Magnetischer Widerstand
Die magnetische Reluktanz oder der magnetische Widerstand ist eine Messung, die bei der Analyse von Magnetkreisen verwendet wird. Er ist wie der Widerstand in einem elektrischen Kreis, aber anstatt magnetische Energie zu dissipieren, speichert er magnetische Energie. So wie ein elektrisches Feld bewirkt, dass ein elektrischer Strom dem Weg des geringsten Widerstandes folgt, so bewirkt ein magnetisches Feld, dass der magnetische Fluss dem Weg des geringsten magnetischen Widerstandes folgt. Es ist eine skalare, ausgedehnte Größe, wie der elektrische Widerstand.
Reluktanz wird üblicherweise durch ein geschweiftes Kapital R dargestellt.
Geschichte
Der Begriff wurde im Mai 1888 von Oliver Heaviside geprägt. Der Begriff "magnetischer Widerstand" wurde erstmals von James Joule erwähnt, und der Begriff "magnetomotorische Kraft" (MMF) wurde erstmals von Bosanquet genannt. Die Idee für ein Gesetz des magnetischenFlusses, ähnlich dem Ohm'schen Gesetz für geschlossene Stromkreise, wird H. Rowland zugeschrieben.
Definition
Die Gesamtreluktanz ist gleich dem Verhältnis der "magnetomotorischen Kraft" (MMF) in einem passiven Magnetkreis zum magnetischen Fluss in diesem Kreis. In einem Wechselstromfeld ist die Reluktanz das Verhältnis der Amplitudenwerte für einen sinusförmigen MMF und den magnetischen Fluss. (siehe Phaser)
Die Definition kann wie folgt ausgedrückt werden:
R = F Φ {\displaystyle {\mathcal {R}}={\frac {\mathcal {\mathcal {F}}}{\Phi }}} 
wo
R {\Anzeigestil {\mathcal {\mathcal {R}} 
("R") ist die Zurückhaltung bei den Amperewindungen pro Weber (eine Einheit, die den Wendungen pro Henry entspricht). "Windungen" bezieht sich auf die Windungszahl eines elektrischen Leiters, der einen Induktor enthält.
F {\Anzeigestil {\mathcal {F}}} 
("F") ist die magnetomotorische Kraft (MMF) in Amperewindungen
Φ ("Phi") ist der magnetische Fluss in Webern.
Es wird manchmal auch als Hopkinson'sches Gesetz bezeichnet und ist dem Ohmschen Gesetz analog, wobei Widerstand durch Reluktanz, Spannung durch MMF und Strom durch magnetischen Fluss ersetzt wird.
Der magnetische Fluss bildet immer eine geschlossene Schleife, wie durch die Maxwell-Gleichungen beschrieben, aber der Weg der Schleife hängt von der Reluktanz der umgebenden Materialien ab. Er konzentriert sich um den Weg der geringsten Reluktanz. Luft und Vakuum haben eine hohe Reluktanz. Leicht magnetisierbare Materialien wie Weicheisen haben eine geringe Reluktanz. Die Flusskonzentration in Materialien mit geringer Reluktanz bildet starke temporäre Pole und verursacht mechanische Kräfte, die dazu neigen, die Materialien in Regionen mit höherem Fluss zu bewegen, so dass sie immer eine Anziehungskraft (Zugkraft) darstellt.
Die Reluktanz eines gleichmäßigen Magnetkreises kann wie folgt berechnet werden:
R = l μ 0 μ r A {\displaystyle {\mathcal {\mathcal {R}}}={\frac {l}{\mu _{0}\mu _{r}A}}}} 
oder
R = l μ A {\displaystyle {\mathcal {\mathcal {R}}={\frac {l}{\mu A}}}} 
wo
l ist die Länge des Rundkurses in Metern
μ 0 {\displaystyle \mu _{0}} 
ist die Durchlässigkeit des freien Raumes, gleich 4 π × 10 - 7 {\displaystyle 4\pi \times 10^{-7}} 
henry per meter
μ r {\displaystyle \mu _{r}}
ist die relative magnetische Permeabilität des Materials (dimensionslos)
μ {\displaystyle \mu } 
ist die Durchlässigkeit des Materials ( μ = μ 0 μ r {\displaystyle \mu =\mu _{0}\mu _{r}}
)
A ist die Querschnittsfläche der Rennstrecke in Quadratmetern
Der Kehrwert der Abneigung wird Permeanz genannt.
P = 1 R {\Anzeigestil {\mathcal {P}}={\frac {1}{\mathcal {R}}}} 
Seine SI-abgeleitete Einheit ist der Henry (die gleiche wie die Einheit der Induktivität, obwohl die beiden Konzepte unterschiedlich sind).
Bewerbungen
- In den Kernen bestimmter Transformatoren können Luftspalte erzeugt werden, um die Auswirkungen der Sättigung zu verringern. Dies erhöht die Reluktanz des Magnetkreises und ermöglicht es ihm, mehr Energie vor der Kernsättigung zu speichern. Dieser Effekt wird auch im Sperrwandler genutzt.
- Die Variation der Reluktanz ist das Prinzip hinter dem Reluktanzmotor (oder dem variablen Reluktanzgenerator) und dem Alexanderson-Generator. Mit anderen Worten, die Reluktanzkräfte suchen den am stärksten ausgerichteten Magnetkreis und einen kleinen Luftspaltabstand.
- Multimedia-Lautsprecher werden in der Regel magnetisch abgeschirmt, um magnetische Interferenzen zu reduzieren, die sie bei Fernsehern und anderen Kathodenstrahlröhren verursachen. Der Lautsprechermagnet ist mit einem Material wie z.B. Weicheisen bedeckt, um das magnetische Streufeld zu minimieren.
Zurückhaltung kann auch angewandt werden:
- Reluktanzmotoren
- (Magnetische) Tonabnehmer mit variabler Reluktanz
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