Электроника:Постоянный ток/Магнетизм и электромагнетизм/Единицы измерения магнитных величин

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 656.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Единицы измерения магнитных величин[1]

Если путаница, возникающая ввиду того, что мы в жизни широко используем сразу две системы измерения (традиционную английскую и метрическую) вас несколько напрягает, то спешу «обрадовать», что при изучении магнетизма дела обстоят ещё хуже! На ранних этапах развития этой области физики вовремя не произошло общей стандартизации. Поэтому приходится иметь дело не с двумя, а даже тремя полноценными системами измерения магнитных величин.

Перво-наперво, какие вообще есть величи́ны, связанные с магнетизмом? Здесь нам придётся иметь дело с гораздо большим количеством величи́н, чем тогда, когда мы изучали электричество. Там (для электричества) основные величи́ны – это напряжение (в англоязычной литературе обозначается как E, в русскоязычной как U), сила тока (I), сопротивление (R) и мощность (P).

Первые три связаны друг с другом в законе Ома (E = IR; I = E/R; R = E/I), в то время как мощность связана с напряжением, током и сопротивлением по закону Джоуля (P = IE; P = I2R; P = E2/R).

Что касается магнетизма, то тут нам понадобятся такие величи́ны:

Имейте при этом ввиду, что… веселье только начинается! Мало того, что в магнетизме больше величин, чем это было для электричества, так у нас ещё и несколько различных систем измерения. Как и в случае с обычными величинами длины, веса, объёма и температуры, у нас есть и английская, и метрическая системы. При этом метрических систем не одна, а целых две. Так что, при измерении характеристик магнитного поля употребляется сразу несколько систем!

Одна метрическая система – это СГС (Сантиметр-Грамм-Секунда) – в названии зашифрованы единицы измерения, взятые за основу системы. Другая система произошла от системы МКС (Метр-Килограмм-Секунда), позднее преобразованная в РКМС (Рационализированная МКС), которая в итоге стала международной общепринятой системой измерения СИ (SI, от фр. Système international d’unités).

Рис. 1. Таблица (перевод таблицы – см. ниже) с магнитными единицами измерения в трёх разных системах.
Величина Обозначение Единицы измерения и аббревиатуры
СГС Си Английская
Магнитодвижущая сила МДС Гилберт (Гб) Ампер (А) Ампер-виток
Магнитный поток Φ Максвелл (Мкс) Вебер (Вб) Линия
Напряжённость магнитного поля H Эрстед (Э) Ампер на метр (А/м) Ампер-виток на дюйм
Магнитная индукция B Гаусс (Гс) Тесла (Тл) Линий на квадратный дюйм
Магнитное сопротивление R Гилберт на Максвелл (Гб/Мкс) Ампер на Вебер (А/Вб) Ампер-виток на линию
Магнитная проницаемость μ Гаусс на Эрстед (Гс/Э) Тесла-метр на Ампер Линий на дюйм-Ампер-виток

И да, символ µ действительно тот же самый, с помощью которого в англоязычной научной и технической литературе принято обозначать метрическую приставку «микро» (мк). Я считаю, что это запутывает ещё сильнее, когда один и тот же алфавитный символ используется как для обозначения конкретной физической величины, так и в качестве метрической приставки!

Как вы, возможно, уже догадались, взаимосвязь между силой поля, магнитным потоком поля и сопротивлением во многом такая же, как между электрическими величинами электродвижущей силы (E), силой тока (I) и сопротивлением (R). Это даёт нечто похожее на закон Ома для магнитных цепей:

Рис. 2. Сравнение «закона Ома» для электрических и магнитных цепей.
Рис. 2. Сравнение «закона Ома» для электрических и магнитных цепей.

И, учитывая, что магнитная проницаемость обратно пропорциональна удельному сопротивлению, уравнение для определения сопротивления магнитного материала очень похоже на уравнение для определения сопротивления проводника:

Рис. 3. Сравнение электрического и магнитного сопротивлений.
Рис. 3. Сравнение электрического и магнитного сопротивлений.

В любом случае более длинный кусок материала обеспечивает большее сопротивление при прочих равных условиях. Кроме того, бо́льшая площадь поперечного сечения снижает сопротивление при прочих равных условиях.

Главное предостережение заключается в том, что сопротивление материала магнитному потоку фактически изменяется с концентрацией потока, проходящего через него. Это делает «закон Ома» для магнитных цепей нелинейным, и с ним намного труднее работать, чем с электрической версией этого закона. Это, как если бы в электрической цепи у резистора изменялось бы сопротивление при изменении силы тока (на самом деле, такие устройства есть, и они вполне широко используются, называются варисторы).

См.также

Внешние ссылки