„Magnetosztatika példák - Légrésben és a vasmagban tárolt energia” változatai közötti eltérés
(→Megoldás) |
(→Feladat) |
||
8. sor: | 8. sor: | ||
}} | }} | ||
== Feladat == | == Feladat == | ||
− | </noinclude><wlatex>#Egy $r$ középsugarú, $A$ keresztmetszetű vasgyűrűre $N$ menetet tekercselnek. A gyűrűn $b$ széles légrést alakítanak ki. A használatos gerjesztő áramoknál a vas relatív permeabilitása $\mu_r$. Határozzuk meg a légrésben és a vasmagban tárolt energia arányát! Az energiából mekkora öninduktivitás számolható? </wlatex><includeonly><wlatex>{{Végeredmény|content=$$\frac{E_{leg}}{E_{vas}} = \frac{\mu_r b}{\left(2\pi r-b\right)}$$}}</wlatex></includeonly><noinclude> | + | </noinclude><wlatex>#Egy $r$ középsugarú, $A$ keresztmetszetű vasgyűrűre $N$ menetet tekercselnek. A gyűrűn $b$ széles légrést alakítanak ki. A használatos gerjesztő áramoknál a vas relatív permeabilitása $\mu_r$. Határozzuk meg a légrésben és a vasmagban tárolt energia arányát! Az energiából mekkora öninduktivitás számolható? </wlatex><includeonly><wlatex>{{Végeredmény|content=$$\frac{E_{leg}}{E_{vas}} = \frac{\mu_r b}{\left(2\pi r-b\right)}$$ <br> $$L = \frac{N^2\mu_0\mu_r A}{2 \pi r+b\left(\mu_r-1\right)}$$}}</wlatex></includeonly><noinclude> |
== Megoldás == | == Megoldás == |
A lap jelenlegi, 2014. április 24., 11:02-kori változata
Feladat
- Egy középsugarú, keresztmetszetű vasgyűrűre menetet tekercselnek. A gyűrűn széles légrést alakítanak ki. A használatos gerjesztő áramoknál a vas relatív permeabilitása . Határozzuk meg a légrésben és a vasmagban tárolt energia arányát! Az energiából mekkora öninduktivitás számolható?
Megoldás
Írjuk fel az Ampére-féle gerjesztési törvényt egy sugarú, a toroid belsejében elhelyezkedő körre, melynek tengelye a toroid forgástengelyével egybe esik:
A mágneses tér az egyes közegekben állandó nagyságú, érintő irányú. Mivel az erővonalak a közeghatárokon merőlegesen haladnak át, a tér nagysága eltérő a két közegben.
A mágneses indukció nagysága viszont mindkét közegben egyforma, így:
Ebből a mágneses indukció nagyságát kifejezve:
A mágneses térerősség nagysága a két közegben:
A vasmagban és a légrésben tárolt energiát úgy határozhatjuk meg, hogy kiszámoljuk mindkét térrészben az energiasűrűséget (), és azt megszorozzuk térrész térfogatával. A légrésben tárolt energia:
A vasmagban pedig:
Ebből a légrésben és a vasmagban tárolt enerigia aránya:
Mivel a tekercsre igaz hogy:
Ezért az energiából a következőképpen számolhatjuk ki az öninduktivitást: