Magneta cirkvito

Magneta kampo (verda) induktita de kurentporta drato volvita (ruĝa) en magneta cirkvito konsistanta el fera kerno C formita en fermita maŝo, kun du pecoj disigitaj de du breĉoj G. La volvaĵo agas analogie al pilo en elektra cirkvito, estigante la magnetigan kampon $H$; la pecoj de la kerno agas analogie al dratoj; kaj la breĉoj G agas analogie al rezistiloj.
B – magneta kampo en la kerno
B_F – "randaj kampoj". En la breĉoj G la elektraj kamplinioj elŝvelas, do la kampa forteco estas malpli ol en la kerno: B_F < B
B_L – likflukso; magnetaj kamplinioj, kiuj ne sekvas la tutan magnetan cirkviton
L – averaĝa longo de la magneta cirkvito. Ĝi estas la sumo de la longo L_kerno de la feraj pecoj kaj la longo L_breĉo de la breĉoj G.

Magneta cirkvito estas fermita maŝforma vojo aŭ vojaro tra kiu iras magneta flukso. La flukso kutime generiĝas de permanenta magneto aŭ elektromagneto kaj enteniĝas en la vojo pere de magneta kerno el feromagneta substanco, kvankam la kerno povas havi breĉojn plenigitajn de aero aŭ aliaj materialoj. Magnetaj cirkvitoj estas uzataj por efike direkti magnetan kampon en multaj aparatoj, interalie elektromotoroj, generatoroj, transformatoroj, relajsoj, elektromagnetoj, SQUID-oj, galvanometroj, kaj magnetaj skribokapoj. En dezajno de magneta cirkvito, kuplado inter la partoj de la aparato estas gravega.

La rilato inter magneta flukso, magnetmova forto, kaj reluktanco en nesaturita magneta cirkito estas priskribebla per la Leĝo de Hopkinson, kiu estas supraĵe simila al la Leĝo de Omo pri elektraj cirkvito, kun rekta analogio inter la ecoj de elektra cirkvito kaj respondaj ecoj de magneta cirkvito. Tiu koncepto ebligas solvi la magnetajn kampojn de malsimplaj aparatoj, ekzemple transformatoroj, per metodoj evoluigitaj por elektraj cirkvitoj.

Analogio kun elektra cirkvito

La plej ofta maniero prezenti magnetan cirkviton estas modelo analogia kun elektra cirkvito. Ĝiaj kvantoj estas tiel difinitaj, ke ili obeas leĝojn analogiajn al la elektraj. La magneta flukso Φ funkcias analogie al la elektra kurento I, la reluktanco ${\mathcal {R}}$ respondas al la rezistanco R, kaj la magneta tensio ${\mathcal {F}}$ traktiĝas same kiel la elektra tensio U.

Magnetmova forto

La magnetmova forto difiniĝas, analogie kun elektromova forto, kiel la laŭmaŝa integraĵo de la magneta kampforteco ĉirkaŭ la cirkvito:

${\mathcal {F}}=\oint \mathbf {H} \cdot \mathrm {d} \mathbf {l} .$

Tio estas, la magnetmova forto egalas al la potencialo, kiun hipoteza magneta ŝargo gajnus trairante la cirkviton.

Same kiel elektromova forto pelas elektran kurenton tra elektra cirkvito, la magnetmova forto koncepte pelas magnetan flukson tra magneta cirkvito. Tamen estas grave konscii, ke la koncepta modelo ne konformas kun fizika realo. Magnetmova forto ne estas forto, la magneta flukso ne estas magneta kurento, kaj nenio fakte moviĝas en la cirkvito; la magnetmova forto nur havas la saman matematikan rilaton kun flukso, kiel elektromova forto kun kurento.

Specialaĵo de magneta laŭmaŝa regulo estas tio, ke la magneta tensio inter du punktoj dependas de la vojo (nekonserva kampo), do la Maŝleĝo de Kirchhoff ne estas ĝenerale aplikebla al magnetaj tensioj. En la apliko al magneta cirkvito oni "savas" la Maŝleĝon de Kirchhoff per la postulo, ke oni enkalkulu neniun integrolinion tra la volvaĵo de la bobeno.

La internacia unuo de magnetmova forto estas la ampero-rivoluo (Ar), la "forto" estigata de konstanta elektra kurento de unu ampero fluanta tra unurivolua maŝo en vakuo. La unuo en la sistemo CGS estas la gilberto (Gb), difinita de la IEK en 1930 kaj iom malpli granda ol la ampero-rivoluo. Ĝi estas nomita honore al William Gilbert (1544–1603), angla medicinisto kaj naturfilozofo. La rilato inter ampero-rivoluo kaj gilberto estas:

${\begin{aligned}1\;{\text{Gb}}&={\frac {10}{4\pi }}\;{\text{Ar}}\\[2pt]&\approx 0.795775\;{\text{Ar}}\end{aligned}}$

Ofte, oni povas rapide kalkuli la magnetmovan forton per la ampera cirkvita leĝo. Ekzemple, la magnetmova forto ${\mathcal {F}}$ de longa bobeno kun N rivoluoj kaj kurento I estas:

${\mathcal {F}}=NI$

Reluktanco

Analogie al elektra rezistanco, en magneta cirkvito oni difinas la magnetan rezistancon, aŭ reluktancon:

${\mathcal {R}}={\frac {\mathcal {F}}{\mathit {\Phi }}}$

La unuoj de ${\mathcal {R}}$ estas ampero-rivoluoj dividitaj je vebero, aŭ ekvivalente rivoluoj dividitaj je henro. En multaj magnetaĵoj ĝi estas proksimume konstanta.

La inverso de reluktanco estas permeanco: $${\mathcal {P}}={\frac {1}{\mathcal {R}}}$$ kaj ĝia unuo estas la henro - same kiel por induktanco, kvankam ili estas malsamaj konceptoj.