Magnetahel

Magnetahel on magneetikute kogum, mida läbib magnetvoog. Magnetahel koosneb peamiselt ferromagneetikust, s.t ferromagnetilisest materjalist ‒ rauast ja selle sulamitest. Ferromagnetiline magnetahel võib sisaldada üht või mitut magneetimismähisega ümbritsetud südamikku. Ahela mähiseta osa nimetatakse ikkeks ja liikuvat osa ankruks. Magnetahel võib olla kinnine, milles peaaegu kogu magnetvoog läbib ferromagnetilisi kehi, või selles on õhkvahemik, näiteks õhupilu.

Ajalooliselt esimeseks tehislikuks magnetahelaks võib lugeda elektromagnetit, mille leiutas William Sturgeon 1825. aastal. Magnetahela mõiste võttis kasutusele inglise elektrotehnik John Hopkinson 1885. aastal.

Magnetahelad on elektrotehniliste seadmete oluline osa, sest ergutava magnetvälja mõjul ferromagnetmaterjali sisemine väli orienteerub ergutava välja suunas ja seeläbi suureneb summaarne magnetväli. Tulemusena väheneb magnetvälja tekitamiseks vajalik voolutugevus, samuti magnetahelaga seadmete gabariidid ja mass.

Magnetahel:
A1…A4 ‒ südamiku ristlõiked; A5 ‒ õhupilu ristlõige; N ‒ mähise keerud, I ‒ mähise vool

Magnetahelat rakendatakse paljudes elektrotehnilistes seadmetes, nagu trafo, elektrigeneraator, elektrimootor, elektromehaaniline relee, kontaktor, mitmesugused mõõteriistad jm.

Magnetahelaga seotud mõisted

Magnetomotoorjõud (ka magnetiline pinge, magneetimisergutus) on põhjus, mis tekitab ja säilitab magnetahelas magnetvoogu. Magnetomotoorjõud võrdub mingi kontuuriga piiratud pinda läbiva elektrivooluga. Näiteks elektromagneti või trafo südamiku puhul avaldub magnetomotoorjõud mähise keerdude arvu ja mähist läbiva voolu korrutisena. Magnetomotoorjõudu võib tekitada nii alalisvoolu kui ka vahelduvvooluga. Magnetomotoorjõu tähis on F_m ja mõõtühik amper.

Magnetiline takistus ehk reluktants võrdub magnetahela või selle osa magnetomotoorjõu ja seda läbiva magnetvoo jagatisega. Püsimagneti magnetvoo ja alalisvooluga tekitatud magnetvoo korral on magnetahela osa magnetiline takistus võrdeline selle osa pikkusega ning pöördvõrdeline ristlõike pindala ja materjali absoluutse magnetilise läbitavusega. Vahelduva magnetvoo korral pole see sõltuvus lineaarne. Magnetilise takistuse tähis on R_m ja mõõtühik amper veebri kohta.

Hopkinsoni seadus

Magnetahelate analüüsil ja arvutamisel kasutatakse Hopkinsoni seadust, mis seostab magneetimisergutuse magnetvoo ja magnetilise takistusega:

${\displaystyle F_{\text{m}}=R_{\text{m}}\cdot \Phi ,}$

kus

${\displaystyle F_{\text{m}}}$ ‒ magnetomotoorjõud (magneetimisergutus);

${\displaystyle R_{\text{m}}}$ ‒ magnetiline takistus;

${\displaystyle \Phi }$ ‒ magnetvoog.

Magnetahela Hopkinsoni seadus on analoogne elektriahela Ohmi seadusega:

${\displaystyle U=R\cdot I}$.

Magnetahela ja elektriahela võrdlus

Analoogsed parameetrid:

• magnetvoog – elektrivool;
• magnetomotoorjõud – elektromotoorjõud;
• magnetiline pinge – elektripinge;
• magnetiline takistus – elektritakistus.

Olulised erinevused:

• elektrivool kulgeb üldjuhul suletud ahelas, tüüpilises magnetahelas on märgatav osa magnetvoost nn puistevoona väljaspool ahelat;
• elektrivool põhineb laengukandjate korrastatud liikumisel, magnetvoog aga ei ole liikumisega seotud;
• mittelineaarsuse ja küllastuse mõju tuleb magnetahelates oluliselt rohkem esile kui elektriahelates.

Vaata ka

• Magnetism
• Magneetikud

Välislingid

• Elektromagnetism