Magnetahelad. Kirchoffi reeglid

Õpikeskkond:	TalTech Moodle
Kursus:	RAA0920 Elektrotehnika ja elektroonika alused (A. Hõbesaar)
Raamat:	Magnetahelad. Kirchoffi reeglid

Printija:	Külaliskasutaja
Kuupäev:	teisipäev, 3. veebruar 2026, 15.27 PM

Kirjeldus

Tallinna Tehnikaülikool, Elektrotehnika Instituut

Autor: Raivo Teemets

1. Sissejuhatus

Elektromagneteid kasutatakse laialdaselt elektri-aparaatides kui ajami elementi (nt kontaktorid, releed kauglülitid jms), aga ka seadmetes, mis peavad arendama suurt jõudu (nt lukud, riivid, tõstemagnetid).

Sõltuvalt kasutusotstarbest ja -kohast võivad elektromagnetid olla väga erineva ehitusega ja tehniliste andmetega.

Elektromagneti põhiosad on magnetahel ja mähis.

2. Magnetahel

Magnetahel on magneetikute kogum, mida läbib magnetvoog.

Magnetahel koosneb peamiselt ferromagnetilisest materjalist ‒rauast ja selle sulamitest, mis tagavad magnetvoole väikese takistuse. Magnetahel võib olla suletud või sisaldada õhupilu.

Joonisel on kujutatud õhupiiluga magnetahel.

Magnetahelad võivad olla mittehargnevad või hargnevad.

Õhupilu sisaldavad magnetahelad sellistes aparaatides, millede ülesanne on tekitada mehaaniline liikumine (nt kontaktorid). Kontaktoritel on mittehargnev magnetahel. Sellise elektriaparaadi magnetahel koosneb liikumatust osast e. ikkest, millele on paigutatud mähis ja liikuvast osast e. ankrust.

Mähise 2 ülesanne on tekitada magnetahela õhupilus δ piisava tugevusega magnetvoog Ф_δ, mis tagaks nõutava tõmbejõu F ankrule 6 (vt alumist joonis)

3. Magnetiline takistus

Magnetahelas on magnetvoo suurus Φ, mille tekitab pooli vool I

I - voolutugevus poolis

Φ - magnetvoog (ühik: 1 Wb)

w - keerdude arv poolis

Rm - magnetahel magnetiline takistus

4. Kirchoffi I reegel

Magnetvoogude summa magnetahela igas sõlmes võrdub nulliga.

Sisenevad voogud on positiivsed ning väljuvad voogud on negatiivsed:

5. Kirchoffi II reegel

Kirchoffi teine seadus: magnetilise potentsiaali langus suletud kontuuris võrdub kõigi magnetomotoorsete jõudude summaga, mis toimivad selles kontuuris.

H - magnetvälja tugevus (ühik: 1 A/m)

l - magnetahela pikkus

I - voolutugevus mähises

w - keerdude arv mähises

Korrutist nimetatakse magnetiliseks pingeks:

U_m- magnetiline pinge (ühik: 1 A, ehk amper).

Korrutise Iw ühik on amper-keerd. Seda korrutist nimetatakse magnetomotoorjõuks (F).

Magnetojmotoorjõu suuna määramine

Kui pooli haarata parema käega nii, et 4 sõrme näitasid voolu suunda pooli keerdudes, siis välja siirutatud suur pöial näitab F=Iw suunda.

Olgu on antud magnetiline hargahel. Ahela vasakpoolses kontuuris on kaks mähist keerdude arvuga vastavalt w₁ja w₂(vt joonis). Kirchoffi II reegli saab kirjutada järgmiselt.

Magnetahelas kehtib sama süsteem analoogiliselt alalisvoolu ahelatega. Lahendamise metoodika koosneb etapidest:

1) määratakse magnetomotoorjõu (F₁ ja F₂) suunad. Määratakse parema käe reegli abil. Tuleb võtta parem käsi ning haarata selle käega pooli nii, et 4 sõrme näitasid voolu suunda pooli keerdudes ning välja siirutatud pöial näitab jõu suunda.

2) Magnetvoogude (Φ₁, Φ₂ ja Φ₃) suunad määratakse suvaliselt.

3) Kontuuri ringkäigu suunad ka valitakse suvaliselt

4) Kui magnevoo suund ühtib kontuuri ringkäigu suunaga, siis magnetiline pinge on „+” märgiga, vastasel juhul viimane on negatiivne.

5) Kui F suund ühtib ringkäigu suunaga, siis ta on positiivne, vastasel juhul on negatiivne.

6. Videod

Magnetahelad

Magnetväli (videomaterjal päevaõpe tunnis)