الممانعة المغناطيسية

الممانعة المغناطيسية ، أو المقاومة المغناطيسية ، مفهوم يُستخدم في تحليل الدوائر المغناطيسية . تُعرَّف بأنها نسبة القوة الدافعة المغناطيسية إلى التدفق المغناطيسي . وهي تمثل مقاومة التدفق المغناطيسي، وتعتمد على هندسة الجسم وتركيبه.

تُشابه الممانعة المغناطيسية في الدائرة المغناطيسية المقاومة الكهربائية في الدائرة الكهربائية ، حيث تُعدّ المقاومة مقياسًا لممانعة مرور التيار الكهربائي . ويُشابه تعريف الممانعة المغناطيسية قانون أوم في هذا الصدد. مع ذلك، لا يُؤدي التدفق المغناطيسي المار عبر الممانعة إلى تبديد الحرارة كما هو الحال عند مرور التيار عبر المقاومة. لذا، لا يُمكن استخدام هذا التشبيه لنمذجة تدفق الطاقة في الأنظمة التي تنتقل فيها الطاقة بين المجالين المغناطيسي والكهربائي. ويُعدّ نموذج المكثف-المُغزلي تشبيهًا بديلًا لنموذج الممانعة، وهو يُمثّل تدفقات الطاقة بدقة . ^{[ 1 ]}

الممانعة المغناطيسية كمية قياسية شاملة . وحدة قياس الممانعة المغناطيسية هي هنري المقلوب ، H ⁻¹ .

صاغ أوليفر هيفسايد مصطلح " الممانعة " في مايو 1888. ^{[ 2 ]} وذكر جيمس جول مفهوم "المقاومة المغناطيسية" لأول مرة عام 1840. ^{[ 3 ]} وتُنسب فكرة قانون التدفق المغناطيسي ، المشابه لقانون أوم للدوائر الكهربائية المغلقة ، إلى هنري أوغسطس رولاند في ورقة بحثية نُشرت عام 1873. ^{[ 4 ]} كما يُنسب إلى رولاند صياغة مصطلح " القوة الدافعة المغناطيسية" عام 1880، ^{[ 5 ]} والذي صاغه بوسانكيه أيضاً، على ما يبدو بشكل مستقل، في وقت لاحق قليلاً عام 1883. ^{[ 6 ]}

يُعبَّر عن التردد عادةً بحرف كبير مكتوب بخط متصل${\displaystyle {\mathcal {R}}}$.

في كل من المجالات المترددة والمستمرة، تُعرَّف الممانعة بأنها نسبة القوة الدافعة المغناطيسية في الدائرة المغناطيسية إلى التدفق المغناطيسي فيها. وفي مجال متذبذب، سواء كان مستمرًا أو مترددًا، تتذبذب الممانعة أيضًا (انظر المتجهات الطورية ).

يمكن التعبير عن التعريف على النحو التالي: $${\displaystyle {\mathcal {R}}={\frac {\mathcal {F}}{\Phi }}}$$ أين

• ${\displaystyle {\mathcal {R}}}$يمثل (R) الممانعة الكهربائية بوحدة أمبير-لفة لكل ويبر (وهي وحدة تعادل اللفات لكل هنري ). وتشير " اللفات " إلى عدد لفات الموصل الكهربائي الذي يتكون منه المحث.
• ${\displaystyle {\mathcal {F}}}$(F) هي القوة الدافعة المغناطيسية (MMF) بوحدة أمبير-لفة
• Φ ("Phi") هو التدفق المغناطيسي بوحدة ويبر.

يُعرف أحيانًا باسم قانون هوبكنسون وهو مشابه لقانون أوم مع استبدال المقاومة بالممانعة، والجهد بالقوة الدافعة المغناطيسية والتيار بالتدفق المغناطيسي.

الثبات هو عكس التردد: $${\displaystyle {\mathcal {P}}={\frac {1}{\mathcal {R}}}}$$

وحدتها المشتقة من النظام الدولي للوحدات هي الهنري (وهي نفس وحدة الحث ، على الرغم من أن المفهومين مختلفان).

يشكّل التدفق المغناطيسي دائمًا مسارًا مغلقًا، كما هو موضح في معادلات ماكسويل ، لكن مسار هذا المسار يعتمد على ممانعة المواد المحيطة. يتركز التدفق حول المسار الأقل ممانعة. يتميز الهواء والفراغ بممانعة عالية، بينما تتميز المواد سهلة التمغنط، مثل الحديد المطاوع، بممانعة منخفضة. يؤدي تركيز التدفق في المواد ذات الممانعة المنخفضة إلى تكوين أقطاب مؤقتة قوية، ويتسبب في قوى ميكانيكية تدفع هذه المواد نحو مناطق التدفق الأعلى، لذا فهي دائمًا قوة جاذبة.

يمكن حساب ممانعة الدائرة المغناطيسية المنتظمة على النحو التالي: $${\displaystyle {\mathcal {R}}={\frac {l}{\mu _{0}\mu _{r}A}}={\frac {l}{\mu A}}}$$

أين

• l هو طول الدائرة بالأمتار
• ${\displaystyle \mu _{0}}$هي نفاذية الفراغ، وتساوي ${\textstyle 4\pi \times 10^{-7}\mathrm {\frac {H}{m}} }$(أو،${\textstyle \mathrm {\frac {kg\cdot m}{A^{2}\cdot s^{2}}} }$=${\textstyle \mathrm {\frac {s\cdot V}{A\cdot m}} }$=${\textstyle \mathrm {\frac {J}{A^{2}\cdot m}} }$)
• ${\displaystyle \mu _{r}}$هي النفاذية المغناطيسية النسبية للمادة (بدون وحدة).
• ${\displaystyle \mu }$هي نفاذية المادة (${\displaystyle \mu =\mu _{0}\mu _{r}}$)
• A هي مساحة المقطع العرضي للدائرة بالمتر المربع

• يمكن إنشاء فجوات هوائية ثابتة في قلب بعض المحولات لتقليل تأثيرات التشبع . يؤدي ذلك إلى زيادة ممانعة الدائرة المغناطيسية، مما يُمكّنها من تخزين طاقة أكبر قبل تشبع القلب. يُستخدم هذا التأثير أيضًا في محول الارتداد .
• يمكن إنشاء فجوات هوائية متغيرة في النوى بواسطة مثبت متحرك لإنشاء مفتاح تدفق يغير مقدار التدفق المغناطيسي في دائرة مغناطيسية دون تغيير القوة الدافعة المغناطيسية الثابتة في تلك الدائرة.
• يعتمد مبدأ عمل محرك الممانعة (أو مولد الممانعة المتغيرة) ومولد ألكسندرسون على تغير الممانعة . وبعبارة أخرى، تسعى قوى الممانعة إلى تحقيق أقصى قدر من المحاذاة للدائرة المغناطيسية وأقل مسافة ممكنة بين المغناطيسات.
• تُغطى مكبرات الصوت المستخدمة مع شاشات الكمبيوتر أو الشاشات الأخرى عادةً بطبقة واقية مغناطيسية، وذلك للحد من التداخل المغناطيسي الذي قد يحدث للشاشات كما هو الحال في أجهزة التلفزيون أو شاشات CRT . ^{[ 7 ]} يُغطى مغناطيس مكبر الصوت بمادة مثل الحديد المطاوع لتقليل المجال المغناطيسي المتسرب.

ويمكن تطبيق التردد أيضاً على:

• محركات التردد المتغير
• لاقطات مغناطيسية ذات مقاومة متغيرة
• السعة المغناطيسية
• الدائرة المغناطيسية
• الممانعة المغناطيسية المعقدة