Apa perbedaan antara medan magnet H dan medan B?

Wikipedia memberikan penjelasan matematis . Bisakah saya mendapatkan yang intuitif? Saya ingin, misalnya, memahami lembar data ferit. Ini biasanya memiliki grafik H vs B, dan definisi permeabilitas tergantung pada pemahaman hubungan H dan B.

Juga, saya bertanya-tanya: Saya bisa belajar banyak tentang medan listrik sebelum saya tahu apa itu "ladang". Saya belajar tentang voltase dan hukum Ohm dan seterusnya, yang dapat dijelaskan oleh seorang fisikawan dengan sebuah medan, tetapi yang dijelaskan insinyur listrik dengan konsep yang lebih sederhana, seperti perbedaan antara dua titik dalam suatu rangkaian. Apakah ada penjelasan yang serupa dan lebih sederhana dari bidang H vs B yang lebih relevan dengan insinyur listrik, dan lebih sedikit untuk fisikawan?

H adalah kekuatan pendorong dalam gulungan dan adalah belokan ampere per meter di mana bagian meter adalah panjang dari rangkaian magnetik. Dalam sebuah transformator mudah untuk menentukan panjang ini karena 99% dari fluks terkandung dalam inti. Koil dengan inti udara sulit seperti yang Anda bayangkan.

Saya menganggap B sebagai produk sampingan dari H dan B yang dibuat lebih besar oleh permeabilitas inti.

Dalam elektrostatik, E (kekuatan medan listrik) adalah setara dengan H (kekuatan medan magnet) dan agak lebih mudah untuk divisualisasikan. Unit-unitnya adalah volt per meter dan juga memunculkan kuantitas lain, densitas fluks listrik (D) ketika dikalikan dengan permitivitas material di mana ia ada: -

dan$\dfrac{B}{H} = \mu_0\mu_R$

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

Mengenai lembar data ferit, kurva BH adalah yang penting - kurva ini memberi tahu Anda permeabilitas material dan ini secara langsung berkaitan dengan berapa banyak induktansi yang bisa Anda dapatkan untuk satu putaran kawat.

Ini juga akan menunjukkan berapa banyak energi yang bisa hilang ketika membalikkan medan magnet - ini tentu saja akan selalu terjadi ketika digerakkan ac - tidak semua domain dalam pengembalian ferit menghasilkan rata-rata nol magnet ketika arus dilepas dan ketika membalikkan saat ini domain yang tersisa perlu dinetralkan sebelum magnet inti menjadi negatif - ini membutuhkan sejumlah kecil energi pada sebagian besar ferrites dan menimbulkan istilah histeresis loss.

Grafik penting lainnya dalam lembar data ferit adalah grafik permeabilitas versus frekuensi dan permeabilitas versus suhu.

Dari pengalaman pribadi telah merancang beberapa transformer, saya menemukan mereka berliku dalam bahwa saya sepertinya tidak pernah mengingat apa pun selain dasar-dasar setiap kali saya memulai desain baru dan ini menjengkelkan - dalam jawaban ini saya harus memeriksa ulang semuanya kecuali unit H!

Versi singkat: B dan H berasal dari magnet atau arus.

Satu (H) lurus "belokan ampere", (tidak: Andy benar: belokan ampere per meter) yang lain (B) adalah H kali permeabilitas sirkuit magnetik. Untuk udara atau ruang hampa, ini adalah 1 jadi B = H. Untuk zat besi, B = permeabilitas (jumlah besar) * H.

$\mu_0$

Untuk skenario yang lebih kompleks seperti motor, yang melibatkan potongan tiang besi, batang besi di rotor, dan celah udara, setiap bagian memiliki permeabilitas, panjang, dan area masing-masing, jadi sementara Anda tahu belokan-ampere, mencari tahu fluks magnet di setiap area (celah udara antara kutub dan rotor misalnya) dan dengan demikian torsi yang dapat Anda harapkan dari motor menjadi proses penghitungan yang kompleks.

Anda mungkin berpikir meningkatkan permeabilitas untuk meningkatkan fluks magnet untuk arus yang sama adalah hal yang baik - dan Anda akan sampai pada suatu titik: hubungan BH adalah non-linear (di atas B tertentu, permeabilitas berkurang (secara kasar, ketika semua domain magnetik sudah disejajarkan) - ini dikenal sebagai saturasi dari inti magnetik - atau satu komponen dalam sirkuit magnetik transformator atau motor.Sebagai contoh, jika satu komponen jenuh sebelum yang lain, menambah luas penampang melintang atau mengubah nya Dalam beberapa bahan, kurva BH juga memiliki histeresis, yaitu material menjadi magnetis dan menyimpan keadaan sebelumnya: inilah mengapa dapat bertindak sebagai penyimpanan komputer atau rekaman audio.

Merancang sirkuit magnetik sama seperti merancang sirkuit listrik, dan terlalu sering diabaikan.

Anda bukan orang pertama yang dibingungkan oleh penjelasan konvensional B & H sebagaimana diterapkan pada perangkat elektromagnetik praktis seperti inti induktor ferit. Saya berjuang selama bertahun-tahun dengan penjelasan standar tentang sifat B & H dan penerapannya dalam perangkat tersebut. Keselamatan saya berasal dari satu bab dalam buku yang sebagian besar saya lupakan di toko buku bekas sekitar dua puluh tahun yang lalu. Saya percaya buku itu sekarang tersedia secara online dalam format pdf. Coba Google Buku. Nama buku itu adalah "Sirkuit Magnetik" oleh V. Karapetoff dan diterbitkan sekitar tahun 1911 - ya, 110+ tahun yang lalu! Meskipun demikian, prinsip-prinsip magnetik dipahami dengan baik pada saat itu dan terminologinya pada dasarnya tidak berubah dalam dekade-dekade berikutnya.

Jika Anda membaca Bab 1 dengan sangat hati-hati, Anda akan diberkati dengan pemahaman yang sangat praktis tentang medan magnet dan semua karakteristiknya yang indah dan terminologi misteriusnya yang masih umum digunakan saat ini (mis. Gaya magnetomotive, permeance, keengganan, fluks vs kerapatan fluks , dll. Bab-bab selanjutnya juga menarik, tetapi tidak sebaik disajikan pada Bab 1, yang saya hormati sebagai permata gemerlap dari eksposisi teknik.

Ini juga akan membantu pemahaman Anda jika Anda membuat beberapa gulungan inti udara sederhana untuk bereksperimen sebagai bantuan untuk pencernaan konsep-konsep dasar. Gunakan generator fungsi untuk menggerakkan kumparan dan kumparan yang lebih kecil untuk merasakan medan magnet dan menampilkannya pada osiloskop. Kumparan yang digerakkan harus berdiameter sekitar 6-12 inci dan kumparan indera berdiameter 1/2 ". Frekuensi 1000 Hz cukup. Jika Anda benar-benar ambisius, Anda harus membuat kumparan toroidal yang penulis gunakan sebagai induknya. wahana penjelasan.

Saya akan mengakhiri dengan memberikan penjelasan standar saya tentang B & H: Sirkuit listrik yang paling sederhana adalah baterai dengan resistor yang terhubung paralel. Hukum Ohm dapat dipelajari hanya dari pengaturan sederhana dari tiga elemen ini - sumber tegangan, resistansi dan kawat - bersama dengan voltmeter dan ammeter. B & H dapat dipelajari secara analog dari sirkuit magnetik yang paling sederhana. Ini adalah kabel dengan arus (AC atau DC) yang mengalir melewatinya.

Medan magnet yang dihasilkan oleh arus melingkari kawat dengan formasi silindris garis fluks. "M" adalah gaya magnetomotive yang dianalogikan dengan tegangan baterai pada contoh Hukum Ohm. "B" adalah kekuatan medan fluks magnetik yang dihasilkan yang dibentuk di sekitar kawat oleh gaya magnetomotive M, dan analog dengan arus listrik "I" dalam contoh Hukum Ohm. "Resistor" adalah permeabilitas udara yang mengelilingi kawat. Udara di sekitarnya membentuk resistor magnetik "kolektif" atau "terdistribusi" di sekitar kawat. Ini "resistor magnetik" menentukan rasio fluks yang dihasilkan "B" untuk kekuatan pendorong yang diberikan (yaitu gaya magnetomotive) "M", yang pada gilirannya sebanding dengan nilai arus yang mengalir melalui kawat, sangat mirip dengan Hukum Ohm. Sayangnya, kami tidak dapat membeli "resistor magnetik" dalam nilai apa pun yang sesuai dengan keinginan kami. Juga tidak ada "Magnetomotive Force Meter" yang setara dengan voltmeter berguna kami yang tersedia dari Digikey. Jika Anda cukup beruntung memiliki "meteran fluks", Anda bisa mengukur nilai "B" dari garis fluks yang mengelilingi kawat. Jadi, bayangkan bagaimana Anda akan menguraikan Hukum Ohm dari rangkaian baterai-resistor sederhana yang saya jelaskan di atas, jika semua yang harus Anda kerjakan adalah ammeter dan tidak tahu nilai resistor atau tegangan baterai. Ini akan menjadi latihan intelektual yang membingungkan! Ini adalah beban praktis terbesar yang harus diatasi ketika mempelajari sirkuit magnetik - kita tidak punya alat pengukuran magnetik dasar seperti yang kita miliki untuk listrik. kita tidak dapat membeli "resistor magnetik" dalam nilai apa pun yang sesuai dengan keinginan kita. Juga tidak ada "Magnetomotive Force Meter" yang setara dengan voltmeter berguna kami yang tersedia dari Digikey. Jika Anda cukup beruntung memiliki "meteran fluks", Anda bisa mengukur nilai "B" dari garis fluks yang mengelilingi kawat. Jadi, bayangkan bagaimana Anda akan menguraikan Hukum Ohm dari rangkaian baterai-resistor sederhana yang saya jelaskan di atas, jika semua yang harus Anda kerjakan adalah ammeter dan tidak tahu nilai resistor atau tegangan baterai. Ini akan menjadi latihan intelektual yang membingungkan! Ini adalah beban praktis terbesar yang harus diatasi ketika mempelajari sirkuit magnetik - kita tidak punya alat pengukuran magnetik dasar seperti yang kita miliki untuk listrik. kita tidak dapat membeli "resistor magnetik" dalam nilai apa pun yang sesuai dengan keinginan kita. Juga tidak ada "Magnetomotive Force Meter" yang setara dengan voltmeter berguna kami yang tersedia dari Digikey. Jika Anda cukup beruntung memiliki "meteran fluks", Anda bisa mengukur nilai "B" dari garis fluks yang mengelilingi kawat. Jadi, bayangkan bagaimana Anda akan menguraikan Hukum Ohm dari rangkaian baterai-resistor sederhana yang saya jelaskan di atas, jika semua yang harus Anda kerjakan adalah ammeter dan tidak tahu nilai resistor atau tegangan baterai. Ini akan menjadi latihan intelektual yang membingungkan! Ini adalah beban praktis terbesar yang harus diatasi ketika mempelajari sirkuit magnetik - kita tidak punya alat pengukuran magnetik dasar seperti yang kita miliki untuk listrik. dalam nilai apa pun yang sesuai dengan keinginan kita. Juga tidak ada "Magnetomotive Force Meter" yang setara dengan voltmeter berguna kami yang tersedia dari Digikey. Jika Anda cukup beruntung memiliki "meteran fluks", Anda bisa mengukur nilai "B" dari garis fluks yang mengelilingi kawat. Jadi, bayangkan bagaimana Anda akan menguraikan Hukum Ohm dari rangkaian baterai-resistor sederhana yang saya jelaskan di atas, jika semua yang harus Anda kerjakan adalah ammeter dan tidak tahu nilai resistor atau tegangan baterai. Ini akan menjadi latihan intelektual yang membingungkan! Ini adalah beban praktis terbesar yang harus diatasi ketika mempelajari sirkuit magnetik - kita tidak punya alat pengukuran magnetik dasar seperti yang kita miliki untuk listrik. dalam nilai apa pun yang sesuai dengan keinginan kita. Juga tidak ada "Magnetomotive Force Meter" yang setara dengan voltmeter berguna kami yang tersedia dari Digikey. Jika Anda cukup beruntung memiliki "meteran fluks", Anda bisa mengukur nilai "B" dari garis fluks yang mengelilingi kawat. Jadi, bayangkan bagaimana Anda akan menguraikan Hukum Ohm dari rangkaian baterai-resistor sederhana yang saya jelaskan di atas, jika semua yang harus Anda kerjakan adalah ammeter dan tidak tahu nilai resistor atau tegangan baterai. Ini akan menjadi latihan intelektual yang membingungkan! Ini adalah beban praktis terbesar yang harus diatasi ketika mempelajari sirkuit magnetik - kita tidak punya alat pengukuran magnetik dasar seperti yang kita miliki untuk listrik. setara dengan voltmeter berguna kami yang tersedia dari Digikey. Jika Anda cukup beruntung memiliki "meteran fluks", Anda bisa mengukur nilai "B" dari garis fluks yang mengelilingi kawat. Jadi, bayangkan bagaimana Anda akan menguraikan Hukum Ohm dari rangkaian baterai-resistor sederhana yang saya jelaskan di atas, jika semua yang harus Anda kerjakan adalah ammeter dan tidak tahu nilai resistor atau tegangan baterai. Ini akan menjadi latihan intelektual yang membingungkan! Ini adalah beban praktis terbesar yang harus diatasi ketika mempelajari sirkuit magnetik - kita tidak punya alat pengukuran magnetik dasar seperti yang kita miliki untuk listrik. setara dengan voltmeter berguna kami yang tersedia dari Digikey. Jika Anda cukup beruntung memiliki "meteran fluks", Anda bisa mengukur nilai "B" dari garis fluks yang mengelilingi kawat. Jadi, bayangkan bagaimana Anda akan menguraikan Hukum Ohm dari rangkaian baterai-resistor sederhana yang saya jelaskan di atas, jika semua yang harus Anda kerjakan adalah ammeter dan tidak tahu nilai resistor atau tegangan baterai. Ini akan menjadi latihan intelektual yang membingungkan! Ini adalah beban praktis terbesar yang harus diatasi ketika mempelajari sirkuit magnetik - kita tidak punya alat pengukuran magnetik dasar seperti yang kita miliki untuk listrik. bayangkan bagaimana Anda akan menguraikan Hukum Ohm dari rangkaian baterai-resistor sederhana yang saya jelaskan di atas, jika semua Anda harus bekerja dengan adalah ammeter dan tidak tahu nilai resistor atau tegangan baterai. Ini akan menjadi latihan intelektual yang membingungkan! Ini adalah beban praktis terbesar yang harus diatasi ketika mempelajari sirkuit magnetik - kita tidak punya alat pengukuran magnetik dasar seperti yang kita miliki untuk listrik. bayangkan bagaimana Anda akan menguraikan Hukum Ohm dari rangkaian baterai-resistor sederhana yang saya jelaskan di atas, jika semua yang harus Anda kerjakan adalah ammeter dan tidak tahu nilai resistor atau tegangan baterai. Ini akan menjadi latihan intelektual yang membingungkan! Ini adalah beban praktis terbesar yang harus diatasi ketika mempelajari sirkuit magnetik - kita tidak punya alat pengukuran magnetik dasar seperti yang kita miliki untuk listrik.

Ahhhh, tapi tidak ada yang bisa menggambarkannya persis seperti Karapetoff tua yang baik - siapa pun dia dan di mana pun dia sekarang beristirahat!

$B = \mu_c\times H$

$\mu_c$

H adalah kekuatan medan magnet dan merupakan jumlah absolut.

Seperti yang saya lihat, H adalah medan magnet yang disebabkan oleh arus dalam koil. Ini mengasumsikan tidak ada inti feromagnetik yang dimasukkan. Jika memasukkan inti feromagnetik, medan magnet semakin kuat di dalam inti dan dengan demikian ada kebutuhan untuk menggambarkan medan magnet bersih itu, yang menandakannya oleh B. Karena ada kebutuhan untuk membedakannya, H disebut intensitas medan dan B disebut intensitas medan. kepadatan fluks.

Saya pikir, H adalah jumlah absolut yang tidak bervariasi dengan bahan dan tetap konstan untuk gaya turunan yang sama (mis. Kawat pembawa arus atau magnet). Tetapi nilai B tergantung pada bahan. Nilai B tergantung pada seberapa banyak magnet bidang garis, materi apa pun memungkinkan melewatinya. Oleh karena itu mu_0 adalah faktor konversi yang menghubungkan total medan magnet terapan H (yang absolut) dengan bidang garis yang memungkinkan bahan melaluinya (yang bervariasi dari bahan ke bahan).