Magnetische weerstand
Wat verstaat men onder magnetische weerstand?
De magnetische weerstand is een maat voor de tegenstand, die magnetische veldlijnen ondervinden bij het doordringen van materie. Als de magnetische weerstand hoog is, kunnen magnetische veldlijnen slechts moeilijk door het materiaal heen dringen. De magnetische weerstand is dienovereenkomstig omgekeerd evenredig met de magnetische permeabiliteit (doordringbaarheid) μ. Ferromagnetische stoffen hebben dus een zeer kleine magnetische weerstand.Inhoudsopgave
In het magnetisme
is de zogenaamde magnetische flux
Φ
het equivalent van de elektrische stroom I
in de elektriciteit.
Met behulp van de magnetische spanning
Umag
en de magnetische flux Φ
kan dus een magnetische weerstand Rmag
worden gedefinieerd via de relatie:
Umag=Rmag•Φ Dit komt overeen met de wet van Ohm in de elektriciteitsleer U=R•I, waarbij U de elektrische spanning, I de elektrische stroom en R de elektrische (Ohmse) weerstand betekent.
In materialen met een grote permeabiliteit ("doordringbaarheid") is de magnetische flux zeer groot. De magnetische weerstand is daarom zeer klein. Dit geldt voor ferromagnetische materialen zoals bijvoorbeeld ijzer.
Een supergeleider daarentegen heeft een oneindig grote magnetische weerstand. De supergeleider verdringt de magnetische flux volledig uit zijn binnenruimte. Er kan geen magnetisch veld in een supergeleider binnendringen. De permeabiliteit van de supergeleider is nul.
Voorbeeld van de berekening van magnetische weerstanden
Met behulp van de voorstelling van magnetische weerstanden kunnen net als in een stroomkring serie- en parallelschakelingen van verschillende magnetische weerstanden worden berekend.Bijvoorbeeld kan men een ringvormige spoel van de lengte L met een ijzeren kern en een luchtspleet van de breedte d beschouwen. In deze spoel is het magnetische veld in de ijzeren kern kleiner dan in de luchtspleet. De veldsterkte is hier omgekeerd evenredig met de permeabiliteit, dus recht evenredig met de magnetische weerstand. Dit is in volledige analogie met de elektrische stroomkring. Bij grote weerstanden heerst een groot elektrisch veld, omdat over de weerstand een grote spanning valt.
Een lange ringvormige spoel met een ijzeren kern is een magnetische weerstand.
Een luchtspleet vormt eveneens een magnetische weerstand.
Aangezien de magnetische permeabiliteit van de lucht wezenlijk kleiner is dan de permeabiliteit van het ijzer is de magnetische weerstand van de luchtspleet groter dan de weerstand van de ijzeren kern.
Wanneer de luchtspleet wordt verkleind, neemt de weerstand van de luchtspleet af.
De magnetische spanning die te relateren is aan de luchtspleet, is net als de magnetische weerstand evenredig groot.
Ze is bij benadering het product van magnetisch veld en spleetbreedte d:
\(U_{magnetisch,luchtspleet}=H_{Lucht}\cdot{d}=\frac{B}{\mu_0\mu_{Lucht}}\cdot{d}\).
De magnetische spanning van de spoel (met ijzeren kern) bedraagt daarentegen:
\(U_{magnetisch,spoel}=H_{spoel}\cdot{L}=\frac{B}{\mu_0\mu_{Ijzer}}\cdot{L}\).
De magnetische flux is in de ijzeren kern even groot als in de luchtspleet. Hij stroomt door de dwarsdoorsnede A en bedraagt
\(\Phi=B\cdot{A}\).
Voor de magnetische weerstand van de ijzeren kernspoel geldt bijgevolg:
\(R_{magnetisch,spoel}=\frac{U_{magnetisch,spoel}}{\Phi}=\frac{1}{\mu_0\mu_{Ijzer}}\cdot\frac{L}{A}\).
Terwijl de magnetische weerstand van de luchtspleet wordt gegeven door
\(R_{magnetisch,luchtspleet}=\frac{U_{magnetisch,luchtspleet}}{\Phi}=\frac{1}{\mu_0\mu_{Lucht}}\cdot\frac{d}{A}\).
Hoe "langer" een element van de magnetische seriekring is, hoe groter de bijbehorende magnetische weerstand.
Hoe groter de permeabiliteit μ
en de dwarsdoorsnede van het onderdeel A
is, hoe kleiner de magnetische weerstand.
Zoals in een elektrische stroomkring in serieschakeling de weerstanden van de in serie geschakelde componenten moeten worden opgeteld om de totale weerstand van de stroomkring te verkrijgen, zo verkrijgt men de totale magnetische weerstand van de getoonde magnetische kring ook door het optellen van de magnetische weerstanden van de afzonderlijke componenten. Voor de getoonde ringkernspoel met luchtspleet geldt bijgevolg:
\(R_{magnetisch}=R_{magnetisch,spoel}+R_{magnetisch,luchtspleet}\).
In het elektrische alsook in het magnetische geval valt er een spanning over de weerstanden af, die evenredig is met de respectieve weerstand.
Evenzo kan men magnetische componenten parallel schakelen.
In dit geval worden de magnetische weerstanden, net als in een elektrische parallelkring, reciproque opgeteld.
Dit betekent dat de totale weerstand door parallelschakeling in vergelijking met de afzonderlijke componenten daalt.
Auteur:
Dr. Franz-Josef Schmitt
Dr. Franz-Josef Schmitt is natuurkundige en de wetenschappelijke leider van het natuurkundepracticum voor gevorderden aan de Martin-Luther-Universiteit Halle Wittenberg. Hij werkte van 2011 tot 2019 aan de Technische Universiteit en leidde diverse onderwijsprojecten en het scheikundeprojectlab. Zijn onderzoek richt zich op tijdgeresolveerde fluorescentiespectroscopie van biologisch actieve macromoleculen. Hij is ook algemeen directeur van Sensoik Technologies GmbH.
Dr. Franz-Josef Schmitt
Dr. Franz-Josef Schmitt is natuurkundige en de wetenschappelijke leider van het natuurkundepracticum voor gevorderden aan de Martin-Luther-Universiteit Halle Wittenberg. Hij werkte van 2011 tot 2019 aan de Technische Universiteit en leidde diverse onderwijsprojecten en het scheikundeprojectlab. Zijn onderzoek richt zich op tijdgeresolveerde fluorescentiespectroscopie van biologisch actieve macromoleculen. Hij is ook algemeen directeur van Sensoik Technologies GmbH.
Het auteursrecht op de complete inhoud van het compendium (teksten, foto's, afbeeldingen etc.) ligt bij de auteur Franz-Josef Schmitt. Het exclusieve gebruiksrecht van het werk ligt Webcraft GmbH, Zwitserland (als exploitant van supermagnete.it). Zonder uitdrukkelijke toestemming van Webcraft GmbH mag de inhoud noch worden gekopieerd, noch op andere wijze worden gebruikt. Uw suggesties ter verbetering of uw lof aangaande het compendium stuurt u alstublieft per e-mail aan
[email protected]
© 2008-2025 Webcraft GmbH
© 2008-2025 Webcraft GmbH
