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磁场均匀度计算公式?

293 2023-12-05 00:45 admin   手机版

一、磁场均匀度计算公式?

特定空间中磁场最大场强与最小场强之差除以平均场强再乘以一百万

磁场均匀性(magnetic field homogeneity)是2020年全国科学技术名词审定委员会公布的医学影像技术学名词。

在特定容积内磁场的同一性,即穿过单位面积的磁力线的同一性。在磁共振成像设备中,特定容积通常采用与磁体中心相同、具有一定直径的球形空间,磁场均匀性以主磁场的百万分之一(ppm)为单位定量表示。是衡量磁共振成像设备性能的关键指标之一。

二、电磁铁哪里的磁场最强?

磁体的磁端是N极和S极,它们之间是磁体,磁体最强的部分称为磁极。用细导线悬挂磁棒的中点,当磁棒静止时,每侧指向地球的南部和北部,一侧指向北极或N极,另一个是南极或S极。如果地球是一个大磁铁,那么地球磁极就意味着南极,地球磁极就是北极。在磁铁和磁铁之间,同名极被异名极排斥和吸引。磁铁无论多么小,都有两个极,可以在水平面上自由旋转,停下来时,总是一个极指向南方,另一个极指向北方,而南至南极(S极),北至北极(N极)。不同磁体的异名称极相互吸引,同一名称极为排斥。任何磁体的磁极总是以参数化的方式出现,把它们分解成两部分,而不把北极和它的南极分开,而磁体的每一半都有自己的南北极,这是磁现象的基本特征。

三、磁场不均匀度计算公式?

磁场一阶不均匀梯度可通过下列公式计算Δt=At·ΔG,式中,ΔG为所述主磁场一阶不均匀梯度, Δt为所述回波偏离时间的差值, At为所述比例系数, 在所述两回波均为梯度回波的情况下,其中TE1、TE2分别为两个所述回波在理想情况下的回波时间,Gr1、Gr2分别为与两个所述回波相对应的读梯度的幅值。

四、电磁铁的磁场范围是什么单位?

磁场强度单位:安培/米(A/m)

反应磁场强弱的物理量称为磁感应强度(磁通密度),用大写字母B表示,其定义为:在磁场中,垂直于磁场方向的通电导体受到的磁场作用与电流强度和导体长度乘积的比值,叫做通电直导线所在处的磁感应强度的大小。

上面的磁感应强度公式中:

F:表示载流导线所受的电磁力,单位:牛顿(N);

I:表示导线中通过的电流,单位:安倍(A);

L:表示与磁场方向垂直的导线长度,单位:米(m);

B:表示导线所在位置的磁感应强度,单位:特斯拉,简称特,以大写字母“T”表示,或者韦伯/米2(Wb/m2)

五、通电磁铁在磁场中运动的设备

通电磁铁在磁场运动设备电动机等

六、电磁铁通电瞬间就会产生磁场?

电磁铁的线路里有了电流才有磁场。大致可以用B=μNI计算,μ是磁导率N是线圈匝数I是电流。

电磁铁通电时开始产生磁场,其磁通量增大,所以在线圈里会产生一个自感电动势以阻碍磁通增大。知道电流增大到某一固定值,整个线圈的磁通量不变了,才形成稳定的磁场。

电磁铁通电后磁场由0开始增长,逐渐达到稳定值。

同理电磁铁如果突然断电,磁场也不会马上消失,而是持续一段时间。

七、固定一根金属丝(不是闭合线圈)在变换的磁场(例如交流电磁铁磁场)中如何受力的?

题主的问题有点意思。

我们看下图:

图1:把交流继电器的衔铁去掉换成金属丝,是不是就是题主设想的场景?

注意:图1中的磁通φ反映的是继电器磁路也就是电磁铁磁路在交流电正半波时的方向,负半波时磁通方向正好相反。

正因为磁通不断地周期性地变换方向,如果金属丝是铁质的,那么它应当会振动。如果金属丝是非铁质的,则金属丝不一定会振动(为何?)。

如果这根金属丝是载流导体,另外一根载流导体产生的磁场当然会影响到它。事实上,这两根载流导体都会产生磁场,并产生电动力,它们会相互影响。

图2:如果金属丝本身也是载流导体,它与另外一根载流导体并列布置,它会振动吗?

按图2所示,如果题主讨论的金属丝换成载流导体,导体之间的电动力现象在电气工程中叫做配电母线系统的动稳定性,是一项重要工程技术指标。

以下我们从载流母线的动稳定性出发展开讨论,最后再回归主题探讨载流金属丝振动问题。

再次提醒:下文探讨的是载流导体之间的电动力关系,以及对应的共振作用。

1.当两导体中流过电流后导体的受力情况

我们看下图:

图3:带电导体之间产生的电动力

我们用毕奥.萨法尔定律可以定量地计算电动力的大小,如下:

,式1

式1中,L是导线长度,d是导线的中心距,I1和I2是导线中的电流强度。

式1告诉我们,两根金属导体中流过直流电流后,它们之间就会产生电动力作用。

值得一提的是,式1仅具有理论分析作用。在实际工程中,由于导体有一定的截面积,所以式1中要加入截面系数Kc,式1变成:

,式2。

截面系数Kc的值可以通过查表或者查曲线得到。限于篇幅,这里不介绍。

式1和式2是解答题主问题的一把钥匙。

2.在交流电流的作用下,导体所受到的电动力方向和大小

我们知道,交流电流的表达式是: 。我们把交流电流的表达式代入到式2中,并且两导体中的电流相同,于是有:

因为 ,我们令 ,于是上式变成:

,式3

式3中, 是交流电动力的恒定分量, 是交流电动力的交变分量。

我们来看式3对应的曲线,如下:

图4:交流电动力F的曲线

我们从图4和式3中看到,交流电动力的大小不是固定的,它的最小值是0,最大值是恒定分量的两倍;交流电动力的方向不变,始终在时间轴的正上方。

图4告诉我们一个重要信息:

当两导线中流过交流电时,任何一条导线都受到交流电动力的作用。需要注意的是:这种电动力是脉动的,其脉动的频率是电流频率的两倍。

注意:如果此脉动的频率与系统的固有振荡频率一致,则会发生共振,题主关心的现象就会发生。

3.载流母线在一定电流强度作用下的振动

我们设母线被母线夹固定,母线夹间的跨距是L,注意单位是cm;我们再设此母线的弹性模量是E;垂直于母线弯曲方向的轴向惯性矩是Jp, 。(如果通电金属导体的截面是圆形的,则 ,这里的d是金属导体(金属丝)的直径);m0是母线单位长度的质量。

则此母线的固有振荡频率f为:

,式3

我们来看一个例子:

设想两根通电铝母线,它们的截面厚度b=5mm,截面宽度h=50mm 。两根母线窄边向上用母线夹固定,母线夹之间的距离是800mm,母线中心距是70mm。若母线流过的电流是600A,短路电流是10kA,问这此母线系统是否满足电动稳定性的要求?

图5:一个范例

1)我们首先来计算两母线之间的电动力

查图表,得知截面系数Kc=0.94。代入到式2中。

600A的电流作用下:

10kA的短路电流作用下:

可见,正常运行状态下与短路状态下的电动力相差很大。

2)我们按10kA短路电动力来校核电动稳定性问题

在电动力的作用下,母线受到的弯矩:

抗弯矩为:

允许应力为:

查得铝的允许应力为: ,我们发现10kA短路电流产生的允许应力超过了铝的规定值,可见此母线系统不允许流过10kA的短路电流。计算表明,当短路电流为6kA时,允许应力 ,满足要求。

我们就用6kA短路电流来校核系统的机械共振。

惯性矩:

工业铝的弹性模量:

工业铝的密度:

铝母线系统的固有振荡频率f为:

才0.4Hz!如果我们直接把上式中的长度L从80厘米改为10厘米,则共振频率将增大64倍,为25.7Hz。

我们从前文已经知道,母线的电动力频率是电流频率的2倍,也即100Hz。显然,系统是不会与短路电动力的频率发生共振的。

4.结论

题主的主题描述:“金属丝就是单纯的金属丝,不是闭合线圈。变换的磁场可以视为某个交流电电磁铁的磁场。主要是想知道这根金属丝在这种换向磁场中会不会像琴弦一样振动 ”。

我觉得,如果这根金属丝是铁质的,而产生交变磁场的就是电磁铁及其铁芯(见图1),那么这根铁质金属丝类似于继电器的衔铁,它是会产生振动的;如果这根金属丝非铁质,例如是铜质或者铝质的,则它应当不会产生振动。

但若这根金属丝本身就是载流导体,则由本帖讨论的结果得知,金属丝振动与否取决于固有振荡频率是否会与电动力频率发生共振。这一条会引出配电网母线系统的动稳定性问题。

说来有趣,我经常接到客户打来的求助电话,其中有相当部分与母线桥的振动有关。这些母线桥平时不会振动,但当电流加大到一定程度后就会振动,其道理与题主的问题有一定的共通之处。可见,许多奇怪的问题最终能从工程中找到答案。

以下链接供参考:

「吊车臂可以用作收音机」是什么原理?

就写到这里吧。建议题主关注其他知友的回答,看看他们是怎么说的。

八、电磁铁最大磁场强度有多少?

看您具体的要求是什么:是要求磁力?还是磁场强度?磁铁的磁场强度和材料、性能、尺寸有关,表磁一般在3000~6000高斯。经过组合设计可以大大提高磁场强度,有的磁选棒可以达到14000高斯,最高测到14500高斯。磁力和磁场强度、磁场梯度有关,也和铁金属的质量有关系的。

九、霍尔效应法测电磁铁气隙磁场?

1. 了解制作霍尔元件使用的材料;

2. 理解霍尔效应的原理, 看懂原理图, 能够利用左手定则或右手螺旋定则判断各矢量之间的关系;

3. 霍尔电压与工作电流和励磁电流有什么样的关系? 如何利用霍尔效应来测量磁场? 二、 实验内容 1. 测量霍尔电压HU 与工作电流SI 的关系 移动二维标尺, 使霍尔元件位于电磁铁气隙中心位置; 调节励磁电流MI =1000mA; 调节SI =5.00, 6.00, 7.00, 8.00, 9.00, 10.00 mA, 记录对应的霍尔电压HU , 填入表 1。

2. 测量霍尔电压HU 与励磁电流MI 的关系 霍尔元件仍位于电磁铁气隙中心位置; 调节工作电流SI =10.00mA; 调节MI =500, 600,700, 800, 900, 1000 mA, 记录对应的霍尔电压HU , 填入表 2。 3. 测量电磁铁气隙中心磁感应强度 B 的大小及分布情况 I =1000mA,SI =10.00mA; 将霍尔元件从中心向边缘(统一向右侧, 垂直方向不变)调节M移动, 每隔 5mm 测量相应的霍尔电压HU , 填入表 3, 同时记录铭牌上的霍尔灵敏度HK 。 三、 实验注意事项 1. 连线: 相应的部分相连, 红对红, 黑对黑, 注意线头的形状(U 型头、 接插线)。

2. 霍尔元件的位置: 用游标尺的零刻线对准主尺的中心刻线(横向对准 30mm 刻线, 纵向对准19mm 刻线), 霍尔元件就位于气隙中心。 3. 霍尔效应实验仪上的闸刀开关: 三个开关都是指向 C 型磁铁为正向。 霍尔电压的开关始终扳到正向不变, 其余两个则需要来回扳动, 扳动时注意断开测试仪的电源, 避免放电产生电火花。

4. 霍尔效应测试仪左下角和右下角的白色旋钮: 用于改变输入电流的大小。

测试仪较为灵敏, 当旋转旋钮幅度太大或太快时, 示数跳动较为严重, 因此旋转时应缓慢。 5. 表 3 中最左边的 X, 是指元件移动的距离, 而非实际刻度值, 即表格中的 0 对应游标尺指向主尺的 30mm, 而表格中的 30 对应游标尺指向主尺的 0mm。 四、 数据处理要求 1. 求出三个表格中HU 的值和表 3 中每个HU 对应的磁感应强度 B 的值, 将计算结果填入表格;

2. 根据表 1 和表 2, 用坐标纸分别画出HSUI和HMUI图, 并用图解法求出各自的斜率; 根据表 3, 用坐标纸画出 BX图。 五、 数据处理注意事项 1. 求解HU 时, 取到小数点后第一位, 求解 B 时, 取到小数点后第三位; (不必写计算过程)

2. 画图时, 三个表格中已经给出的自变量为横坐标, 计算值为纵坐标; 画出坐标轴, 标注每个坐标轴代表的物理量及其单位的符号, 坐标轴上应合理分度; 描出所有实验点, 再连线(不论直线或曲线都应是光滑的), 最后在合适的位置写出图名; 

十、电磁铁所产生的磁场强度与什么有关?

电磁铁相对于直流电来说可以看做一个电阻,你增大了电压相对电流就会增大,相应磁场强度增强,题主怕是忘了欧姆定律了吧。。

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