¿Cuál es la diferencia entre el campo magnético H y el campo B?

H es la fuerza motriz en las bobinas y amperios por metro, donde la parte del medidor es la longitud del circuito magnético. En un transformador es fácil determinar esta longitud porque el 99% del flujo está contenido en el núcleo. Una bobina con un núcleo de aire es difícil como puedes imaginar.

Creo que B como un subproducto de H y B se hace más grande por la permeabilidad del núcleo.

En electrostática, E (intensidad de campo eléctrico) es equivalente a H (intensidad de campo magnético) y es algo más fácil de visualizar. Sus unidades son voltios por metro y también dan lugar a otra cantidad, la densidad de flujo eléctrico (D) cuando se multiplica por la permitividad del material en el que existe: -

\ $ \ dfrac {B} {H} = \ mu_0 \ mu_R \ $ y

\ $ \ dfrac {D} {E} = \ epsilon_0 \ epsilon_R \ $

Con respecto a las hojas de datos de ferrita, la curva BH es la más importante: le indica la permeabilidad del material y esto se relaciona directamente con la cantidad de inductancia que puede obtener por un giro de cable.

También indicará cuánta energía podría perderse cuando se invierte el campo magnético (esto, por supuesto, siempre ocurrirá cuando se accione con CA), no todos los dominios en la ferrita vuelven a producir un promedio de magnetismo cero cuando se elimina la corriente y cuando se invierte la corriente, los dominios restantes deben neutralizarse antes de que el magnetismo del núcleo se vuelva negativo; esto requiere una pequeña cantidad de energía en la mayoría de las ferritas y da lugar al término pérdida de histéresis.

Otros gráficos importantes en una hoja de datos de ferrita son el gráfico de permeabilidad frente a frecuencia y permeabilidad frente a temperatura.

Por experiencia personal de haber diseñado unos pocos transformadores, los encuentro tortuosos porque parece que nunca recuerdo nada más que lo básico cada vez que comienzo un nuevo diseño y esto es molesto. En esta respuesta tuve que verificar dos veces ¡Todo excepto las unidades de H!

Versión corta: Tanto B como H provienen de imanes o de corriente.

Uno (H) es "giros de amperio" rectos, (no: Andy es correcto: amperios de giro por metro) el otro (B) es H veces la permeabilidad del circuito magnético. Para aire o vacío, esto es 1 entonces B = H. Para el hierro, B = permeabilidad (número grande) * H.

(EDITAR para aclarar: como dice Phil, B es en realidad H * la permeabilidad del espacio libre: que es 1 en unidades CGS, y una constante (\ $ \ mu_0 \ $) en unidades SI. En cualquier sistema es multiplicado por la "permeabilidad relativa" de materiales magnéticos como el hierro)

Para un escenario más complejo como un motor, que involucra piezas polares de hierro, barras de hierro en un rotor y huecos de aire, cada sección tiene su propia permeabilidad, longitud y área, por lo que, si bien conoce los giros de amperios, descubra el magnético El flujo en cada área (el espacio de aire entre los polos y el rotor, por ejemplo) y, por lo tanto, el torque que puede esperar del motor se convierte en un proceso de contabilidad complejo.

Podría pensar que aumentar la permeabilidad para aumentar el flujo magnético para la misma corriente es algo bueno, y estaría hasta cierto punto: la relación BH no es lineal (por encima de cierta B, la permeabilidad disminuye (crudamente, cuando todos los dominios magnéticos ya están alineados) (esto se conoce como saturación de un núcleo magnético) o de un componente en el circuito magnético de un transformador o motor. Por ejemplo, si un componente se satura antes que los otros, aumente su área de sección transversal o cambie su material. En algunos materiales, la curva BH también tiene histéresis, es decir, el material se magnetiza y almacena el estado anterior: es por eso que puede actuar como almacenamiento en computadora o cinta de audio.

Diseñar circuitos magnéticos es tanto un arte como diseñar circuitos eléctricos y, a menudo, se descuida.

No eres el primero en ser sorprendido por las explicaciones convencionales de B & H, como se aplican a dispositivos electromagnéticos prácticos, como los núcleos de inducción de ferrita. Luché durante años con las explicaciones estándar de la naturaleza de B & H y su aplicación en tales dispositivos. Mi salvación provino de un solo capítulo en un libro en gran parte olvidado que encontré en una librería de libros usados hace unos veinte años. Creo que el libro ya está disponible en línea en formato pdf. Pruebe Google Books. El nombre del libro es "El circuito magnético" de V. Karapetoff y se publicó alrededor de 1911, ¡sí, hace más de 110 años! No obstante, los principios magnéticos se entendieron bien en ese momento y la terminología se ha mantenido esencialmente sin cambios en las décadas intermedias.

Si lees el Capítulo 1 con mucha atención, serás bendecido con una comprensión muy práctica del campo magnético y de todas sus hermosas características y su terminología arcana que todavía se usa en la actualidad (por ejemplo, fuerza magnetomotriz, permeabilidad, resistencia, flujo). vs densidad de flujo, etc.) Los capítulos restantes también son interesantes, pero no están tan bien presentados como el Capítulo 1, que considero una gema brillante de exposición de ingeniería.

También le ayudará a comprender si construye unas cuantas bobinas de aire simple para experimentar como ayuda para la digestión de los conceptos básicos. Use un generador de funciones para accionar las bobinas y una bobina más pequeña para detectar el campo magnético y mostrarlo en un osciloscopio. Las bobinas accionadas deben tener un diámetro de aproximadamente 6 a 12 pulgadas y la bobina sensora de aproximadamente 1/2 "de diámetro. Una frecuencia de 1000 Hz es adecuada. Si usted es realmente ambicioso, debe construir la bobina toroidal que el autor utiliza como su principal vehículo de explicación.

Terminaré dando mi explicación estándar de B & H: El circuito eléctrico más simple es una batería con una resistencia conectada en paralelo. La ley de ohmios se puede aprender únicamente de esta sencilla disposición de tres elementos: fuente de voltaje, resistencia y cable, junto con un voltímetro y un amperímetro. B & H puede aprenderse de manera análoga del circuito magnético más simple. Este es un cable con una corriente (CA o CC) que fluye a través de él.

El campo magnético producido por la corriente rodea el cable con una formación cilíndrica de líneas de flujo. "M" es la fuerza magnetomotriz análoga a la tensión de la batería en el ejemplo de la Ley de Ohmios. "B" es la fuerza del campo de flujo magnético resultante formado alrededor del cable por esa fuerza magnetomotriz M, y es análogo a la corriente eléctrica "I" en el ejemplo de la Ley de Ohms. La "resistencia" es la permeabilidad del aire que rodea el cable. El aire circundante forma una resistencia magnética "colectiva" o "distribuida" de tipo alrededor del cable. Esta "resistencia magnética" dicta una relación de flujo producido "B" para una fuerza impulsora dada (es decir, fuerza magnetomotriz) "M", que a su vez es proporcional al valor de la corriente que fluye a través del cable, muy similar a la Ley de Ohms. Desafortunadamente, no podemos comprar "resistencias magnéticas" en cualquier valor que se adapte a nuestra fantasía. Tampoco hay un "Medidor de fuerza magnetomotriz" equivalente a nuestro voltímetro de mano disponible de Digikey. Si tiene la suerte de tener un "medidor de flujo", podría medir el valor "B" de las líneas de flujo que rodean el cable. Entonces, imagine cómo descifraría la Ley de Ohms del simple circuito de resistencia de batería que describí anteriormente, si todo lo que tenía que trabajar fuera un amperímetro y no supiera el valor de la resistencia o el voltaje de la batería. ¡Sería un ejercicio intelectual bastante desconcertante! Esta es la mayor carga práctica que hay que superar al aprender circuitos magnéticos, simplemente no tenemos las herramientas básicas de medición magnética como la que tenemos para la electricidad.

Ahhhh, pero nadie puede describirlo exactamente como el buen viejo Karapetoff: ¡quienquiera que fuera y dondequiera que ahora descansa!

\ $ B = \ mu_c \ times H \ $

B es la densidad de flujo magnético y es exclusiva del material. Más alto \ $ \ mu_c \ $ significa más densidad de flujo magnético bajo el mismo campo magnético.

H es la intensidad del campo magnético y es una cantidad absoluta.

Como lo veo, H es el campo magnético causado por la corriente en la bobina. Se supone que no se inserta ningún núcleo ferromagnético. Si se inserta el núcleo ferromagnético, el campo magnético se vuelve más fuerte en el núcleo y, por lo tanto, era necesario describir ese campo magnético neto, denotándolo con B. Dado que era necesario distinguir entre ellos, H se llamó intensidad de campo y B se llamó Densidad de flujo.

Creo que H es una cantidad absoluta que no varía con el material y permanece constante para la misma fuerza derivada (por ejemplo, cable o imán portador de corriente). Pero el valor de B depende del material. El valor de B depende de la cantidad de campo magnético de las líneas, cualquier material permite pasar a través de él. Por lo tanto, mu_0 es un factor de conversión que relaciona el campo magnético total aplicado H (que es absoluto) con las líneas de campo que cualquier material permite a través de ellas (que varía de material a material) .