Magnetische Maßeinheiten

Wenn die Last zweier Maßsysteme für gängige Größen (englisch vs. metrisch) Sie verwirrt, ist dies nicht der richtige Ort für Sie! Aufgrund eines frühen Mangels an Standardisierung in der Wissenschaft des Magnetismus wurden wir mit nicht weniger als drei vollständigen Messsystemen für magnetische Größen geplagt.

Zuerst müssen wir uns mit den verschiedenen Größen vertraut machen, die mit dem Magnetismus verbunden sind. Bei magnetischen Systemen sind um einiges mehr Größen zu bewältigen als bei elektrischen Systemen. Bei Elektrizität sind die Grundgrößen Spannung (E), Strom (I), Widerstand (R) und Leistung (P).

Die ersten drei sind nach dem Ohmschen Gesetz (E=IR; I=E/R; R=E/I) miteinander verbunden, während die Leistung nach dem Jouleschen Gesetz mit Spannung, Strom und Widerstand zusammenhängt (P=IE; P=I₂ R; P=E₂ /R).

Beim Magnetismus haben wir es mit folgenden Größen zu tun:

Magnetomotorische Kraft – Die Größe der magnetischen Feldkraft oder „Push“. Analog zur elektrischen Spannung (elektromotorische Kraft).

Feldfluss – Die Menge des gesamten Feldeffekts oder „Substanz“ des Felds. Analog zu elektrischem Strom.

Feldintensität —Der Betrag der Feldkraft (mmf), verteilt über die Länge des Elektromagneten. Manchmal auch als Magnetisierungskraft bezeichnet .

Flussdichte —Der Betrag des magnetischen Feldflusses, der in einem bestimmten Bereich konzentriert ist.

Zurückhaltung – Der Widerstand gegen den magnetischen Feldfluss durch ein gegebenes Raum- oder Materialvolumen. Analog zum elektrischen Widerstand.

Durchlässigkeit —Das spezifische Maß für die Aufnahme des magnetischen Flusses durch ein Material, analog zum spezifischen Widerstand eines leitfähigen Materials (ρ), außer umgekehrt (höhere Permeabilität bedeutet leichteren Durchgang des magnetischen Flusses, während ein größerer spezifischer Widerstand einen schwierigeren Durchgang des elektrischen Stroms bedeutet).

Aber warte . . . der Spaß fängt gerade erst an! Beim Magnetismus müssen wir nicht nur mehr Größen im Auge behalten als bei der Elektrizität, sondern wir haben auch mehrere verschiedene Maßeinheiten für jede dieser Größen. Wie bei den üblichen Größen für Länge, Gewicht, Volumen und Temperatur haben wir sowohl englische als auch metrische Systeme. Tatsächlich gibt es jedoch mehr als ein metrisches Einheitensystem, und bei Magnetfeldmessungen werden mehrere metrische Systeme verwendet!

Einer heißt cgs , was für C steht Entimeter-G ram-S Zweitens, bezeichnet die Wurzelmaße, auf denen das gesamte System basiert. Der andere war ursprünglich als mks . bekannt System, das für M . stand eter-K ilogramm-S econd, das später in ein anderes System mit dem Namen rmks revised überarbeitet wurde , steht für R nationalisierte M eter-K ilogramm-S ekd. Dieser wurde schließlich als internationaler Standard übernommen und in SI umbenannt (S ysteme ich international).

Und ja, das µ-Symbol ist wirklich dasselbe wie das metrische Präfix „Mikro“. Ich finde dies besonders verwirrend, da genau das gleiche alphabetische Zeichen verwendet wird, um sowohl eine bestimmte Menge als auch ein allgemeines metrisches Präfix zu symbolisieren!

Wie Sie vielleicht schon erraten haben, ist die Beziehung zwischen Feldkraft, Feldfluss und Reluktanz ungefähr die gleiche wie zwischen den elektrischen Größen der elektromotorischen Kraft (E), des Stroms (I) und des Widerstands (R). Dies liefert so etwas wie ein Ohmsches Gesetz für magnetische Kreise:

Und da die Permeabilität umgekehrt analog zum spezifischen Widerstand ist, ist die Gleichung zum Ermitteln des Widerstands eines magnetischen Materials der zum Ermitteln des Widerstands eines Leiters sehr ähnlich:

In jedem Fall bietet ein längeres Stück Material einen größeren Widerstand, wenn alle anderen Faktoren gleich sind. Außerdem sorgt eine größere Querschnittsfläche für weniger Widerstand, da alle anderen Faktoren gleich sind.

Der größte Vorbehalt hier ist, dass sich die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegenüber magnetischem Fluss tatsächlich ändert mit der Konzentration des Flussmittels, das durch sie hindurchgeht. Dies macht das „Ohmsche Gesetz“ für magnetische Kreise nichtlinear und viel schwieriger zu handhaben als die elektrische Version des Ohmschen Gesetzes. Es wäre analog zu einem Widerstand, der seinen Widerstand ändert, wenn sich der Strom durch ihn ändert (eine Schaltung bestehend aus Varistoren statt Widerstände ).

VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:

• Arbeitsblatt zu magnetischen Maßeinheiten