磁阻:定義、公式及示例


磁阻 (S) 定義為磁路對磁通量 (Φ) 的阻礙。

磁阻公式

情況1 – 已知磁路的物理尺寸

磁路的磁阻取決於其長度 (l)、橫截面積 (a) 和材料的磁導率 (μ)。因此,對於一個磁路(如圖所示),

  • 磁阻與磁路的平均長度成正比,即

$$\mathrm{磁阻,S\varpropto\:l\:\:\:\:....(1)}$$

  • 磁阻與磁路的橫截面積成反比。

$$\mathrm{磁阻,S\varpropto\:\frac{1}{a}\:\:\:\:....(2)}$$

  • 磁阻還取決於構成磁路的材料的性質。

由公式 (1) & (2),可以寫成:

$$\mathrm{磁阻,S\varpropto\:\frac{l}{\mu a}}$$

$$\mathrm{磁阻,S\varpropto\:\frac{l}{\mu_{0}\mu_{r}a}\:\:\:\:....(3)}$$

情況2 – 已知電路中的磁動勢和磁通量

如果已知磁路中產生的磁動勢 (NI) 和流動的磁通量 (Φ),則磁路的磁阻可以表示為:

$$\mathrm{磁阻,S=\frac{磁動勢(NI)}{磁通量(\phi)}\:\:\:\:...(4)}$$

磁阻的單位

由於磁阻由下式給出:

$$\mathrm{S=\frac{磁動勢(NI)}{磁通量(\phi)}=\frac{安培匝數}{韋伯}=AT/Wb}$$

因此,磁阻的單位為 AT/Wb。

注意 – 磁性材料(如鐵、鋼等)由於其高相對磁導率而具有低磁阻,而非磁性材料(如空氣、木材、銅等)由於其低相對磁導率而具有高磁阻。

數值示例 (1)

一個磁路由一個鐵環組成,鐵環上均勻繞有 1750匝絕緣線,1A 的勵磁電流產生 1mWb 的磁通量。忽略磁洩漏的影響。確定磁路的磁阻。

磁阻

$$\mathrm{S=\frac{總磁動勢(NI)}{磁通量(\phi)}}$$

$$\mathrm{=\frac{1750\times\:1}{1\times\:10^{-3}}}$$

$$\mathrm{=1.75\times\:10^{6}\:\:\:AT/Wb}$$

數值示例 (2)

磁路由邊長為 2cm 的正方形截面的鐵構成,磁路的平均長度為 54cm。構成磁路的材料的相對磁導率為 1200。求該磁路的磁阻。

橫截面積,

$$\mathrm{a=2\times\:2=4\:cm^{2}=4\times\:10^{-4}\:m^{2}}$$

磁阻,

$$\mathrm{S=\frac{l}{\mu_{0}\mu_{r}a}=\frac{54\times\:10^{-2}}{(4\pi\times\:10^{-7})\times\:(1200)\times\:(4\times\:10^{-4})}}$$

$$\mathrm{\Rightarrow\:S=895700.64\:AT/Wb}$$

更新於:2021年7月5日

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