Magnetische Induktion durch Änderung der Permeabilität eines homogenen Magnetfeldes?

Soweit ich weiß, werden Magnetfelder entweder durch Magnete oder fließenden Strom erzeugt, die beide durch Ändern der Permeabilität des Mediums und damit des Magnetflusses durch die Spule geändert werden können.

Wird also in einer Spule in einem homogenen Magnetfeld mit sich ändernder Permeabilität ein induzierter Strom erzeugt? Wenn ja, welche Durchlässigkeit sollte geändert werden? Ist es der Raum um die Spule herum (z. B. einen Eisenstab in die Spule legen), der Raum zwischen der Quelle des Magnetfelds und der Spule (durch die das Magnetfeld „wandert“?) oder die Permeabilität der Spule selbst? (dh erhitzen?)

Oder widerspricht eine Änderung der Permeabilität per Definition dem gegebenen "gleichförmigen Magnetfeld"?

Spule in einem homogenen Magnetfeld

Vielen Dank :D

Antworten (1)

Wenn der Kreis in der Skizze die kreisförmige Spule ist, von der Sie sprechen, wird ein induzierter Strom erzeugt, wenn ein zeitveränderlicher Magnetfluss durch ihn fließt.

Der magnetische Fluss ist definiert als:

ϕ B = ∫ S durch Schleife begrenzt B ⋅ D S .

Wenn Sie nun ein Magnetfeld in einem Material haben (und nicht nur im freien Raum), müssen Sie auch berücksichtigen, wie der Magnetismus des Materials selbst das gesamte Nettofeld verändern kann. Das Material ist in diesem Fall das, worum Ihre Spulen gewickelt sind. Es ist das Material in der Region mit den 4 Kreuzen innerhalb der Schleife.

Aus diesem Grund definieren Sie B das Nettofeld in der Region sein (externe + materielle Antwort), und H das "magnetisierende Feld", dh das äußere Feld sein. Die beiden sind verwandt durch:

B = μ H ,
Wo μ ist die magnetische Permeabilität (im Allgemeinen ein Tensor des Ranges 2, aber nehmen wir ein anständiges Material an, damit es hier ein Skalar ist).

μ = μ 0 ⋅ μ R , Wo μ 0 ist die Durchlässigkeit des freien Raums und μ R ist die relative Permeabilität des betreffenden Materials.

Alles in allem ist der magnetische Fluss also:

ϕ B = μ 0 ∫ S μ R H ⋅ D S .

Für einen induzierten Strom benötigen Sie Strom ∂ T ϕ B ≠ 0 . Dazu können Sie entweder die Größe des Querschnitts variieren D S ∥ (z. B. durch Drehen der Schleife) das externe Feld variieren H , oder die relative Permeabilität variieren μ R . Oder alle gleichzeitig.

Wenn Sie also (irgendwie) die Stärke des externen Feldes und die relative Permeabilität des Materials unabhängig voneinander steuern können, können Sie tatsächlich halten H fest und einfach variieren μ R einen induzierten Strom zu bekommen.

Gleichmäßiges Magnetfeld bedeutet in diesem Fall übrigens, dass es nur in eine Richtung (in das Papier) wirkt. Bereitgestellt B Und H parallel sind, dh wann μ ein Skalar und kein Tensor ist, ist das Feld immer gleichförmig.

Wow, so eine ausführliche Antwort! Wenn ich also richtig verstehe, ändert sich beim Platzieren einer Eisenstange in der Spule das mu_r (und die externe Magnetquelle wird berührt, sodass das externe Feld fixiert ist), sodass ein richtiger Strom induziert wird
Nun ja. Das Bewegen des Eisenstabs innerhalb der Schleife bewirkt jedoch, dass sich ein anderer Fluss mit der Zeit ändert (derjenige, der mit dem eigenen Magnetfeld des Eisenstabs verbunden ist). Die Situation ist also etwas komplexer. Im Idealfall, in dem die Eisenstange nicht magnetisch wäre, schieben Sie sie hinein und "aktivieren" dann irgendwie ihren Magnetismus, wodurch sie sich ändern μ = μ 0 → μ 0 μ R , dann hätten Sie nur wegen der einen Induktionsstrom μ R .
Danke, verstanden!
Ich habe nicht vergessen; sehr schöne antwort. +1.
Magnetische Induktion durch Änderung der Permeabilität eines homogenen Magnetfeldes?
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