovdje je važno napomenuti da zapravo magnetomotorna sila (MDS) ima temeljnu razliku od elektromotorne sile (EMS), koja se sastoji u činjenici da se niti jedna čestica ne kreće izravno u magnetskom toku, dok struja koja nastaje pod djelovanjem EMF preuzima kretanje nabijenih čestica, na primjer elektrona u metalnim žicama. Međutim, ideja MDS-a pomaže u rješavanju problema izračuna magnetskih krugova.
Razmotrimo, na primjer, nerazgranati magnetski krug koji uključuje jaram površine poprečnog presjeka S, koji je jednak cijelom svojom duljinom, a materijal jarma ima magnetsku permeabilnost mu.
Razmak u jarmu - različit materijal, magnetska permeabilnost koji mu1. Zavojnica postavljena na jaram ima N zavoja, kroz svaki od zavoja zavojnice teče struja i. Primjenjujemo teorem o cirkulaciji magnetskog polja na središnju liniju jarma:
gdje je: H jakost magnetskog polja unutar jarma, H1 je jakost magnetskog polja unutar raspora, l je duljina središnje crte indukcije jarma (bez raspora), l1 je duljina raspora.
Budući da magnetski tok unutar jarma i unutar raspora ima istu vrijednost (zbog kontinuiteta linija magnetske indukcije), nakon što napišemo F = BS i V = mu * H, detaljnije ćemo napisati jakost magnetskog polja , i nakon što ovo zamijenite u gornju formulu:
Lako je vidjeti da, poput EMF-a u Ohmovom zakonu za električne krugove, MDS
ovdje igra ulogu elektromotorna sila i magnetski otpor
uloga otpora (analogijom s klasičnim Ohmovim zakonom).