Welche physikalische Bedeutung hat die Einheit Ampere / Meter in der Magnetik?

Es fällt mir schwer zu verstehen, was dieses Gerät misst. Ich verstehe Ampere und ich verstehe Meter und ich verstehe pro , aber da Ampere ein Maß für den Strom ist, habe ich Schwierigkeiten zu verstehen, wie dies mit Magneten zusammenhängt. Ich verstehe, dass ein Strom mit einem Magnetfeld verbunden ist. Was ich nicht verstehe, ist, wie diese alle zusammenpassen, um Ampere / Meter zu machen .

Was ist ein Ampere / Meter und was misst es? Wie kann ich etwas konstruieren, das ein Ampere / Meter macht ? Wie ändert sich die Stromstärke pro Meter, wenn ich die Parameter dieses Dings ändere (welche Parameter es auch hat: Länge, Windungen, Strom ...)?

In einem Kondensator ist leicht zu erkennen, dass die elektrische Feldstärke (E) einen offensichtlichen Teil "pro Meter" aufweist - sie bezieht sich auf den Abstand zwischen den Platten in einem Kondensator.

In einem Induktor ist es schwieriger zu sehen - der Teil der Magnetfeldstärke (H) "pro Meter" bezieht sich auf die Nennlänge des Weges der magnetischen Flusslinien. Bei einem geschlossenen Ferritinduktor wie einem Toroid ist der Teil "pro Meter" die Nennlänge um den Toroid - ziemlich einfach zu visualisieren. Bei einem komplexeren Transformator (z. B. einem EI-Kern) ist der Teil "pro Meter" wie unten in Rot dargestellt: -

H, definiert als Amperewindungen pro Meter, verringert sich, wenn die Länge des Weges der Flusslinien länger ist und die resultierende Flussdichte für ein gegebenes magnetisches Material geringer wäre. Dies bedeutet natürlich, dass größere Ferrite vor dem Sättigen mehr Energie "halten" können.

Es kann angenommen werden, dass ein Toroid oder ein geschlossenes magnetisches Material mit anständiger Permeabilität den gesamten magnetischen Fluss innerhalb des Materials enthält. Wenn die Länge des Toroids 10 cm betragen würde und Sie 1 Ampere durch zehn Umdrehungen laufen würden, wäre H gleich 100. Es wäre auch gleich 100, wenn es eine Umdrehung und 10 Ampere gäbe.

Bearbeiten Sie über Reluktanz und Flussdichte

Zurückhaltung ($R_M$ oder S) ist wie ein Schaltkreiswiderstand - es gibt an, wie viel Magnetfluss ($\Phi$) Der Ferrit erzeugt für eine gegebene Magnetmotivkraft (MMF oder $F_M$). Das MMF ist einfach - es sind Amperewindungen (im Gegensatz zu H, das Amperewindungen pro Meter ist). Beziehungen: -

Widerwillen eines Magnetkreises ($R_M$) ist $\dfrac{l_e}{\mu\cdot A_e}$

Wo $l_e$ ist "effektive" Länge um Magnetkreis und $A_e$ ist die "effektive" Querschnittsfläche des magnetischen Materials.

Der MMF geteilt durch die Reluktanz entspricht Magnetic Flux, $\Phi$: -

$\Phi = \dfrac{MMF}{R_M}$ und deshalb $\Phi = \dfrac{MMF\cdot \mu\cdot A_e}{l_e}$

Dies bedeutet, dass wenn die Querschnittsfläche ($A_e$) eines Ferrits verdoppelt sich auch der magnetische Fluss. Dies hat zur Folge, dass die magnetische Flussdichte B (Fluss pro Quadratmeter) gleich bleibt und der Kern bei demselben Strom sättigen würde, da die Sättigung nur mit der Flussdichte zusammenhängt. Auch die obige Formel kann wie folgt neu angeordnet werden:

$\dfrac{\Phi}{A_e} = \dfrac{MMF\cdot \mu}{l_e}$ oder

$B = H\cdot \mu$ So wird die magnetische Permeabilität definiert

Was ist ein Ampere / Meter und was misst es?

Die Magnetfeldstärke $\vec H$wird in Ampere pro Meter gemessen .

Dies ist doppelt so hoch wie die elektrische Feldstärke $\vec E$welches in Volt pro Meter gemessen wird .

Im Falle des elektrischen Feldes $\vec E$Das Integral der geschlossenen Kontur der elektrischen Feldstärke gibt die elektromotorische Kraft (EMK) an, die dann Einheiten von Volt hat :

Ebenso für das Magnetfeld $\vec H$Das Integral der geschlossenen Kontur der Magnetfeldstärke gibt die magnetomotorische Kraft (mmf) an, die Einheiten von Ampere (oder Amperewindungen ) aufweist:

Welche physikalische Bedeutung hat die Einheit Ampere / Meter in der Magnetik?

So wie das Volt pro Meter eine Einheit für die Stärke des elektrischen Feldes ist, ist das Ampere pro Meter eine Einheit für die Stärke des Magnetfelds.

Nehmen Sie für zusätzliche Einsichten die Dualität weiter und betrachten Sie das Magnetfeld aufgrund einer hypothetischen magnetischen Ladung (Monopol). Die magnetische Ladung hat Einheiten von Webern und das zugehörige skalare magnetische Potential hat Einheiten von Joule pro Weber, die auch als Ampere bekannt sind.

Dies ist natürlich das Doppelte des skalaren elektrischen Potentials, gemessen in Joule pro Coulomb, auch bekannt als Volt.

Mehr, ein Strom hat die magnetischen Ladungseinheiten Webers pro Sekunde anders als Volt bekannt.

Die Erkenntnis hier ist also, dass wir die Einheitsampere pro Meter über Dualität genauso verstehen können, wie wir die Einheitsspannung pro Meter verstehen .

Alte Bücher sind nützlich, weil Theorien am Anfang stehen und die Auswirkungen des Magnetfelds von der Kompassnadel entdeckt werden. Aus "The Electromagnt" von RC Underhill (New York 1903): "Wenn ein Draht 10 Ampere trägt, gibt es in einem Zentimeter Entfernung von der Drahtmitte zwei Kraftlinien (Webers) pro cm² für jede cm Länge des Drahtes -das ist 2 Gausses. Zwei cm von der Mitte des Drahtes entfernt ist nur eine Kraftlinie pro cm² -das gibt es nur 1 Gause. Daher das folgende Gesetz: Die Intensität in Gause in Luft ist gleich den zwei Zehnteln mal der Strom in Ampere, der durch den Draht fließt, geteilt durch den Abstand von der Mitte des Drahtes in cm "